基于層次分析法的電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估研究

崔樹銀, 高　攀

(上海電力學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院, 上?！?00090)

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基于層次分析法的電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估研究

崔樹銀, 高攀

(上海電力學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院, 上海200090)

摘要:通過文獻閱讀、現(xiàn)場訪談和問卷調(diào)查,識別和確認了電煤供應(yīng)鏈存在的主要風(fēng)險源,細分后共得到16項次級風(fēng)險因素;基于事故樹分析法,建立了電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估的指標體系;運用基于加速遺傳算法的層次分析法(AGA-AHP),對電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險的大小進行了評估.通過算例分析驗證了該方法的有效性.

關(guān)鍵詞：電煤供應(yīng)鏈; 風(fēng)險評估; 評價指標體系; 加速遺傳算法

火力發(fā)電是我國電力供給的主要來源,我國煤炭資源大多分布在西北地區(qū),煤炭需求區(qū)域則主要分布在東南沿海及中南部的一些缺煤省份,初步形成了“北煤南運、西煤東輸”的煤炭物流格局,這種格局將會長期存在[1].我國電煤供應(yīng)鏈呈現(xiàn)參與主體眾多、相互關(guān)系錯綜復(fù)雜、跨省份跨區(qū)域運輸?shù)忍攸c,全局抗風(fēng)險能力較差.最近幾年里,電煤供應(yīng)鏈常常運行于彈性臨界點附近,電煤庫存告急的頻率已高居不下.電煤供應(yīng)商上調(diào)價格、運輸渠道制約或自然災(zāi)害等因素導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)煤炭供應(yīng)得不到保障,火電機組缺煤關(guān)?，F(xiàn)象時常發(fā)生[2-3].這種現(xiàn)象對電力系統(tǒng)安全運行帶來極大的挑戰(zhàn),電煤供應(yīng)鏈上下游成員的社會認同感也會受到一定程度的影響.鑒于電煤供應(yīng)鏈存在的諸多風(fēng)險,識別和評估風(fēng)險就成為煤炭企業(yè)和發(fā)電集團公司亟待解決的重要課題之一.

1電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估的指標體系

1.1電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險源

電煤供應(yīng)鏈具有運輸距離長、調(diào)度量大、運輸環(huán)境復(fù)雜且橫跨多個運輸環(huán)節(jié)等特點,相對于普通供應(yīng)鏈而言,電煤供應(yīng)鏈具有較高的風(fēng)險.文獻[4]基于煤炭供應(yīng)鏈的主要環(huán)節(jié),將煤炭供應(yīng)鏈的風(fēng)險分成需求風(fēng)險、價格風(fēng)險和運輸風(fēng)險.文獻[5]從風(fēng)險管理的角度將煤炭供應(yīng)鏈歸納為合同風(fēng)險、資金風(fēng)險、稅務(wù)風(fēng)險及市場風(fēng)險等.針對電煤及其供應(yīng)鏈的特點,基于風(fēng)險產(chǎn)生的原因,通過實地調(diào)研和專家訪談,本文將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險分為內(nèi)生風(fēng)險和外生風(fēng)險,其中內(nèi)生風(fēng)險有生產(chǎn)風(fēng)險和運輸風(fēng)險,外生風(fēng)險有政策風(fēng)險和市場風(fēng)險.

1.1.1生產(chǎn)風(fēng)險

電煤生產(chǎn)風(fēng)險包括煤炭開采安全風(fēng)險、煤炭洗選風(fēng)險、配煤加工風(fēng)險等.由于地質(zhì)條件、煤礦構(gòu)造類型千差萬別,存在瓦斯爆炸、CO2超標、透水等安全隱患,煤炭企業(yè)在復(fù)雜環(huán)境下進行煤炭資源開采活動面臨較大的安全風(fēng)險.由于洗煤工藝技術(shù)不夠精良,難以滿足燃煤電廠對煤炭質(zhì)量的需求.鍋爐能否運行在安全等級范圍內(nèi),與配煤的生產(chǎn)工藝及設(shè)備有很大的關(guān)系.同時,煤炭燃燒時會產(chǎn)生氮氧化物、煙氣、煙塵、SO2和CO等大量有害物質(zhì)[6].

1.1.2運輸風(fēng)險

我國煤炭資源分布的特征是北多南少,西多東少,而電煤消耗主要集中在華東、中南以及華北地區(qū),煤炭資源的分布與消費區(qū)分布的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致我國煤炭運輸呈現(xiàn)“北煤南運”、“西煤東運”的特點.電煤運輸運量大及運輸線路長的特點決定了電煤運輸必須依賴公路、鐵路、水運等多式聯(lián)運的協(xié)調(diào)配合,運輸環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險可能導(dǎo)致電煤供應(yīng)鏈運作的中止.例如,冰雪、地震及洪水等自然災(zāi)害會嚴重影響電煤運輸通道的暢通.電煤運輸方面的風(fēng)險主要包括運力不足、船舶壓港、燃油價格變動、天氣狀況惡化等.

