摘要：运用层次分析法(AHP)建立了LNG接收站潜在风险的AHP结构模型，通过判断矩阵求出影响LNG接收站潜在风险各个因素的权重，按照权重的大小对其进行了层次总排序，辨识出储罐风险、船舶作业风险、厂站控制系统风险、船舶安全保护风险和厂站安全保护系统风险是影响LNG接收站潜在风险的关键因素，提出4项控制措施来降低LNG接收站的潜在风险。
关键词：LNG接收站；层次分析法；判断矩阵；潜在风险；安全管理
Identification Technology of Potential Risks of LNG Terminal Based on AHP
SONG Yixin，YAO Anlin
Abstract：The analytic hierarchy process(AHP)structural model for potential risks of LNG terminal is established by AHP.The weights of various factors affecting the potential risks of LNG terminal are obtained through judgment matrix.The total hierarchical ordering of the different factors is made according to their weights.It is identified that storage tank risk，ship operation risk，risk in control system for LNG terminal，risk in safety protection of ships and risk in safety protection system for LNG terminal are key factors affecting the potential risks of LNG terminal.Four control measures for reducing potential risks of LNG terminal are proposed.
Key words：LNG terminal；analytic hierarchy process(AHP)；judgment matrix；potential risk；safety management
1 概述
LNG的主要成分是甲烷，具有无色、无味、无毒、无腐蚀性、热值高等特点，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，可以大大节约储运空间和成本。随着国家对能源需求的不断增长，引进LNG将对优化我国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要的作用。目前，中国的LNG接收站建设正处在蓬勃发展的阶段，非常有必要对LNG接收站的潜在风险进行研究。本文运用层次分析法对某个LNG接收站的潜在风险进行分析，并对LNG接收站的潜在风险控制提出具体建议，希望能在我国LNG接收站的建设和运营管理方面具有一定的应用价值。
2 LNG接收站及其风险种类
LNG接收站是LNG产业链中重要的一个环节。一方面LNG接收站是海运液化天然气的陆上接收终端，同时也是陆上天然气供应的重要气源之一。因此，LNG接收站实际是天然气的液态海上运输和气态陆上管道输送的交接点[1～5]，其主要功能是LNG的接收、储存、气化，并通过管道向城市居民、工业、电厂等用户供气。
LNG接收站主要由工艺部分、公用工程部分和辅助工程部分组成。LNG接收站工艺部分包括：LNG卸船系统、LNG储存系统、LNG蒸气处理系统、LNG输送及气化系统、天然气外输及计量系统、火炬系统、燃料气系统等工艺单元。
LNG接收站常见的潜在风险包括自然灾害风险、接卸作业风险和厂站风险3种。其中自然灾害风险包括地震、雷电、海啸和台风；接卸作业风险包括港口硬件(即通航和疏港环境的硬件，包括航道的航行密度、潮差大小)风险、泊位硬件(包括符合要求的航道、回旋水域以及导航、助航设施)风险、船舶作业风险(船舶操作人员没有按照正确的操作规程进行操作导致的风险)、船舶安全保护(包括对以泊位歧管为中心的一定范围内的火源防护，以及对风、浪、流有效保护的设施)风险；厂站风险包括储罐风险、气化装置风险、输送设备风险、回收装置风险、控制系统风险、安全保护系统风险。
3 LNG接收站潜在风险的层次分析法
3.1 层次分析法的原理
层次分析法简称AHP，是美国运筹学专家Saaty在20世纪70年代提出的一种多层次、多目标、多方案的综合分析方法。它将复杂的决策系统层次化，通过对影响目标的因素逐层分析，两两比较，最终得到各个基本因素对目标影响强弱的一个排序。层次分析法的基本步骤是先对目标划分层次，然后在同层内逐个比较众多因素对上一层目标的影响，形成判断矩阵；并考虑上层目标对总目标的影响权重，从而确定各个基本因素在总目标中所占的权重[6～7]。
3.2 建立LNG接收站潜在风险AHP结构模型
本文以某个LNG接收站为例，把LNG接收站事故风险作为层次分析的目标层，把自然灾害风险、接卸作业风险和厂站风险作为准则层，把产生风险的具体原因作为指标层，建立起LNG接收站潜在风险的AHP结构模型，见图1。
3.3 构造LNG接收站潜在风险判断矩阵
