基于模糊-突變理論的風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘要：風(fēng)電項(xiàng)目不僅能夠緩解能源短缺問題，還可以降低環(huán)境污染，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。但風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)同樣不容忽視，而設(shè)計(jì)階段的成功與否能夠影響項(xiàng)目全生命周期的風(fēng)險(xiǎn)與收益。采用專家調(diào)查法對風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別，并建立風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評價(jià)體系。在此基礎(chǔ)上結(jié)合模糊理論，建立風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因素評價(jià)突變模型，并將該模型應(yīng)用于風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。通過風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)風(fēng)電項(xiàng)目的總體風(fēng)險(xiǎn)及主要風(fēng)險(xiǎn)源，為有效控制風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)和對策。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電項(xiàng)目；設(shè)計(jì)階段；突變模型；風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

0 引言

風(fēng)能是一種綠色、清潔能源，風(fēng)電項(xiàng)目能夠有效緩解能源短缺問題，并降低碳排放，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。近年來，隨著國內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)容量的快速增長，風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)控制成為眾多學(xué)者重點(diǎn)研究的方向。

張學(xué)民等［1］針對風(fēng)電行業(yè)產(chǎn)品，從產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)識別風(fēng)電行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、施工、運(yùn)維等階段存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，并詳細(xì)介紹了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理保險(xiǎn)策略。孫涵［2］從項(xiàng)目投資角度出發(fā)，選取影響風(fēng)電項(xiàng)目財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值NPV的主要影響因素，利用蒙特卡洛方法，計(jì)算風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)度，評價(jià)風(fēng)電項(xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)。烏云娜等［3］基于區(qū)間二型模糊數(shù)和VIKOR方法，針對風(fēng)電項(xiàng)目投資規(guī)劃階段的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)建立投資風(fēng)險(xiǎn)決策模型。李文田等［4］構(gòu)建風(fēng)電場內(nèi)集控中心數(shù)據(jù)模型，收集風(fēng)電機(jī)組運(yùn)營歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式對風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)險(xiǎn)狀況做出評價(jià)。杜樂［5］利用變異系數(shù)法和解釋結(jié)構(gòu)模型，建立全生命周期各階段的風(fēng)險(xiǎn)因素對度電成本的影響模型。田野［6］結(jié)合層次分析法和模糊綜合評價(jià)法，計(jì)算風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)期和運(yùn)營期的風(fēng)險(xiǎn)評分，建立風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)決策樹模型。

現(xiàn)階段，我國學(xué)者對風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的研究多集中在投資風(fēng)險(xiǎn)與運(yùn)行期間的風(fēng)險(xiǎn)，對于風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注較少。風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的成功與否不僅影響投資決策，也影響建設(shè)期的施工難度和運(yùn)行期的收益。因此，在大力推廣清潔能源的背景下，對風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別和評估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生具有突發(fā)性，風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)具有模糊性，本文引入模糊數(shù)學(xué)理論和突變理論對風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。

1 研究方法

1.1 模糊理論

模糊理論以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用模糊關(guān)聯(lián)組合的基本原理對某些界限不清、無法量化的因素進(jìn)行定量分析，從多種原因?qū)Ρ辉u估事項(xiàng)所屬層次情況進(jìn)行綜合評估，適用于難以完全定量分析的問題。其優(yōu)點(diǎn)是通過精確的數(shù)學(xué)手段處理模糊的評價(jià)對象，能對蘊(yùn)藏信息呈現(xiàn)模糊性的資料做出比較科學(xué)、合理的評價(jià)。

1.2 突變理論

突變理論是研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個(gè)新興數(shù)學(xué)分支。常見的突變模型分為折疊突變、尖點(diǎn)突變、燕尾突變和蝴蝶突變4種（表1）。通常根據(jù)控制參數(shù)的個(gè)數(shù)選取相適應(yīng)的突變模型，不同的突變模型有不同的突變勢函數(shù)，而歸一化公式能夠?qū)⒖刂谱兞亢蜖顟B(tài)變量轉(zhuǎn)化成同一質(zhì)態(tài)，以滿足計(jì)算要求。在利用歸一化公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各個(gè)控制變量對狀態(tài)變量的影響程度不相同，需對控制變量進(jìn)行重要性排序。