1.1.3政策風(fēng)險

政策風(fēng)險是指由于政策的變化給電煤供應(yīng)鏈帶來的不確定性,包括貨幣政策風(fēng)險、財政政策風(fēng)險、產(chǎn)業(yè)政策風(fēng)險、區(qū)域發(fā)展政策風(fēng)險等.例如,為了減少大氣污染物排放量,國家發(fā)改委要求發(fā)電企業(yè)在上網(wǎng)電價的基礎(chǔ)上執(zhí)行環(huán)保電價政策;新能源的發(fā)電補貼淡化了傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的價格優(yōu)勢,這些電價政策增加了火力發(fā)電的成本.另外,電煤需求受國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展狀況及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面的影響,經(jīng)濟發(fā)展速度減緩和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向低能耗的第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變都會導(dǎo)致電力資源消費量的減少.

1.1.4市場風(fēng)險

市場風(fēng)險是指由于競爭環(huán)境、供需環(huán)境發(fā)生變化而給電煤供應(yīng)鏈帶來的威脅及不確定性.盡管我國實行煤電價格聯(lián)動機制,但國際煤炭市場的波動和國內(nèi)電量需求波動都可能會影響國內(nèi)煤炭市場的穩(wěn)定,進而給電煤供應(yīng)鏈帶來風(fēng)險.在電煤供不應(yīng)求的情況下,煤炭企業(yè)上調(diào)煤價,如果上網(wǎng)電價不上調(diào),火力發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動面臨風(fēng)險,反之煤炭企業(yè)則面臨風(fēng)險.電煤供應(yīng)鏈的市場風(fēng)險主要包括供需風(fēng)險、電煤價格風(fēng)險、上網(wǎng)電價風(fēng)險等.

1.2基于事故樹分析的指標體系結(jié)構(gòu)

對電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險衍生源識別后,為了使供應(yīng)鏈面臨的各種風(fēng)險更加明確、系統(tǒng),需要借助一定的手段對電煤供應(yīng)鏈的風(fēng)險衍生源進行確認.電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估體系的建立需要根據(jù)評估目標(電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險大小)分層分析,逐步找出與之相關(guān)的因素,這一解決思路恰恰與被廣泛運用的事故樹分析法相統(tǒng)一[7-8].

因此,筆者在建立評估指標體系時采取了事故樹分析法.

將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險作為評估指標體系中的零級指標,內(nèi)生風(fēng)險和外生風(fēng)險作為一級指標,生產(chǎn)風(fēng)險、運輸風(fēng)險、政策風(fēng)險、市場風(fēng)險4個方面作為2級指標.通過對2級指標進一步劃分,最終得到一個4級遞階的風(fēng)險評估指標體系,根據(jù)以上分析，本文構(gòu)建了如圖1所示的指標結(jié)構(gòu).盡管事故樹方法對電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險進行了逐層劃分,但是所劃分的事件之間仍有一定的關(guān)聯(lián),本研究在對電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險的計算時也充分考慮了這種關(guān)聯(lián).

2基于層次分析法的評估指標計算方法

在上述指標體系中,要想得到電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險大小,風(fēng)險值和權(quán)重值這兩個要素必須確定.定性和定量指標混合權(quán)重的計算是綜合評估中的一個難點,本文在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上用加速遺傳算法改進了判斷矩陣的建立過程,增強了指標權(quán)重求取過程的客觀性和實用性[9].

2.1綜合指標的計算過程

2.1.1確定判斷矩陣

對已經(jīng)建立起的風(fēng)險指標體系進行評估時,將3級風(fēng)險指標作為最底層的體現(xiàn)風(fēng)險程度的最基本元素,由評估專家小組進行打分.本文采用1～9標度法形成的判斷矩陣如圖2所示.

矩陣中aij的含義如表1所示.

2.1.2計算各因素的相對權(quán)重

設(shè)判斷矩陣A為:

令aij=wi/wj,計算步驟如下:

2.1.3用加速遺傳算法進行一致性檢驗

(1)

由此可以得到如下結(jié)論:

(2)

進一步得到：

(3)

由于煤電供應(yīng)鏈系統(tǒng)的復(fù)雜性、評估專家主觀認識的片面性及多樣性,評估專家度量wi/wj值時精確度會存在誤差,只是對其值進行估計判斷.判斷矩陣B的一致性在很大程度上依賴于判斷者對各種潛在風(fēng)險的把握程度,決策者對風(fēng)險帶來的后果領(lǐng)悟越深刻,判斷矩陣的一致性程度就會越高.式(3)是判斷矩陣在一致性最大的前提下進一步推導(dǎo)出來的,所以等式左邊可以表征一致性程度是否滿足,且數(shù)值大小與一致性正相關(guān),等式進一步轉(zhuǎn)化為:

(4)

式中:F(n)——一致性指標函數(shù);

wk——優(yōu)化因子.

