胡樂超 陳學軒 李柯潤 唐德善 汪錫彪 李 瑩

(1.中國三峽新能源(集團)股份有限公司,北京 100032;2.河海大學 水利水電學院,南京 210098)

當前在國內(nèi)經(jīng)濟穩(wěn)定增長、材料價格趨于穩(wěn)定的背景下,風電行業(yè)形勢大好,發(fā)展迅猛[1].2021 年9月中共中央國務院下發(fā)了做好碳達峰碳中和工作的意見,提出到2030年我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量需達到12億k W 以上[2].據(jù)國家能源局統(tǒng)計,2021年全球風電累計裝機容量達837 GW,同比增長12.8%,國內(nèi)風電累計裝機容量占比超過50%,而陸上風電因其靈活性高、布置面廣、維護成本低、可利用小時數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點,成為風電增量的主力軍.我國陸上風電項目在未來幾年內(nèi)仍將持續(xù)爆發(fā)式發(fā)展,并成為未來國內(nèi)新能源行業(yè)發(fā)展的重心.

陸上風電項目具有資金投入大、建設周期緊、影響因素廣等特點,導致在項目建設過程中會存在多種潛在風險,因此對陸上風電項目進行有效的風險評價有著重要的現(xiàn)實意義.項目風險評價是在風險識別的基礎上,評估其風險發(fā)生的可能性和發(fā)生后的嚴重性,通過量化其概率和影響范圍,得出某風險因素在社會、經(jīng)濟指導意義的全過程[3].對陸上風電項目進行風險評價,不僅可為項目建設規(guī)避重大風險隱患,同時可推動產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展和維持社會安全穩(wěn)定.

考慮到陸上風電項目在選址、設計、施工等環(huán)節(jié)的差異性、復雜性,風險評價會涉及到多種影響因素,從不同角度和需求進行特異性分析結果往往差距很大.同時,風險評價研究涉及多目標決策手段,評價模型的選擇至關重要.梅超[4]選取政策風險、環(huán)境與生態(tài)風險等五大準則層,并利用物元可拓模型對K 風電場進行風險評價.孫涵[5]利用蒙特卡羅方法對風電項目的技術風險、經(jīng)濟風險、政策風險、自然風險4個方面進行了評價.胡小麗等[6]選取不可抗力、技術、經(jīng)濟、組織管理風險等4個指標,利用模糊綜合評價模型對EPC總承包風電項目進行評價,得出要重視技術和經(jīng)濟風險的結論.田野[7]運用改進的多層次模糊綜合評價方法對風電項目的自然環(huán)境風險、經(jīng)濟風險等4個方面進行了風險評價.

目前,陸上風電項目風險評價方法主要以層次分析法等主觀性較強的定性方法為主.在當前已有的研究基礎上,本文結合多個陸上風電項目不同特點,以政策風險、環(huán)境與生態(tài)風險、技術風險、建設施工風險、經(jīng)濟風險、管理風險和社會風險為7個準則層構建陸上風電風險評價指標體系,通過云模型法、熵權法確定主、客觀權重,運用博弈論組合賦權法計算指標體系的綜合權重,采用改進灰色TOPSIS模型計算陸上風電項目風險的綜合貼近度,建立了陸上風電風險評價模型.通過實證分析,為陸上風電項目風險評價研究提供了一定的參考依據(jù).

1 陸上風電項目風險評價指標的確定

風險識別是風險管理的首要任務,陸上風電項目的風險指標多種多樣,本文參考孔昭東等[8]對風險管理模式初探的思路,遵循系統(tǒng)和層次性、簡潔與完整性、科學與可操作性原則,并結合行業(yè)內(nèi)專家意見形成具有差異性與適用性的陸上風電項目風險評價指標體系.具體見表1.

表1 陸上風電項目風險評價指標體系

1)政策風險:從電價政策變動風險、稅收政策風險、政策普及率風險3方面進行評估.各項目所在地的政策扶持度存在差異,因此各個項目的政策風險也不盡相同.2022 年國家發(fā)改委明確新建風電延續(xù)執(zhí)行平價上網(wǎng)政策,當前風電項目以平價上網(wǎng)為主,即使在“三免三減半”的稅收政策下,企業(yè)建設風電項目仍然存在較大資金壓力,如再發(fā)生電價變動勢必會對項目的建設產(chǎn)生影響;政策的普及率是指政府各相關部門、項目責任主體部門對風電項目各項政策的宣傳與普及程度,普及率太低會影響項目的順利推進.