建立LNG接收站潜在风险的AHP结构模型以后，各个基本元素的隶属关系就已确定。上层元素4对下层元素B有被分解的关系，就可根据各类指标的作用程度以重要性不同，建立以B相对于4为判断准则的元素B1、B2、B3间两两判断矩阵，详见表1。
同样，可以构建以具体指标层C的元素C1、C2、C3、…、C14相对于B层各指标的两两对比判断矩阵，详见表2～4。元素两两对比的重要性采用1～9标度法[8]，并写成判断矩阵形式。构造判断矩阵后，即可通过计算判断矩阵的最大特征值及其对应的权重向量，也就是计算出某一层次的各个元素对于上一层次某一个元素的相对重要性权重。在计算出某一层次元素相对于上一层次各个因素的单排序权重后，用上一层次因素本身的权重加权综合，即可计算出C层各因素相对于4层的层次总排序的权重。此外，为了评价经所构造的判断矩阵求出的最大特征值及其对应的权重向量是否合理，需对判断矩阵进行一致性随机检验[9～10]，检验各个专家对各指标相对权重判断的逻辑是否顺畅。
根据文献[11]可以计算出：
λmax,1=3.02
W1=(0.0974，0.3331，0.5695)T
式中λmax,1——LNG接收站事故风险(A-B)判断矩阵的最大特征值
W1——λmax,1对应的权重向量
CI,1——准则层B相对于目标层A为判断准则的判断矩阵的一致性指标
n1——准则层B相对于目标层A为判断准则的判断矩阵的阶数
CR,1——准则层B相对于目标层A为判断准则的判断矩阵的一致性比率
RI,1——平均随机一致性指标，当n1=3时，取RI,1=0.58
当CR,1＜0.1时，说明此时判断矩阵有可以接受的一致性。其余判断矩阵(表2～4)的运算求解及一致性检验见表5。
最后，依次沿阶梯层次结构由上而下逐层计算，即可计算出最底层(C层)因素相对于最高层(A层)的相对重要性，按照其权重值的大小进行排序，得到C层各因素相对于A层的层次总排序表，详见表6，并对总排序权重进行一致性检验[12～13]。一致性检验合格后，从总排序表中找出影响LNG接收站潜在风险的主要因素，并将其作为LNG接收站潜在风险控制的关键环节，采取针对性的措施来降低LNG接收站的潜在风险。
C层各因素相对于A层层次总排序的最终一致性指标为：
式中C1——C层各因素相对于A层层次总排序的最终一致性指标
wj-1∈W1——权重向量W1中第1、2、3个元素
CI,j——指标层C相对于准则层B的判断矩阵的一致性指标(j=2，3，4)，见表5
代入数据，得：
CI=0.0974×0.02+0.3331×0.0033+0.5695×0.038=0.024688
C层各因素相对于A层层次总排序的最终平均随机一致性指标为：
式中RI——C层各因素相对于4层层次总排序的最终平均随机一致性指标
RI,j——指标层C相对于准则层8的判断矩阵的平均随机一致性指标(j=2，3，4)，见表5
代入数据，得：
RI=0.0974×0.9+0.3331×0.9+0.5695×1.24=1.09363
C层各因素相对于A层层次总排序的最终一致性比率为：
式中CR——G层各因素相对于A层层次总排序的最终一致性比率
代入数据，得：
可见，C层各因素相对于A层层次总排序的计算结果满足一致性，否则，需要重新调整判断矩阵，直至满足一致性。
4 LNG接收站潜在风险控制措施
依据C层各因素相对于4层的层次总排序(见表6)，并结合现场实际情况分析可知，储罐风险、船舶作业风险、厂站控制系统风险、船舶安全保护风险和厂站安全保护系统风险是影响LNG接收站潜在风险的关键因素，其权重之和为0.6727，超过总权重的50%。因此，在LNG接收站潜在风险控制中，应重点考虑这5个因素的影响，对其采取相应的措施，将LNG接收站的潜在风险降到最低水平[14～15]。
① 储罐内的LNG在储存过程中，通常会泄漏热量，使一部分LNG气化，罐内的压力随之上升，储罐的日蒸发率为0.06%～0.08%。卸船时，由于管道泄漏热量加剧气液热量交换，导致蒸发气量成倍增加。为了减少卸船时的蒸发气量，应尽量提高此时储罐内的压力。
② 正确处理好码头走向与港池调头区附近最大流速的涨潮流向及落潮流向之间的关系，使码头轴向与最大潮时候的流向交角较小，便于船舶操纵，从而保证船舶安全靠岸或离泊，以此降低LNG接收站潜在风险。
③ LNG储罐必须设置压力开关来控制罐内气体的压力，防止储罐运行时产生真空；工艺流程中必须配有防真空补气系统。如果储罐内压力超过安全阀的压力设定值时，储罐内多余的蒸发气体将通过安全阀进入火炬中燃烧。如果储罐内发生涡旋事故时，大量气体不能被及时烧掉，则必须采取放空措施，尽快把蒸发气体排放掉，降低LNG接收站潜在风险。
④ LNG接收站要设置专门的风险控制部门，专门负责LNG接收站潜在风险控制的总体管理、监督和协调工作。建立健全考核制度，制定目标，分解指标；风险控制要全员参与，从分管经理到普通职工都有相应的职责和考核标准，真正做到接收站潜在风险控制人人有责。
5 结语
随着中国能源需求和环保要求的提高，中国的LNG接收站建设将会大力发展。风险无时不有，风险无处不在，提高LNG接收站潜在风险管理水平，不仅可以降低建设造价，而且可以优化运行，减少运行维护费用。
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(本文作者：宋祎昕 姚安林 西南石油大学四川 成都 610500)
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