摘要 天然气作为清洁能源在城市能源消费结构中所占比例越来越高，供气安全关系到千家万户和国计民生，建立供气保障指标体系和数学模型对认识供气影响因素，提升保障措施具有重要意义。为此，从资源供应、输配能力、市场地位、责任能力和应急管理五大方面，构建了含有l8个评价指标的城市天然气供应保障指标体系，并根据行业特点给出了各指标体系的定义，以评价城市能否得到足量、及时的天然气供应。将保障指标体系应用于国内某城市，选择层次分析法计算各项指标权重，定性与定量相结合分析可知影响其供气安全的主要制约因素，进一步可得到提高该城市供气保障安全的方向和措施。所建模型在分析影响城市供气安全不利因素，增强城市供气保障措施和安全系数上，具有一定的辅助作用。

关键词  城市  天然气供应  安全保障  指标体系  层次分析法  数学模型

城市天然气供应安全关系到千家万户和国计民生，进行保障体系研究非常必要^[1]。天然气供应保障安全的内涵是指在正常工况下，目标市场能够足量、及时、经济地获取天然气；在事故工况下，政府、供应方和燃气企业各司其职、相互配合，保障天然气资源应急供应。天然气供应保障体系的建立，使产业链各环节的管理保持一个统筹兼顾的关系，实现产、运、销一体化的协调发展，以保障城市天然气供应安全^[2]。

1 天然气供应安全保障指标体系

天然气供应保障涉及资源^[3]、输配、市场、责任和应急5大方面，通过借鉴其他行业的经验。^[4-6]，按照全面性、可行性、科学性、层次性等原则从资源供应、输配能力、市场地位、责任能力和应急管理5个方面^[7]，确定了由18个指标构成天然气供应安全保障指标体系(图1)。

对外依存度(C₁)：表示城市天然气调入量占消费总量的比值。

气源集中度(C₂)：表示天然气气源最大供应商供应量占消费总量的比值。

气源保障率(C₃)：表示天然气总消费量占需求总量的比值。

合同气量比例(C₄)：表示合同气量占消费总量的比值。

长输管道(C₅)：表示已建和新建的长输管道的输气量占需求总量的比值。

城市管网(C₆)：表示城市管道的配气能力占高峰小时需求量的比值。

城市门站(C₇)：表示城市门站的小时接收能力占高峰小时需求量的比值。

调峰设施(C₈)：表示调峰设施的调峰能力与高峰时期的调峰气量的比值。

以上各指标中，C₁、C₂值与供气安全成反比，C₃～C₈值与供气安全成正比，为统一实现正比关系，分别采用C₁＇=1-C₁、C₂＇=1-C₂替代对外依存度和气源集中度。另外，C₅～C₈值要同时考虑天然气基础设施的运行状态。

政策因素(C₉)：表示天然气利用符合国家发展和改革委员会发布的《天然气利用政策》的程度，按优先类、允许类、限制类和禁止类4类用户设计隶属函数分别赋值。

社会因素(C₁₀)：表示城市级别和竞争力，根据城市级别的高低和《中国城市竞争力年鉴》的排名，分别赋予权重计算该值。

商业因素(C₁₁)：商业因素包括客户的用气水平、用气特性、信用状况和发展潜力4个方面l0个指标。评价商业因素的具体量化计算方法，引用文献《天然气客户评价指标体系与数学模型》的研究成果^[8]。

地方政府(C₁₂)：表示城市的行政划分，一般认为行政划分越靠前，其获得资源和组织协调的能力越强。量化计算方法可按照中国的城市行政划分，采用内插法赋值。

上游供气企业(C₁₃)：一般认为供应商所承担的社会经济责任与其实力规模成正比，量化计算方法可根据供气企业的实力规模采用内插法赋值。

燃气经营企业(C₁₄)：与上游供气企业C₁₃评价指标类似，量化计算方法可根据燃气经营企业的实力规模采用内插法赋值。

基础设施管理(C₁₅)：按资源供应企业和燃气经营企业对可能发生的事故的预测预防能力，对可能存在的安全隐患的排除能力和对事故的预警能力3项指标分别做出评价，根据完善程度的不同分别赋值。

应急响应机制(C₁₆)：按政府、资源供应企业和燃气经营企业在事故工况下，是否提前做好联合应急响应机制预案，并在事故工况下尽快付诸实施以避免造成重大损失的能力，根据完善程度的不同分别赋值。

事故应急处理(C₁₇)：按政府、资源供应企和燃气经营企业三方在事故工况下，对事故辨别能力、事故紧急救援能力、减轻事故损失的能力3项指标分别做出评价，根据完善程度的不同分别赋值。

自我调节能力(C₁₈)：表示目标城市可中断用户用气量占总消费量的比值。C₁₈与供应安全呈正比，C₁₈值越大，城市的自我调节能力越强，非正常工况下所造成的影响也越小。

2 数学模型

为评价国内某城市的天然气供应保障安全程度，借鉴其他行业的经验^[4-6]，采用层次分析法^[9](Analytical Hierarchy Process，AHP)建立数学模型。层次分析法是一种定性与定量相结合的决策分析方法，具有思路清晰、适用性广、系统性强等特点，适用于多准则、多目标或无结构特征的复杂问题的决策分析。

2．1 构建判断矩阵

首先邀请天然气行业l0余名专家针对天然气供应保障评价指标体系内l8个评价指标逐一判断其相对重要程度，构造判断矩阵(表1)。

经特征向量汁算和一致性检验，天然气供应保障判断矩阵的一致性比率均小于0．1，符合一致性要求，因此可采用该判断矩阵计算各评价指标的权重值。

2．2 实证分析

基于上述判断矩阵，计算某城市的天然气供应保障模型综合得分，综合得分是指各项评价指标得分与权重值的加权求和，得到该城市的综合得分为82．0分，计算结果见表2。

2．3 分析结果

通过分析指标得分可知，影响某城市天然气供应安全的主要制约因素包括对外依存度C₁、气源集中度C₂、政策因素C₉、自我调节能力C₁₈等。这是由于：城市F天然气资源匮乏，很大程度上依赖从外地调入；上游最大资源供应企业资源供应量达到全市总用气量的55％，气源集中度较高；天然气利用存在部分允许类和限制类用户，导致政策因素得分不高；又因为该城市目前发展的用户主要为居民、公共服务、CNG汽车、热电联产以及玻璃、陶瓷等工业用户，可中断用户较少，因此自我调节能力有限。

为了改善供气环境，提高供气保障安全程度，建议某城市下一步应积极引进其他上游供气企业，提高优先类用户比例，适当发展可中断用户。

3 结束语

本文从天然气产、运、销物流系统整体出发，同时纳入“政府、企业、用户”三方责任承担与应急管理评价指标，形成一套城市供气安全的综合保障评价体系。同时采用成熟的层次分析法建立数学模型，分别计算指标权重与模型得分，定性分析和定量计算相结合，对城市的供气保障形成直观认识。计算实例表明，模型在分析影响城市供气安全不利因素、提高认识的准确水平，以进一步增强城市供气保障措施和安全系数，具有一定的辅助分析作用。

参考文献

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[9] 孙宏才，田平，王莲芬．网络层次分析法与决策科学[M]．北京：国防工业出版社，2011．

本文作者：沈鑫  陈进殿  杨建红  庄涛  奚征宇

作者单位：中国石油规划总院   中国石油天然气与管道分公司    中国石油工程建设公司