2)環(huán)境與生態(tài)風險:從風力資源風險、地質(zhì)條件風險、氣象災害風險、生態(tài)環(huán)境災害風險4方面進行評估.風力資源條件會直接影響風電項目的發(fā)電量;地層分布情況、巖土力學性質(zhì)、地下有無礦產(chǎn)等資源會影響項目設計、征地工作;氣象災害風險是洪澇、暴雨、干旱等極端天氣對項目現(xiàn)場施工進度產(chǎn)生影響的風險;生態(tài)文明一直是建設美麗中國的重要內(nèi)容,項目建設中以不發(fā)生生態(tài)環(huán)境事故為基礎目標.

3)技術風險:從設計偏差風險、運輸條件風險、技術成熟度風險、配套設施不完善/不運行風險4方面進行評估.由于設計階段基礎資料缺失、設計人員設計能力偏差、審核人員未及時糾正等問題而變更設計,會導致施工進度緩慢、質(zhì)量缺陷、安全隱患等風險;風機設備在運輸時要充分考慮到當?shù)氐慕煌ǖ缆窏l件是否允許設備進場;技術成熟度風險體現(xiàn)在土建技術和安裝技術兩個方面,任一方面的成熟度都將影響風電項目施工質(zhì)量,如集電(送出)線路桿塔基礎澆筑、風機基礎澆筑、升壓站土建工程質(zhì)量等直接影響項目進展,而集電(送出)線路桿塔組立、風電設備吊裝等又對設備、人員的安全性提出了較大考驗;配套設施不完善/不運行風險取決于風電項目主要設備如主變、箱變、主機、葉片等產(chǎn)生故障的頻次.

4)建設施工風險:從進度控制風險、施工安全風險兩方面進行評估.項目因進度管理不到位,工期延長,導致未按期并網(wǎng)和移交生產(chǎn)會增加建設成本;施工安全是項目建設的基石,是各項工作的首要前提,風電項目存在諸多安全隱患,輕則停工停產(chǎn),重則對各企業(yè)造成難以預估的損失.

5)經(jīng)濟風險:從建設成本風險和財務風險兩方面進行評估.2020年風電行業(yè)經(jīng)歷了大規(guī)模的搶裝潮,在搶裝潮期間,主要人工、設備、材料、機械等價格持續(xù)上升,甚至出現(xiàn)風機吊裝價格翻倍依然進場難求的現(xiàn)象;陸上風電項目的建設資金大部分來自銀行貸款,資金到位情況和利息支付壓力均會對項目進展帶來影響,這就對項目投資管理、資金調(diào)度、預算控制等提出了較高要求.

6)管理風險:從管理人員能力風險、承包商綜合素質(zhì)風險、內(nèi)部資料泄露風險3方面進行評估.若管理團隊能力有限、職責不分,會導致項目建設停滯不前;目前眾多企業(yè)大多采用EPC 總承包模式,這種情況下總承包單位的綜合素質(zhì)對項目的建設起決定性作用,合同管理、進度款申報、現(xiàn)場施工等工作需要總承包單位具備較高的專業(yè)水準.內(nèi)部資料泄露風險是風電項目建設中,因內(nèi)部資料泄露出現(xiàn)影響市場公平性、合法合規(guī)性的可能性風險,如在招投標時甲方單位投資決策信息的泄露會直接影響招投標結果,將嚴重降低項目的抗風險能力.

7)社會風險:從社會穩(wěn)定性風險、征地拆遷風險兩方面進行評估.風電項目施工時,由于社會穩(wěn)定問題可能會導致工期延誤、經(jīng)濟受損;征地拆遷、補償標準是風電項目建設的難題之一,需要當?shù)卣腿罕姷臉O力配合.一方面是風機選址時土地性質(zhì)、確權辦證等法律問題都會對項目建設造成顛覆性影響;另一方面項目可能存在的征地補償、阻工等問題會嚴重制約項目工期進度.

2 陸上風電項目風險評價模型的建立

陸上風電項目風險評價模型的計算步驟為:首先利用云模型計算出該指標體系的主觀權重,利用熵權法計算其客觀權重,并用博弈論組合賦權法綜合計算該評價指標的綜合權重;其次根據(jù)原始數(shù)據(jù)和綜合權重,利用改進灰色TOPSIS模型計算7個在建的陸上風電項目風險的綜合貼近度;最后根據(jù)綜合貼近度,得出每個風電場的風險大小排序.

2.1 云模型

云模型是一種兼具模糊性和隨機性的定性與定量轉換模型,常被用來計算主觀權重[9].具體計算步驟如下.

Step1:收集10位從事風電行業(yè)的專家,以其多年的從業(yè)經(jīng)驗和判斷對各指標的風險權重進行判斷.

Step2:利用云模型的逆向云發(fā)生器算出期望E x、熵En、超熵EH.

