基于貝葉斯算法對開車階段LNG接收站風險的量化研究

張 晨

(中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028)

我國天然氣貿易中天然氣消費需求增長旺盛，其中，LNG的占比持續(xù)呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢是能源行業(yè)增長最快的板塊之一[1]。我國的LNG進口需求要求我國需建設大量LNG接收站。綜合國內外LNG行業(yè)相關資料調研獲悉，目前缺失針對LNG接收站開車階段的風險分析。鑒于LNG超低溫特性，LNG接收站開車項目是LNG接收站建設的重要環(huán)節(jié)也是風險集中點之一，如何管控LNG接收站開車項目風險尤為重要。

本文的研究內容是基于故障樹的貝葉斯的評價方法對LNG接收站項目開車階段進行風險評價，通過貝葉斯分析法的計算結果判斷每一個子風險的發(fā)生概率。基于風險評價結果，提出對于LNG接收站項目開車風險需要采用各種合理的措施和方法，減少負面風險發(fā)生的概率或損失，促使動態(tài)風險向著有利于項目目標的方向發(fā)展，使項目達到風險控制目標。

本文在梳理已有風險管理理論以及項目實際經驗的基礎上，結合LNG接收站項目開車階段的特點，對LNG接收站項目開車階段風險源進行識別；運用基于故障樹的貝葉斯網絡法對風險源進行分析與評價，并結合實際工程項目風險評價結果與特點確定了風險應對與監(jiān)控措施。

1 LNG接收站開車項目風險的現(xiàn)狀

LNG接收站項目開車階段的主要目標是實現(xiàn)LNG接收站正常運營，其過程是將機械完工后的LNG接收站通過合理的冷卻方法使設備及管道處于冷態(tài)，同時需要完成全部設備的單體及聯(lián)合調試[2]。

LNG不僅僅具有天然氣可燃和窒息的風險，由于其自身為-162°左右的超低溫物理性質，在常溫環(huán)境下立即吸熱變?yōu)檎舭l(fā)氣，還存在低溫灼傷和爆炸云等特有的風險[3]。LNG接收站項目開車階段是將機械完工的常溫設備降低至低溫狀態(tài)，材料冷縮后投產運行，此階段時對LNG接收站項目前期全部工作的“考驗”，包含設計可行性、施工質量、設備性能等等，該階段存在較多因各種偏差而造成的不確定因素，使得該階段具有較高風險[4]。據統(tǒng)計[5]，全球LNG項目已發(fā)生的主要歷史風險項均可能在開車階段發(fā)生，分析與管理開車階段風險具有重要意義。

結合LNG接收站項目開車階段的特點，運用風險清單法、HAZOP法、頭腦風暴法、專家訪談法等方法，對LNG接收站項目開車階段風險源進行識別，得到的風險源清單如表1。

表 1 風險源清單

表 1(續(xù))

2 基于故障樹的貝葉斯評價方法應用

LNG接收站項目開車階段風險評價指標體系[6]，通過在GeNIe2.0 軟件中建立網絡如圖1所示。為了顯示效果更直觀，圖中將顯示類型調為Bar Chart。將歷史數據和專家打分綜合后得到的先驗概率值和條件概率，輸入基于故障樹建立的事件之間的邏輯關系圖，完成模型搭建，最終在GeNIe2.0軟件中完成模型的建立。

基于故障樹方法搭建的邏輯模型，通過貝葉斯網絡模型計算以下內容：

(1)基于先驗概率和邏輯中的條件概率，計算出一級風險因素的權重；

(2)在假定LNG接收站開車階段已經出現(xiàn)風險時，利用反相推理，求出各子事件的權重，即為“后驗概率”。

圖 1 貝葉斯分析法結構模型示意圖

Fig.1 Structural model diagram of Bayesian analysis method

圖2 一級風險因素權重計算結果

圖3 后驗概率計算結果

表2 二級風險源后驗權重

先驗概率是在每一項子風險發(fā)生的概率基礎上，推算LNG接收站項目開車階段發(fā)生風險事故的概率；后驗概率是在假定LNG接收站項目開車階段發(fā)生了風險事故，分析每一項子風險發(fā)生的概率。后驗概率是在得到“結果”的信息后重新修正的概率，因而更具有參考意義，因此采用后驗概率進行評價分析。

采用GeNIe 2.0軟件進行后驗概率計算，后驗概率是修正先驗概率后所獲得的更接近實際情況的權重估計，表示事件發(fā)生可能性大小，由計算結果可知，發(fā)生可能性最大的前七項分別為: ①組織協(xié)調不完善X15；②技術經驗不足X23；③低溫介質嚴重分層X21；④人員誤操作危險X33；⑤人員不稱職或不善的管理X43；⑥調試計劃不詳盡X14；⑦HSE管理體系安全計劃不完善X62。

表3 二級風險源權重排序

綜合以上發(fā)生概率的計算結果可知，基本事件發(fā)生概率如圖4所示。

圖4 風險權重排序表

風險權重完成分析后，通過模糊評價法對風險進行進一步的量化評價，運用模糊綜合評價法得到的計算結果如表4。

表4 風險計算結果匯總表

根據以上風險分析計算可知，管理風險和技術風險屬于高風險，需要提出并采取應對措施加以重點控制；冷卻操作和HSE風險為屬于中等風險，需要引起重視。

3 結論

根據風險評價結果，需要控制管理風險、技術風險，綜合考慮影響因素的重要程度，結合權重分析可知，組織協(xié)調不完善(X15)、設計經驗不足(X23)、低溫介質嚴重分層(X21)、調試計劃不詳盡(X14)、溝通不完善(X12)是主要的風險源，依次提出了以上五項風險源的風險監(jiān)控和應對策略。

(1)針對組織協(xié)調不完善提出：①通過邀請相關專家對需要投用的設備進行指導；②可考慮對開車階段不存在安全隱患且不影響開展的可采取風險容忍的策略；

(2)針對設計經驗不足提出：在技術上可通過仿真分析或類似項目對比的方法將液氮的采購量精細化，降低液氮采辦不足的風險后果，也可同時在現(xiàn)場增加液氮罐，延長液氮的采購時間；

(3)針對低溫介質嚴重分層提出：①可通過方案審查或仿真模擬的方法，做校核分析，削減此風險的后果，②可通過實施檢測管道頂部和底部溫度表的溫度差進行預警；

(4)針對調試計劃不詳細提出：通過邀請成熟項目的技術專家進行審查，實現(xiàn)方案風險的控制；

(5)針對溝通不完善提出：可采用風險規(guī)避的方式，通過委托地方相關代理單位完成復雜手續(xù)的辦理。

本文選用基于故障樹的貝葉斯網絡法對風險進行分析；進而提出一項或多項風險應對方案，實現(xiàn)風險分析與控制的目標。