“一帶一路”倡議下西部陸上能源通道安全風險評估研究

王 剛，周華任，姚 佳

陸軍工程大學基礎部，江蘇 南京

1.引言

中國是一個能源消耗大國，石油和天然氣的對外依存度較高，分別在70%和40%左右。在較長時間內，中國的能源進口嚴重依賴海上通道，經馬六甲海峽運輸?shù)街袊氖?，占中國進口石油總量的80%以上，這對中國的能源安全構成巨大潛在風險。相比海上通道，陸上通道往往距離更短，途徑國家更少，安全可控性更高；但陸上通道對基礎設施聯(lián)通和運營的要求更高，前期投入較大，因而發(fā)展較緩。不過，“一帶一路”倡議恰為陸上能源通道的構建創(chuàng)造了絕佳條件。據(jù)HIS數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在“一帶一路”沿線區(qū)域內，石油可采儲量占世界總儲量的55%，天然氣儲量占世界總儲量的74%，加強國家間能源貿易與合作符合各國利益。因此，無論從海運風險控制、能源供應多元化還是地緣經濟合作等多重視角看，構建陸上能源通道不僅非常必要，而且切實可行。當前，中國已基本形成向西北、西南和東北三線并進構建陸上能源通道的格局，并且，從地理位置看，西部方向將具有更大的潛力。

開展陸上能源通道安全風險評估可以為政策制定者和能源建筑、運營相關人士提供輔助決策支持，具有較強的現(xiàn)實意義。在安全指標選取上，Kiriyama (2014)從地理政治、經濟、相關政策和技術四方面對能源安全進行評估[1]。Geng(2014)在四個維度中構建7個指標評估中國能源安全[2]。陳德峰(2008)指出向西開放是中國能源保障和開發(fā)利用的戰(zhàn)略舉措，并闡釋地緣環(huán)境、脆弱生態(tài)和設施技術等將對通道安全造成不利影響[3]。李琪(2007)認為西北方向是中國開展能源合作的聚焦點，并梳理地緣政治、技術和投資等對通道安全的影響[4]。吳玉杰和李軍等(2019)通過分析管道失效的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，歸納得出通道安全微觀層面風險指標[5]。呂敏和帥斌等(2019)認為微觀運營風險不適合具有較大地理空間差異且受國際宏觀因素影響的跨國通道風險評估，構建了包括經濟、主權信用、政治和法律社會等在內的宏觀風險評估體系[6]。謝明華和楊明珠(2016)梳理了陸上油氣通道的地緣政治和安全環(huán)境[7]。此外，在評估方法選取上，貝葉斯網絡、層次分析法、模糊綜合評價、主成分分析和云模型等均有被用于風險評估[8]-[13]。筆者認為從微觀和宏觀視角共同考慮陸上能源通道安全風險來源，同時，由于設計的指標體系具有層次性和專業(yè)性，因而層次分析法是一項適用的方法。不過，層次分析法在指標較多的情況下難以對各項指標的重要性進行有效排序，這將導致指標定權的計算過程難以進行。因此，筆者還將借助主成分分析方法進行處理。

2.西部陸上能源通道概況

當前，中國陸上能源通道已初定格局，將以西部方向為打造重點，形成以石油、天然氣管道為主，鐵路、公路運輸為輔的綜合渠道。其中，管道是陸上能源通道中最主要的渠道，具有運輸量大，速度快，安全性相對較高等特點；鐵路運量有限，且運輸成本相較于管道較高，一般作為補充形式。因此，后續(xù)研究的陸上能源通道將主要考慮能源管道。

2.1.中哈原油管道

中哈原油管道起于哈薩克斯坦西部的阿特勞，止于我國新疆距國境線2.2公里的阿拉山口末站，管道全長2798公里，管徑610/813毫米，設計壓力6.3兆帕斯卡，設計輸送能力為2000萬噸/年。其中，阿塔蘇—阿拉山段于2006年7月20日投入商業(yè)運行；阿特勞—阿塔蘇段于2009年7月建成投產，管道實現(xiàn)全線貫通。截止2019年3月底，中哈原油管道累計輸送達到1萬億噸。