將突變函數(shù)的控制變量進(jìn)行歸一化處理后，可作為風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的突變隸屬函數(shù)。在逐級向上計(jì)算突變隸屬函數(shù)值時(shí)，應(yīng)依據(jù)同級指標(biāo)的各個(gè)控制變量間是否具有明顯相互聯(lián)系作用，實(shí)行“互補(bǔ)”或“非互補(bǔ)”的原則，如圖1所示。

2 模型構(gòu)建

2.1 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

本文采用專家調(diào)查法識別風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)因素，建立風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，如圖2所示。

2.2 計(jì)算各級風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重

本文采用專家調(diào)查法，向10名風(fēng)電行業(yè)專家進(jìn)行咨詢，這些專家均為多年從事風(fēng)電工作的中、高級工程師，不僅具有豐富的專業(yè)知識，更具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過對各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，從而對各指標(biāo)重要性進(jìn)行排序。

（1）構(gòu)建判斷矩陣。本文選取了具有代表性的20個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，采用9級標(biāo)度法對風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較打分，再根據(jù)專家打分結(jié)果構(gòu)建判斷矩陣。

（2）計(jì)算權(quán)重。利用yaahp軟件，根據(jù)各級風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣，通過一致性檢驗(yàn)后，計(jì)算其相應(yīng)的權(quán)重向量，最終權(quán)重值取各名專家打分的平均值。以一級指標(biāo)的重要性排序?yàn)槔?，分別根據(jù)10名專家的評分判斷矩陣計(jì)算得到權(quán)重向量及隨機(jī)一致性比率，見表2。

根據(jù)表2中的計(jì)算結(jié)果可以看出，各組數(shù)據(jù)隨機(jī)一致性比率均小于0.1，均滿足一致性檢驗(yàn)。根據(jù)10組權(quán)重向量計(jì)算平均值，得出風(fēng)能資源風(fēng)險(xiǎn)a、總圖設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)b、土建設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)c、電氣設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)d、財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)e、環(huán)保生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)f 6個(gè)準(zhǔn)則的權(quán)重向量為：W=（0.357 0，0.157 9，0.038 2，0.071 6，0.224 4，0.151 0）。

重復(fù)上述步驟，分別根據(jù)10名專家的評價(jià)結(jié)果計(jì)算各級指標(biāo)的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算得到風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)權(quán)重，見表3。

2.3 利用模糊理論評價(jià)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)值

本文將風(fēng)險(xiǎn)等級分為5級，評語集合為V={低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)}，并邀請10名風(fēng)電領(lǐng)域的專家根據(jù)項(xiàng)目資料對需要評價(jià)的風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行打分。由于問卷評語的語意描述具有一定的模糊性，根據(jù)模糊理論采用模糊數(shù)描述語意變量。V={低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)}={1，3，5，7，9}。

匯總統(tǒng)計(jì)專家評分結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)的分值取10名專家的平均分，并采用級差法對各評價(jià)指標(biāo)分值進(jìn)行無量綱化處理，將評分結(jié)果歸一到［0，1］。由于風(fēng)險(xiǎn)屬于負(fù)向指標(biāo)，應(yīng)采用如下所示負(fù)向指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式

x′ij=max（xij）－xijmax（xij）－min（xij）（1）

2.4 利用突變理論計(jì)算突變級數(shù)值

將評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的分值代入突變模型公式，進(jìn)行逐級遞歸運(yùn)算，最終求出總突變級數(shù)值。在建立風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)突變模型時(shí)，應(yīng)根據(jù)控制變量個(gè)數(shù)選取相適應(yīng)的突變模型，根據(jù)指標(biāo)間相互關(guān)系選取逐級計(jì)算。風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)突變模型匯總見表4。2.5 風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

通過上述計(jì)算可以得到總突變級數(shù)值。根據(jù)工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)劃分等級和專家意見，確定風(fēng)險(xiǎn)等級隸屬區(qū)間，見表5。

將計(jì)算得出的總突變級數(shù)值與對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)隸屬區(qū)間進(jìn)行對照，分析風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)等級，據(jù)此對風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作提出合理化建議，以降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

3 實(shí)證分析

3.1 項(xiàng)目概況

K風(fēng)電場工程位于河北省康?？h境內(nèi)，風(fēng)電場的風(fēng)功率密度等級為4級，風(fēng)能資源豐富，十分適宜大型風(fēng)電場開發(fā)。區(qū)域地貌單元屬于構(gòu)造剝蝕高原區(qū)之構(gòu)造剝蝕丘陵亞區(qū)及以巖漿巖為主的丘陵小區(qū)，不存在第四紀(jì)活動斷裂。據(jù)本階段掌握的資料，風(fēng)電風(fēng)機(jī)位布置已避開基本農(nóng)田、自然保護(hù)區(qū)、旅游區(qū)等，并且無軍事設(shè)施，不涉及壓礦問題。K風(fēng)電場南側(cè)有化德—康保公路，向東可達(dá)縣城，交通便利。

