油气管道完整性维护决策的有限费用优化方法.pdf

第2 5 卷第5 期 天然气工业 油气管道完整性维护决策的有限费用优化方法* 张 鹏 陈利琼 侯向秦 西南石油学院 张鹏等． 油气管道完整性维护决策 的有限费用优化方法． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ； 2 5 5 1 3 1 ～1 3 3 摘要 管道失效后果会引发财产损失、 人身安全损失及环境破坏。有限费用优化是在人身安全和环境破坏 的约束下 ， 以“ 使管段总失效损失期望费用最小” 为原则， 通过求解优化数学模 型， 而获得最优维护方案。它可使维 护方案在 3类损失方面得到平衡和协调。文 中提出了 3 种损失的货币化思想 ， 认为财产损失可按传统 的直接经济 损失计算方法来确定； 生命损失的货币度量要从人员死亡和伤残 两部分来考虑 ， 并给 出了两部分损失的影响因素 和确定原则； 将环境破坏损失分为对人类健康影响 的损 失和对生态资源影响的损 失， 二者都 需要根据 国情和国家 的法律法规来分析损失影响因素， 并从环境因素、 环境要素和影响因子 3 个角度， 重点分析 了造成生态资源破坏 的 因素体 系， 为环境破坏损失的货币化奠定 了基础。最后， 推荐 了不同情况下的优化方法。 主题词 集输管道 管道维修 费用 优化 风险分析 决策 方法 一 、有限费用的优化方法 在本刊 2 0 0 4 年第 8 、 9 期 ， 介绍了基于风险的油 气管道完整性维护决策优化的原理和基于效用的优 化方法。这里再介绍一种基于费用的优化方法， 即 有限费用优化方法。 有限费用优化以人身安全和环境破坏为约束。 在这些约束下 ， 产生最小期望费用的解是最优解。 这种方法如图 l所示， 给出了一个典型的风险一费 用曲线 ， 当在最大允许人身风险和最大维修预算约 束下， 可以得到最优解。 管线的完整性维护费用可分为硬件投入和软件 投入， 硬件投入是指管线安全技术设施、 设备的购置 安装以及安全保险费用等； 软件投入是指安全规章 的制定、 管线的检修 以及相关人员的安全教育培训 等。管线事故所带来的损失可分为直接经济损失和 间接经济损失。因事故造成人身伤亡及善后处理所 支出的费用， 以及被毁坏的财产的价值规定为直接 经济损失 ； 因事故导致的产值减少、 资源破坏和受事 故影响而造成的其他经济损失规定 为间接经济损 失 ”。 在图 l a 中， 最优解可在维修预算前提下满足 人身安全准则； 在图l b 中， 最小费用不满足人身风 险准则， 这时应选择满足人身安全准则的最经济的 解。考虑环境问题， 可用每千米管线允许溢出物的总 体积作为约束， 这时， 有限费用优化方法同样实用。 费用 最 小 期 望 费用 维 护 预算 誓 磐 失 效 损 失 费 用 缡。 ． ＼． { 一 ≯l | ＼ ／ ／ ‘ 最优风险值 风险 曩 最优解满足费用和人身风险约束 选择最优解 最 大 允许 人身风险 最优风险值 风险 b 最优解不满足人身风险约束 选择最大允许人身风险 圈 1 有限费用优化方法示意圈 *本文为石油科技中青年创新基金 、 油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金 P L N0 1 1 3 、 四川省应用基础研究 专项基金 0 1 GY0 5 1 --4 0 项 目。 作者简介 见本刊 2 0 0 4 年第 1 O 期。 l 3l 维普资讯 天然气工业 2 0 0 5 年5 月 ．这种方法的优点是可 以使最优解在费用、 人身 安全以及环境保护 3 个方面得到平衡 ， 当然， 也可不 考虑环境保护因素， 管理者般要求风险管理应满 足得到认可的人身和环境风险水平。例如， 欧洲一 些国家政府机构 如英国的健康和安全执行委员会 HS E 1 9 8 9 已经提出了可接受 的人身安全风险水 平 。 。有限费用优化方法的缺点是 ， 所得决策不是 从管理者的观点出发做出的最佳选择 ， 对在役管线 更是如此 ， 因为它要求用不符合实际的开支去满 足 认可的人身安全和 或 环境保护准则。 二 、 管道失效后果损失的货 币量化 对管道公司来说 ， 管线的失效后果损失一般从 3 方面进行考虑 直接经济损失 l 、生命损失 和环境 破坏 损失 。 1 ． 直接经济 损失的货币化 直接经济损失的货币化度量要考虑到损坏的资 产和设备 、 泄漏介质产值、 因为失效引起停产等方面 的价值“ 。