2.2.中國-中亞天然氣管道A/B/C段

A、B、C三線氣源來自土庫曼斯坦的阿姆河天然氣公司和國家天然氣康采恩、烏茲別克斯坦國家輸氣公司，起始于阿姆河右岸的土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦邊境，經烏茲別克斯坦中部和哈薩克斯坦南部，從阿拉山口進入中國。其中土庫曼斯坦境內188公里，烏茲別克斯坦境內長530公里，哈薩克斯坦境內長1300公里。A/B段分別于2009年和2010年率先建成運營，設計年輸量達300億立方米，采用X70鋼管，干線管徑1067毫米，設計壓力9.8兆帕斯卡。2014年，C線正式運行，采用目前世界上在用等級最高的X80鋼級管道鋼材，設計年輸量達250億立方米。自此，A/B/C三線合計年輸量達550億立方米，且該三條線路為并行敷設，都將經過土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，最后進入中國。

2.3.中緬天然氣管道、原油管道

石油、天然氣雙線并行的中緬油氣管道于2010年6月正式開建，起點位于緬甸西海岸馬德島，經緬甸若開邦、曼德勒省等地，從云南瑞麗入境。中緬原油管道緬甸段長達771公里，國內段輸油管線全長1631公里，主要轉運來自中東和非洲地區(qū)的石油。中緬天然氣管道起點位于緬甸皎漂港，緬甸段長793公里，國內輸氣管線長1727公里，按協(xié)議初步設定年輸原油和天然氣量分別為2200萬噸和120億立方米。2013年9月，中緬天然氣管道全線貫通。2015年1月，中緬原油管道全線貫通。

2.4.在建中和擬規(guī)劃的能源通道

中國-中亞天然氣管道D線預計2021年建成，線路較A/B/C段發(fā)生變化，將途徑烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦，最后進入中國新疆，管道全線長1000公里，其中塔吉克斯坦境內管道長達410公里，烏茲別克斯坦約220公里，吉爾吉斯斯坦約210公里。設計年輸氣量達300億立方米。

此外，中俄西線油氣管道和中巴油氣管道仍在籌劃中。

3.安全評估指標選取與AHP-PCA加權模型構建

3.1.安全評估指標選取

國內外關于風險的定義有較多的解釋，F(xiàn)ell R 和Hartford D(1997)提出的“風險= 損失×概率”表達式得到較多認可[14]，筆者將在該表達式的基礎上進行系統(tǒng)評估，把管道設計輸送量記為風險損失，再對陸上能源通道風險概率進行評估，最后求得安全風險。

通常，風險概率無法直接度量，但一般安全威脅程度越高，風險概率越大，反之越小。因此，本文將以安全威脅程度的高低間接度量風險概率的大小。這里，評價陸上能源通道安全威脅程度的指標主要從微觀因素和宏觀因素進行選取。一般，評價運輸風險的微觀因素包括人、機、貨、環(huán)境和管理五方面，考慮實際情況下，貨均為石油、天然氣等化石能源，對于質量鑒別量化的專業(yè)性要求較高，這里不再設置衡量貨的指標，主要從其余四方面進行選取。同時，陸上能源通道具有現(xiàn)實的地域性，因此還需要從政治環(huán)境、經濟環(huán)境和社會環(huán)境等宏觀要素中選取風險指標。

參考文獻和專業(yè)書刊，并結合專家咨詢意見，依據(jù)相關性、代表性、數(shù)據(jù)可得性和可操作性等原則，最終整理得到陸上能源通道安全評估指標體系(共24項三級指標)。詳見表1。

Table 1.Safety risk assessment index system for onshore energy channel 表1.陸上能源通道安全風險評估指標體系