3.2 K風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

將上文構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系運(yùn)用于K風(fēng)電項(xiàng)目，邀請風(fēng)電領(lǐng)域的10名專家對該項(xiàng)目進(jìn)行評分，得到K風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)得分。根據(jù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式，將各專家評分結(jié)果歸一到［0，1］，計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化分值。根據(jù)評價(jià)指標(biāo)的控制變量個(gè)數(shù)和變量的重要性選取適宜的突變模型類型，建立K風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)的突變模型。將標(biāo)準(zhǔn)化的分值代入相應(yīng)的突變函數(shù)歸一公式，通過計(jì)算得到突變級數(shù)值，并根據(jù)“互補(bǔ)”與“非互補(bǔ)”原則進(jìn)行逐級遞歸運(yùn)算，計(jì)算上層級指標(biāo)的突變級數(shù)值，最終得到總的突變級數(shù)值，見表6。

根據(jù)計(jì)算，得出的K風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)突變級數(shù)值為0.823 1，與風(fēng)險(xiǎn)隸屬區(qū)間進(jìn)行對照，可知該風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ可容許風(fēng)險(xiǎn)。此外，一級指標(biāo)中“風(fēng)能資源風(fēng)險(xiǎn)a”“總圖設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)b”“土建設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)c”為Ⅴ可忽略風(fēng)險(xiǎn)；“電氣設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)d”“財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)e”“環(huán)保生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)f”為Ⅳ可容許風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合指標(biāo)重要性排序，可得到一級指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)-重要性矩陣圖，如圖3所示。

4 結(jié)語

本文通過建立風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，利用模糊理論和突變理論對K風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，可知“財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)e”重要性高-風(fēng)險(xiǎn)可容許；“風(fēng)能資源風(fēng)險(xiǎn)a”重要性高-風(fēng)險(xiǎn)可忽略；“電氣設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)d”“環(huán)保生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)f”重要性不高-風(fēng)險(xiǎn)可容許；“總圖設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)b”“土建設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)c”重要性不高-風(fēng)險(xiǎn)可忽略。

針對各指標(biāo)特點(diǎn)采取以下對策：

（1）對于“財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)e”，應(yīng)關(guān)注當(dāng)?shù)仉妰r(jià)政策，并收集周邊風(fēng)電場的限電情況，對擬建項(xiàng)目的投資進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，為業(yè)主提供更為合理的決策。

（2）針對“風(fēng)能資源風(fēng)險(xiǎn)a”，應(yīng)在設(shè)計(jì)之初就加強(qiáng)重視程度，收集風(fēng)電場周邊測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、氣象站數(shù)據(jù)，利用專業(yè)流體力學(xué)軟件進(jìn)行風(fēng)電場流場模擬，并進(jìn)行現(xiàn)場微觀選址，選取合適的風(fēng)機(jī)位置，進(jìn)行詳細(xì)的發(fā)電量估算。

（3）對于“電氣設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)d”“環(huán)保生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)f”這類重要程度不是很高但具有一定風(fēng)險(xiǎn)性的指標(biāo)，應(yīng)收集項(xiàng)目地質(zhì)資料、并網(wǎng)接入情況、敏感性因素等，在設(shè)計(jì)過程中對相關(guān)因素多加考慮。

（4）對于“總圖設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)b”“土建設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)c”而言，重要性不高，風(fēng)險(xiǎn)也可忽略。這說明該項(xiàng)目土建、道路條件較好，設(shè)計(jì)時(shí)按照常規(guī)工程要求酌情考慮即可。

本文嘗試從新的視野和角度，建立風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)模型，并根據(jù)實(shí)證分析提出切實(shí)有效的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避策略。本研究有助于有效控制國內(nèi)風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)風(fēng)電項(xiàng)目健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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PMT

收稿日期：2022-10-31

作者簡介：

宿曉排（1990—），女，研究方向：項(xiàng)目管理。

索貴彬（通信作者）（1968—），男，博士（后），教授，研究方向：生態(tài)文明建設(shè)。