这部分损失的货 币化度量相对容易 ， 这 里主要介绍生命损失和环境破坏损失的货币度量方 法。 2 ． 生命损失的货币■化 对生命损失的货币度量要从人员死亡和伤残两 部分来考虑。 1 人员死亡要考虑的因素包括 按有关规定给 予的赔偿金和抚恤金； 后事处理费用； 对家属的安排 费用 ； 信誉影响损失相应费用等。 对管道事故引起的过早死亡的赔偿费用常用人 力资本法计算， 即用个人收入的损失去估价过早死 亡的成本 。根据边际劳动生产力理论， 人失去寿 命或工作时间的价值等于这段时间中个人劳动的价 值。一个人的劳动价值是在考虑其年龄、 性别、 教育 程度等 因素情况下 ， 此人的未来 收入折合货币的价 值。 2 人员伤残要考虑的因素包括 按有关规定 给予的赔偿金； 医疗费用 ； 营养费用 ； 善后费用； 人员 伤残的误工费； 信誉影响损失相应费用等。 很明显， 死亡的信誉影响比伤残要高得 多。但 两种情况的信誉影响损失都受到其他因素的影响， 如果其余 因素处理得好 ， 则信誉影响损失就会相对 减小。 3 ． 环境 破坏损失的货 币■化 由于经济的迅速发展， 环境问题的 日益突出， 只 是在污染源 出现后的治理研究 ， 已不再适应环境管 】 32 理的要求， 要求在污染物进入环境前 ， 实施有效管 理 ， 预测其进人环境后的污染危害。因此 ， 对管道泄 漏的环境破坏后果也要给予更多的关注。 环境破坏按影响程度可分为生态破坏和环境污 染 。 环境破坏损失按评价 目标可分为对人类健康影 响的损失和对生态资源影响的损失鸥 。 1 对人类健康影响的损失 环境对人体健康的危害是环境破坏最为直接的 问题。油气介质对人体健康危害的评价中主要是根 据油气的化学特性和毒性特性来评估其可能造成 的， 并对其给人群健康造成的后果 热辐射 、 噪音、 急 性病 、 慢性致癌等 进行货币量化。 这部分损失货币量量化指标要考虑到 可能卷 入官司的诉讼费用； 对人群健康危害的赔偿； 与人群 以及当地有关方面进行协调的费用 ； 因为污染而造 成死亡的赔偿费用以及善后费用 ； 环保部门的罚款、 信誉影响损失的相应费用等。 2 对生态资源破坏的损失 评估生态资源破坏的损失时， 应主要考虑以下 因素 油气泄漏时对水、 土地、 空气的污染 ， 对动植物 生 态 的 影 响 ， 也 包 括 对 社 会 人 群 的 影 响 和 破 坏 等 。 从生态资源的功能与市场的联系看其能够以商 品形式出现于市场的功能， 如大部分承载功能和生 产功能其价值直接由市场价格决定。虽不能以商品 形式出现于市场 ， 但有着与某些商品相似的性能或 能对市场行为 商品数、 价格等 有明显影响的功能 ， 如个别承载功能 ， 少数生产功能， 大部分调节功能， 以及个别信息功能。它们的价值可以借助市场价格 来确定 ， 但不能形成商品又不能明显地影响市场行 为 。 因此， 生态资源的特点直接影响对生态资源破 坏的货币计量。由于间接经济损失和恢复费用的计 算是生态破坏经济损失计算的核心。只要确定了资 源之间相互作用引起资源破坏的范围， 结合相应的 市场价格就可以确定相应的生态资源破坏的经济损 失 。 三、 评估决策的推荐方法 一 般地， 在人口稀少和环境不敏感地区的管线， 费用应是主要考虑的事。在这种情况下， 效用和有 限费用优化方法都简化为一个简单的最小费用准 则。对于人身安全和 或 环境破坏 占主要地位的管 维普资讯 第2 5 卷第 5 期 天然气工业 段， 效用优化是最合适的方法。然而， 有限费用优化 方法对管理者和规范者 更有吸引力 。 对一个特定管线 ， 应该首先尝试和运用有限费 用优化方法 ， 看它是否能提供适当的解， 如果这种方 法不实用 ， 就应采用效用方法。我们期望效用方法 有助于评估问题的解决， 其优点已得到证明， 并能为 决策者和监督者所接受。 四、 结 论 管线的定量风险分析技术是系统优先性排序和 管线完整性维护决策的基础， 这项技术是一 门新型 管理技术， 其显著的社会经济效益 已在 国际上一些 管道公司得到证实。而我国有关方面的研究才刚刚 起步， 加上我国油气管线的现状 和条件与国外有很 大差异 ， 国外油气管道管理的成果不完全适用于我 国管道现状n 。因此， 应根据我国管线的实际情况 ， 有针对性地进行有关风险评价的理论和方法研究 ， 而且只有在定量分析的基础上 ， 做 出的管道完整性 维护决策才真正具有系统性 、 精确性和预见性0 。 