Continued

3.2.AHP-PCA 加權模型

3.2.1.評估通道沿線國家安全威脅程度，間接度量風險概率

主要基于層次分析法和主成分分析。層次分析法是一種解決復雜層次結構評估問題的有效方法，它用一定的標度對專家的主觀判斷進行量化[15]，逐層檢驗比較結果的合理性，最后依據(jù)各指標最終權值代入數(shù)據(jù)進行綜合評估。主成分分析同樣使用較為普遍，主要利用降維的思想，抓住問題關鍵，是將多個原始指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標的一種方法[16]。由于上述方法較為成熟，此處僅簡要羅列常規(guī)步驟，僅對方法的整合之處加以重點說明。步驟如下：

3.2.2.基于加權模型計算陸上能源通道風險概率

按能源通道在沿線國家境內長度構建加權求和模型，得到陸上能源通道安全風險概率。如中哈原油管道基本從哈薩克斯坦最西的阿特勞至最東與中國交界，因此賦權為1；而中國-中亞天然氣管道A/B/C段則對塔吉克斯坦、烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦境內通道長度對應國家東西跨度進行加權求和。中國-中亞天然氣管道D線則考慮烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦，中緬油氣管道考慮緬甸段，擬規(guī)劃的中巴伊段，則主要考慮巴基斯坦和伊朗。

3.2.3.計算陸上能源通道安全風險

設定管道設計輸送量記為風險損失，基于“風險= 損失×概率”表達式計算求得陸上能源通道安全風險。

4.陸上能源通道安全風險實證評估

4.1.數(shù)據(jù)來源及處理

4.1.1.數(shù)據(jù)來源

根據(jù)文章設計的陸上能源通道安全風險評估思路，本文從WB、WDI、ICRG等多個數(shù)據(jù)庫獲取沿線國家2013～2019年的上述指標對應數(shù)據(jù)。部分指標數(shù)據(jù)見表2所示。

Table 2.Someindex data of countriesalong the belt and Road 表2.沿線國家部分指標數(shù)據(jù)

4.1.2.數(shù)據(jù)處理

由于選取的風險評估指標既有正向也有反向指標，為使最后評估方向統(tǒng)一，即分數(shù)越高，安全威脅程度越高，風險概率越大，便于實際理解。這里需首先對原始指標數(shù)據(jù)進行歸一化處理，minix為指標最小值，maxix為指標最大值。針對正向指標采用公式(1)進行處理，

針對反向指標則采用公式(2)處理。

4.2.實證評估

4.2.1.評估過程

按上述AHP-PCA 加權模型對指標數(shù)據(jù)展開實證評估。查閱相關資料并結合專家意見，設定微觀層次A、宏觀層次B、政治環(huán)境B1和社會環(huán)境B3各層次判斷矩陣數(shù)值如下：

運用MATLAB R2018b對上述判斷矩陣進行運算和一致性檢驗。得到A1-A4權重為0.0553，0.5650，0.2622，0.1175；B1-B3權重為0.4286，0.1429，0.4286；B1下層各指標權重為0.1998，0.0781，0.1998，0.5222；B3下層指標權重為0.2583，0.6370，0.1047。

經濟環(huán)境B2層將運用主成分分析進行定權，運用SPSS 24完成以下運算?？偡讲罱忉尯统煞窒禂?shù)矩陣如表3和表4所示。

從主成分分析結果可以看出，經濟環(huán)境B2下各項指標大致歸為四個主成分，可解釋72.2%。同時，第一主成分系數(shù)全為正，表明指標歸一化后呈正相關，在這種情況下，可以基于第一主成分系數(shù)進行評估(何曉群，2015)，作為權數(shù)分解。