Step3:運用正發(fā)生器得出云圖,通過云圖的凝聚狀態(tài)判斷專家判斷的結果是否適用.如云圖的凝聚比較差,分布像霧狀,即說明此時專家對該指標的認識有較大差異[10],需重新判斷.

2.2 熵權法

熵權法是一種客觀賦權方法,是利用各項指標的熵值提供的信息量大小來決定指標權重的辦法[11].具體計算方法如下.

計算第j項指標下第i個評價對象障礙指標的比重X ij.

式中:r ij為第i個評價對象的第j項指標值.

確定各項風險指標權重.

式中:m為評價對象的數(shù)目;H j為第j個指標的熵值;ωj為第j個指標的熵權.

2.3 博弈論組合賦權

博弈論組合賦權法是以Nash 均衡作為協(xié)調(diào)目標將博弈論引入到綜合評價研究領域的方法,常用于主觀權重和客觀權重的組合計算[12].

1)線性組合優(yōu)化主觀和客觀權重矩陣,優(yōu)化得最小值.

式中:k為k種辦法得到的k種權重值;w i為每種辦法獲得的權重矩陣.

2)歸一化矩陣,求得線性系數(shù)a*.

3)求得組合權重矩陣w*.

2.4 改進灰色TOPSIS模型

改進灰色TOPSIS模型選取了TOPSIS模型和灰色關聯(lián)度模型的優(yōu)點,通過結合兩種模型彌補本身的不足,并可以充分考慮待評價指標的動態(tài)變化程度,比較多個指標在一定時間段內(nèi)的總體發(fā)展水平[13].具體步驟如下.

Step1:消除量綱,標準化處理數(shù)據(jù),得到標準化矩陣R.

式中:R ij為第i個評價對象的第j個指標的標準值;x ij是第i個評價對象的第j個指標的原始值.

Step2:將博弈論組合賦權得到的權重矩陣與標準化矩陣R相乘,計算得到標準化矩陣V,并計算出正理想解V+和副理想解V-.

Step3:計算評價對象到正理想解和副理想解的距離.

Step4:將灰色關聯(lián)法的趨同性或趨異性引入進來,通過關聯(lián)度描述各評價對象的發(fā)展趨勢[14].計算第i個評價對象的第j個指標的灰色關聯(lián)度系數(shù)ζi

式中:i為評價對象個數(shù);j為指標量;λ為分辨系數(shù),取0.5.

式中:a、b為評價者對評價對象位置的偏好值,保證a+b=1,通常a取0.5,b取0.5.綜合貼近度表示評價對象在位置和動態(tài)變化上與最優(yōu)值的貼近程度,綜合貼近度越大,則評價對象越優(yōu).

3 算例分析

本文選取7個在建的陸上風電項目作為評價對象來進行算例分析.根據(jù)組合權重的算法,首先邀請10位陸上風電行業(yè)專家對7個陸上風電的指標權重進行賦權.以政策風險中電價政策變動風險為例,行業(yè)專家的權重賦值為W={0.053 0,0.050 0,0.065 0,0.051 0,0.050 0,0.058 6,0.053 0,0.062 0,0.047 5,0.053 0},經(jīng)逆向云發(fā)生器求得E x為0.054 0,En為0.005 7,EH為0.000 3,繪得云圖如圖1所示.凝聚性好,說明該指標的專家賦權有效,符合本次研究需求.

圖1 電價政策變動風險指標權重的分布云圖

同理,該評價體系中其余指標也用此方法計算主觀權重,具體見表2.結合2.2節(jié)熵權法計算步驟算出客觀權重,運用2.3節(jié)博弈論組合賦權法計算該指標體系的綜合權重.

表2 陸上風電項目風險評價綜合權重

續(xù)表2 陸上風電項目風險評價綜合權重

目前風電項目的風險評價研究中賦權及評價方法多以單純主觀定性法為主,如云模型法、層次分析法等,但往往會出現(xiàn)誤差定性,因此本文將結合云模型和熵權法后進行博弈論組合賦權得到的權重與單純運用云模型計算得到的權重進行比較,對比相鄰指標的趨勢變化,具體如圖2所示.

圖2 博弈論組合賦權與云模型權重對比趨勢

圖2 中,云模型賦權法中C13指標權重比C12低,與綜合賦權中的結果相反;另外,C21、C22、C23、C41、C61、C62都出現(xiàn)與前一指標比較后趨勢相反的情況.由此說明,由云模型法得到的權重與組合賦權法得到的權重有差異,單純使用主觀賦權法如云模型法存在著一定誤差,需要以客觀賦權法等進行修正,但客觀賦權法也存在著樣本數(shù)據(jù)不足的弊端,仍需綜合賦權進行調(diào)整.