本文所阐述的管线的完整性维护决策优化技术 是一种基于风险的处理维护资源最优分配的技术。 该技术填补了目前风险评价中的一些空 白， 具有很 强的可行性和先进性。但该技术对决策者的专业知 识水平和实践经验都有一定要求， 因此 ， 需要集中力 量开发相关实用技术和计算软件 ， 以提高其适用性 和可操作性。 参 考文 献 1 陆朝荣． 油库安全的费效分 析． 油气储运， 2 0 0 0 ； 1 9 8 2 5 ～ 2 7 2 Vi n n e m J E．“Ri s k Ac c e p t a n c e Cr i t e r i a Fo r Te mp o r a r y Ph a s e s ”，1 9 9 4 OMAE - Vo l u me I I ，S a f e t y a n d Re l i a b i l i t y AS M E 1 9 9 4 3 Re i d S G， “Ri s k Ac c e p t a n c e f o r No v e l En g i n e e r i n g S y s t e rns ”， 1 9 9 2 OMAE- Vol u me I I ， S a f e t y a n d Re l i a b i l i t y AS M E 1 9 9 2 4 刘灵灵 ， 罗云． 事故非价值对损失 的价值化技术． 中国安 全科学学报安全经济学专辑 ， 1 9 9 2 5 Br a d l e y G ，Fr e d C，Le v e r e n z L．Co n t r i b u t i o n o f Hu ma n Fa c t o r s t O I n c i d e n t s i n t h e Pe t r o l e u m Re f i n i n g I n d u s t r y， Pr o g r e s s S a f e t y Pr o g r e s s ，W i n t e r 1 9 9 9； 1 8 4 6 谢晋宇等编著． 企业雇 员的安 全与健康． 北京 经济管理 出版社 ， 1 9 9 0 7 曹东等． 中国工业 污染经 济学． 北京 中国环境科学 出版 社 ， 1 9 9 9 8 夏光． 中国环境污染损 失的经 济计量与研究． 北 京 中国 环境科学出版社 ， 1 9 9 8 9 Ch a r l e s A W．S a f e t y ，He a l t h，a n d En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n ，WC 1 3 ／ Mc Gr a w- Hi l 1 ．1 9 9 8 1 O 张鹏 ， 段永红． 长输管线 风险技术 的研究． 天然气工业， 1 9 9 8； 1 8 5 7 2～ 7 6 1 1 陈利琼， 张鹏 ， 马剑林等． 油气管道风险的模糊综合评价 方法探讨． 天然气工业 ， 2 0 0 3 ； 2 3 2 1 1 7 ～1 1 9 修改回稿日期2 0 0 5 0 1 - 0 5 编辑赵勤 塔里木油田已逐步成为我国重要的油气资源战略接替区 2 0 0 5 年 4月 1 0日是塔里木石油会战 1 6 周年纪念 日。1 6 年来 ， 塔里木油 田经过大规模石油会战， 不断加 大勘探开发力 度， 油气储量快速攀升 ， 产品产量高速增长 。累计落实三级石油地质储量 9 ． 5 2 亿吨、 天然气 1 ． 4 4 万亿立方米 。其 中探明石油 储量约 4 ． 4 3 亿吨 、 探明天然气储量 6 6 5 2 ． 9 亿立方米 。累计生产原油 4 8 0 0 万吨， 天然气年生产能力已突破 6 0 亿立方米； 主要 量化产品产量实现跨越式增长， 汽油、 柴油累计产量已经突破 1 3 5 万吨、 尿素 1 5 0 万 吨， 年增 幅分别达到 5 0 和 1 8 0 。建成 了国内最大的超高压 ， 特高产、 特高丰度的整装天然气 田克拉 2 、 最大 的整装凝析气 田牙 哈和吉拉克等一批大型气 田， 完成了亚洲最大的天然气处理厂建设 ， 使塔里木盆地实现了年产 2 0 0 亿立方米 、 稳定供气 3 0 年的天然气资源储量 ， 奠定了 塔里木气区在西气东输中的主气源地位 ， 塔里木石油会战 1 6年所取得的成果使塔里木盆地逐步成为我国油气资源战略转移 的重要 接替 区 。 蒋静萍摘 自巴州政府网 1 3 3 维普资讯