基于FAHP-FCE的天然气管网风险评价方法

徐媛，２０１８年毕业于中国石油大学（北京）油气储运工程专业，现在中国石油集团安全环保技术研究院有限公司环保技术研究所从事环保技术管理工作。通信地址：北京市昌平区黄河北街１号院１号楼，１０２２０６。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｙｕａｎ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。基于ＦＡＨＰＦＣＥ的天然气管网风险评价方法徐媛１鱼永强２高岗岗２王庆辉２（１．中国石油集团安全环保技术研究院有限公司；２．中国石油庆阳石化公司）摘要天然气管网系统风险因素庞杂且相互关联，如何确定这些因素对整个系统的影响程度是天然气管网系统风险评价的关键。但目前对该问题的处理方法主要是由分析人员主观认定，缺乏科学性。基于此，文章提出了基于模糊层次分析法（ＦｕｚｚｙＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ，ＦＡＨＰ）的重要度排序方法，通过对影响因素间的相互对比，从而实现所有因素重要度的判定，再采用模糊综合评价法（ＦｕｚｚｙＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎ，ＦＣＥ）进行系统风险定量计算，量化系统的风险水平，为系统的风险管控和防护提供科学指导。关键词天然气管网；模糊层次分析法；模糊综合评价法；风险评价ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５３１５８．２０１９．０２．０１４文章编号：１００５３１５８（２０１９）０２００５３０４０引言因天然气具有热值高、安全环保等优点，目前已经在国内各城市居民生活中得到广泛使用。但伴随着天然气管道建设的增多，若不重视安全防控，有发生着火爆炸、中毒等事故的风险，并有可能造成灾难性的后果，如２０１７年“７·４”天然气管道泄漏爆炸事故造成７人死亡（当场死亡５人，住院医治无效死亡２人），８５人受伤（重伤１３人，轻伤７２人），事故造成直接经济损失４４１９万元［１］。台湾的“８·１”高雄市天然气泄漏爆炸事故［２］等，均造成灾难性的后果。因此，对天然气管网进行风险评价并找出可能事故原因对保障管网安全平稳运行具有重要意义。目前，常用的风险分析方法有事故树（ＦａｕｌｔＴｒｅｅ，ＦＴ）分析、事件树分析及层次分析法等［３］。其中因事故树分析过程思路清晰、表现形式直观、结果合理可靠，而得到广泛应用［４５］。但该方法更适用于具体事故的分析，难以应用于系统的风险评价。事件树分析法主要是用于具体事故后果演化推理分析，同样不适用于系统的风险分析和评价。而层次分析法是一种通过构建指标体系从而实现对整个系统进行风险分析的方法，该方法原理简单，又能克服传统方法中评价人员主观性影响分析结果的不足［６］。但该方法主要用于识别系统中主要风险影响因素，不能进行风险量化，且存在评价矩阵一致性差的问题。本文针对目前存在的问题提出了基于ＦＡＨＰＦＣＥ的天然气管网风险评价方法。通过构建天然气管网风险评价体系，识别系统各风险因素的重要程度，并量化系统的风险水平，以期能够为天然气管网风险管控、事故预防等提供参考依据。１ＦＡＨＰＦＣＥ评价模型１．１模糊层次分析法模糊层次分析方法主要用于复杂系统的量化分析，根据分析对象的特点将分析目标整理成若干条关键要素，再将这些要素进行逐层分析，形成一个多层分析模型，利用因素间的逻辑关系得到各因素重要度的过程［７９］。传统的层次分析法在求解过程中会存在难以满足一致性的问题，因此本文对该方法进行了改进，利用模糊数学来规范判断矩阵的构造，以保证求解结果的可靠性，该方法的主要流程如下。１．１．１建立指标体系指标体系构建是将所分析的问题进行整理，明确分析的总目标，并归纳与总目标相关的独立子因素，再进行逐层分析，最终形成一个多层次的结构模型，并将该层次结构按照逻辑关系分为目标层、准则层和指标层。１．１．２构建模糊判断矩阵将指标体系中目标层下的准则层、准则层各因素下对应的指标层因素分别进行两两对比，形成的对比矩阵称为判断矩阵，如某因素犆的子因素集包括（犪１，犪２，…，犪ｎ），则犆犪的判断矩阵可表示为：犆犪１犪２…犪ｎ犪１狉１１狉１２…狉１ｎ犪２狉２１狉２２…狉２ｎ……………犪ｎ狉ｎ１狉ｎ２…狉ｎｎ·３５·油气田环境保护２０１９年４月ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＯＦＯＩＬ＆ＧＡＳＦＩＥＬＤＳＶｏｌ．２９Ｎｏ．２其中因素狉犻犼表示的是一种相对重要度的比较关系，即表示两个子因素犪犻和犪犼相对于其上层指标犆进行比较时这两个因素的相对重要度。为了使比较结果能够进行定量描述和计算，在实际应用中将相互间的重要度按照表１所示的０．１～０．９标度给予数量标度。表１０．１～０．９标度及含义标度含义０．５两因素比较，同等重要０．６两因素比较，一个比另一个稍微重要０．７两因素比较，一个比另一个明显重要０．８两因素比较，一个比另一个重要的多０．９两因素比较，一个比另一个极端重要０．１，０．２，０．３，０．４反比较为了保证所构建的判断矩阵求解结果满足一致性的要