在得到指標體系綜合權重的基礎上,按2.4節(jié)的步驟進行計算.首先以指標評價依據(jù)為基礎,根據(jù)7個項目的前期文件、可行性研究、初步設計、變更留檔等資料和各項目建設單位、監(jiān)理單位、EPC 總承包單位等參建單位的具體回復,得出待評價的7 個項目(①、②、③、…、⑦)的原始數(shù)據(jù),見表3.將原始數(shù)據(jù)結合指標的綜合權重進行標準化處理,處理后的數(shù)據(jù)見表4,再計算出灰色距離和綜合貼近度見表5,最終得出7個陸上風電項目的風險排序.

表3 各陸上風電項目風險評價指標原始數(shù)據(jù)

表4 各個陸上風電項目風險評價指標標準化數(shù)據(jù)

表5 各個陸上風電項目風險評價綜合貼近度計算表

通過咨詢項目建設專家意見和查閱相關資料,對陸上風電項目的風險等級進行了等級劃分,見表6.由于建設實際中不存在無風險的項目,因此綜合貼近度分級不設置0.9分以上數(shù)值,如計算結果出現(xiàn)0.9分以上結果需重新比選風險指標.

表6 陸上風電項目風險等級劃分

由綜合貼近度計算表可知,7個項目的風險評價綜合貼近度排序為C③>C⑥>C⑦>C①>C④>C⑤>C②,項目③是7個項目中綜合貼近度最高的,屬于低風險等級,主要原因是項目③在建設前期階段,加深了可行性研究的深度,各項前期手續(xù)辦理較為完善,故而項目建設過程中風險較低.項目⑥、項目⑦、項目①、項目④、項目⑤處于中風險等級,項目②處于中高風險等級.本次測評的7個項目中沒有出現(xiàn)高風險等級,也證明各項目基本符合規(guī)程,均采取了必要的風險規(guī)避手段.

由表2可知,綜合權重前3位的指標分別是C42施工安全風險、C41進度控制風險、C31設計偏差風險.針對指標反映的共性問題,本文提出以下3點共性對策.

1)緊抓項目施工安全工作,保障項目有序推進.各參建單位應嚴格按照國家法律、法規(guī)、現(xiàn)行標準、規(guī)程規(guī)范有序推進工程建設.各單位應設立安全組織機構,提升三級安全教育覆蓋率,做好專項方案評審工作,開展安全文明施工工作,執(zhí)行強條實施計劃,編制重大危險源的應急預案,加強勞保用品管理和現(xiàn)場監(jiān)管工作.

2)加強施工進度統(tǒng)籌管理,積極推進項目建設.建設單位要安排專職建設管理團隊到項目現(xiàn)場監(jiān)管,確保項目按期完成,遇到人為因素導致工期停滯不前的情況應及時溝通協(xié)調(diào);遇到非人為因素導致工期停滯,需提前分析、準備應急預案及后續(xù)搶工計劃,保障項目不逾工期.施工單位要主動承擔施工主體職責,制定計劃,保證各個單位工程“齊頭并進”,如因故耽誤施工進度,要迅速采取有效措施,合理安排人力、機械、資金等資源投入,適時擴大工作面.

3)做好項目前期規(guī)劃論證,降低設計變更影響.建設單位要做好前期規(guī)劃論證工作,嚴格把控設計報告,加深項目可研和初設的深度,減少后期項目建設過程中因設計變更產(chǎn)生的風險.設計人員要摒棄“設計指望校核,校核指望審批”的思想,各專業(yè)共同協(xié)作、互相溝通,增強現(xiàn)狀分析,提升設計全局意識,保證報告質(zhì)量.

4 結論

1)確立了具有陸上風電特點的風險評價指標,運用云模型計算評價體系的客觀權重,運用熵權法和博弈論組合賦權的方法計算出主、客觀綜合權重,并通過改進灰色TOPSIS法構建陸上風電風險評價指標體系,計算各個陸上風電項目風險評價綜合貼近度,得出各項目風險等級,為陸上風電提供了一種科學合理的風險評價思路.

2)利用構建的風險評價模型,對7個在建陸上風電項目進行風險等級評價,根據(jù)計算出的綜合貼近度判斷各項目的風險等級,分析計算的結果符合項目建設實際情況,證明該評價模型真實合理,可適用于其他陸上風電項目風險評價研究.

3)通過項目中各指標的綜合權重和原始數(shù)據(jù)得出了陸上風電項目在建設期存在的共性風險,并針對施工安全風險、進度控制風險、設計偏差風險提出了相應對策,為在建陸上風電項目風險控制提供了參考意見.