Table 3.Total variance interpretation 表3.總方差解釋

Table 4.Component scorecoefficient matrix 表4.成分得分系數(shù)矩陣

綜合上述權值計算，進行歸總。得到24項三級指標的權值為0.0066，0.0155，0.1582，0.0678，0.0470，0.0235，0.0514，0.0201，0.0514，0.1343，0.0064，0.0115，0.0142，0.0049，0.0059，0.0124，0.0065，0.0161，0.0039，0.0038，0.664，0.1638，0.0269。

代入標準化數(shù)據(jù)計算，得到哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦等陸上能源通道沿線國家的安全威脅程度，以此度量風險概率。結果如圖1所示。

Figure 1.Risk probability graph of countriesalong the route 圖1.沿線國家風險概率圖

對陸上能源通道按沿線國家風險概率加權求和，此處定權按能源通道方向(東西或者南北)對應國家在該方向的國境跨度進行計算。得到各通道風險概率如圖2所示。

Figure 2.Risk probability diagram of onshore energy channel圖2.陸上能源通道風險概率圖

最后基于“風險= 損失×概率”表達式，以通道設計輸送量占中國消耗量比重為損失。按當前的能源對外依賴度，石油較天然氣對中國更為重要，分別為70%和40%左右，恰按此比例設置權重，計算得到已運行的陸上能源通道安全風險。并按2019年通道風險和預計損失測度建設中的中亞D段和待規(guī)劃的中巴伊管道安全風險，假定中巴伊石油管道的輸送設計量在5000萬噸/年左右。結果如圖3所示。

Figure 3.Onshore energy channel risk Map圖3.陸上能源通道風險圖

4.2.2.評估結論

能源通道沿線國家風險概率整體呈下降趨勢，哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦三國最低，巴基斯坦和緬甸較高，塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦位于中等。巴基斯坦主要是由于管道建制基礎較差，內外部沖突和恐怖主義活動頻繁導致風險較高；緬甸的主要問題在于管道建制基礎不佳，物流績效較差和內部沖突風險較高；塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦的管道建制基礎均較差，此外，塔吉克斯坦的自然地理條件較為惡劣。

同樣，西部陸上能源通道風險概率整體也呈下降趨勢，中哈原油管道和中國-中亞天然氣管道A/B/C段風險概率較低，中巴伊管道和中國-中亞天然氣管道D段風險概率較高，中緬油氣管道位于中列。需要特別說明的是，中國-中亞天然氣管道D段需要跨越多個中等風險國家，因此整體風險概率高于中緬油氣管道。

最后，按管道設計輸送量為損失求算的能源通道安全風險對能源通道整體布局具有一定的參考性。中哈原油管道的安全風險最低，其次是中緬油氣管道，最高為中國-中亞油氣管道A/B/C段。這主要是因為當前中國石油進口仍依賴于海上通道，陸上通道占比較小，因此，石油管道的損失低于天然氣管道，整體上對中國造成的影響較小。不過隨著后續(xù)陸上石油管道輸送量的增加，這一局面預計將發(fā)生改變。此外，以2019年值預測的中巴伊管道安全風險較高，建成后的中國-中亞天然氣管道D段與中緬油氣管道安全風險近似。中亞天然氣A/B/C段的風險在2015年為最高，部分原因在于C線的接通使天然氣輸送量增加所致；同理，中緬能源通道的原油通道也于2015年竣工，原油輸送量的增加導致安全損失增加。

5.建議

構建陸上能源通道是一項具有戰(zhàn)略意義的重要舉措。中國當前仍處于工業(yè)化高速發(fā)展的進程中，中長期內對傳統(tǒng)化石能源仍有較大需求。建立多元化的進口渠道是確保國家能源安全和增強主動性的必要手段，與之配套的即是打造安全且暢通的能源通道。結合上述研究，提出以下建議。

一是提升能源系統(tǒng)智能化水平，完善國家能源數(shù)據(jù)庫建設；二是加強對沿線國家風險概率實時評估，通過國家和地區(qū)合作改善關鍵風險因素來源；三是計算國家可承受安全風險，以此來規(guī)劃各線路設計輸送量。