3應(yīng)用實例

本文對我國某發(fā)電集團的實際電煤供應(yīng)鏈進行分析,說明加速遺傳算法在改進層次分析法中的具體應(yīng)用.首先通過發(fā)放問卷調(diào)查,征求政府管理部門、煤炭企業(yè)、高等院校等相關(guān)專家對該文構(gòu)建的電煤供應(yīng)鏈體系中的各層次指標權(quán)重進行兩兩比較,根據(jù)表1的刻度值分布賦予每層指標元素具體分值,從而得到該發(fā)電集團電煤供應(yīng)鏈各指標的權(quán)重.圖1的6個判斷矩陣如下:

用加速遺傳算法計算這7個判斷矩陣的排序權(quán)值,得到的結(jié)果如表2所示.有關(guān)判斷矩陣C12的排序權(quán)值的計算過程如表3所示,其他判斷矩陣的排序權(quán)值的計算依此方法可以得到.

根據(jù)表2中基于加速遺傳算法的層次分析法的計算,會得到體系中3級指標在對應(yīng)2級指標的目標約束下的總排序權(quán)值.本文對判斷矩陣C12進行了詳細計算,分別得到總排序權(quán)值如下:運輸動力風(fēng)險為0.543 7,運輸中斷風(fēng)險為0.193 2,設(shè)備檢修風(fēng)險為0.047 8,船舶壓港風(fēng)險為0.103 8,燃油價格風(fēng)險0.084 3,天氣狀況風(fēng)險為0.027 2.這些數(shù)據(jù)可為該發(fā)電集團的電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險評估提供科學(xué)的決策依據(jù).

4結(jié)語

發(fā)電集團的電煤供應(yīng)鏈是一項及其復(fù)雜的系統(tǒng),對電煤供應(yīng)鏈存在的各種風(fēng)險進行評估的第一步是將復(fù)雜系統(tǒng)中的風(fēng)險因素及其衍生指標進行科學(xué)的識別,本文將電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險分為內(nèi)生風(fēng)險和外生風(fēng)險,其中內(nèi)生風(fēng)險包括生產(chǎn)風(fēng)險和運輸風(fēng)險,外生風(fēng)險包括政策風(fēng)險和市場風(fēng)險,對供應(yīng)鏈風(fēng)險衍生源進行剖析得到16項次級風(fēng)險指標.在風(fēng)險識別的基礎(chǔ)之上借助事故樹直觀明了、邏輯清晰等優(yōu)勢對供應(yīng)鏈各項風(fēng)險建立了4級遞階的風(fēng)險評估指標體系:電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險作為零級指標,內(nèi)生風(fēng)險和外生風(fēng)險作為1級指標,生產(chǎn)風(fēng)險、運輸風(fēng)險、政策風(fēng)險和市場風(fēng)險設(shè)為2級指標,對上述的4大因素進行細分,構(gòu)成指標體系的3級指標.指標體系建立后,需要對各級指標的風(fēng)險值和權(quán)重值進行量化.本文在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上引入加速遺傳算法,從而改進了判斷矩陣的建立過程,實現(xiàn)了排序權(quán)值和判斷矩陣一致性檢驗同時進行,擺脫了繁瑣且準確度很低的手工調(diào)節(jié)至最優(yōu)的困境.

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(編輯白林雪)

Research on Risk Assessment of Electricity Coal Supply Chain Based on AHP ApproachCUI Shuyin, GAO Pan

(School of Economics and Management, Shanghai University of Electric Power, Shanghai200090, China)

Abstract:Through literature reading,interviews and questionnaire survey,the major sources of risks and 16 secondary risk factors for the power generation coal supply chain are identified and confirmed.Risk assessment index system for the power generation coal supply chain is established by using the method of fault tree analysis.The degree of risk for the power generation coal supply chain is evaluated by using analytic hierarchy process(AHP)which is based on accelerating genetic algorithm(AGA).A numerical example verifies the effectiveness of the proposed method.

Key words:the power generation coal supply chain; risk assessment; evaluation index system; accelerating genetic algorithm

中圖分類號：F426.61;F274

文獻標志碼：A

文章編號：1006-4729(2016)01-0051-05

基金項目：上海電力學(xué)院校本級重點學(xué)科建設(shè)項目.

通訊作者簡介：崔樹銀(1968-),男,副教授,安徽霍邱人.主要研究方向為電力企業(yè)經(jīng)營管理等.E-mail:

收稿日期：2015-04-27

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2016.01.012

shuyicui@126.com.