基于安全度与运营格局的油库选址优先级评价方法研究*

王其磊 贾春雷 康习锋 马曙光 张芳 张晓明 刘峰

(中国人民警察大学 河北廊坊 065000)

0 引言

随着国内成品油使用量不断加大，如何在开采、加工及流通环节有效控制成本，油库作为连接炼油厂和加油站的重要的中间环节，作用巨大。因此在油库的选址过程中，在充分考虑人口密度、经济环境、政策力度、环境影响等基本条件外，还要充分考虑安全性，这主要是由于成品油的易燃易爆等危险特性，极易导致火灾、爆炸事故的发生。因此相较于普通的商品储运中心，油库选址时所考虑的原则、因素要复杂的多。对油库区选址就要充分考虑定量与定性因素，进行综合评价，如何从安全性和运营格局出发均衡考虑财务、交通、环境和安全方面各种因素，确定各个备选地址的优劣程度，从而保证选址的合理与科学显得至关重要。

关于如何对油库选址进行高效、合理、正确的评价很多学者进行了探讨，李横等[1]对油库的优化选址方法进行了研究，运用指标体系归一化的处理方法，采用遗传算法与神经网络相结合的计算方式，具有一定的参考价值。程飞等[2]在如何确定油库选址的指标权重及隶属度关系方面进行了分析，并对模糊评判体系模型进行了构建。但目前的研究方法中偏向于临时油库的选址，一般不具有经营性，因此考虑面一般只侧重于油库的工艺流程、油库的安全和补给的经济与困难程度，而对于经营和环境等方面分析较少，不能满足油库选址的运营要求[3-6]，且目前采用的多为层次分析法，它是一种多层次权重分析决策方法，但是在进行判断矩阵标准修正时，主观性强，缺乏科学的理论和方法。国外油库选址主要利用多目标函数数学模型，并且以给周围居民和环境造成影响最小化为目标, 在提高油库区安全度指数基础上考虑如何降低运营成本，确定较优选址。

本文主要依据相关国家标准规范、专家经验及改进模糊层次分析评价方法，对油库消防响应、周围人员密度、地形地质条件、铁路公路数量、市场投资收益、政策支持和消防队伍等相关影响因素权重及评价办法进行关联分析，能够有效对油库选址的优先级进行评价比对。

1 评价体系与方法

油库选址评价指标体系是评价油库区选址安全度和运营指数的基础。要充分结合油库选址的基本原则，以提高油库区安全度、降低运营成本及满足客户需求为前提，因此在选择评价指标时不仅要考虑油库地址的市场需求、地形地质、交通及环境状况，而且还要部分考虑对于安全及运营有重要影响的人类活动、消防安全保障及数据指标的可获得性等其他影响因素。结合油库选址建造的的实际特征,利用客观性与易操作性原则，根据评价指标相关性原则, 建立多层因素集。充分考虑国家、地区、企业各层次的影响，涉及环境、成本效益、发展可持续性等各目标的平衡，还要对油库选址的适应性及影响变化的其他因素综合考虑，以便于满足不同层次的目标对项目的要求，评价指标的构建需要分层次，体现出油库建设项目涉及的各类因素。在综合分析与调查研究的基础上, 提出了油库区选址安全与运营优劣评价体系, 如表1所示。

2 改进模糊层次分析法

根据油库项目的实际情况，结合文献分析，本研究选用改进模糊层次分析法，比传统的模糊层次法更加准确简单利于实现，并且比较后发现：通过对油库区各评价因素综合分析，利用高进模糊分析法中矩阵一致性特点，构造具有动态特点的分层次结构。由于模糊矩阵具有较好的计算精度，且能够满足一致性条件与有效减少计算中的迭代次数，收敛速度快于传统优先判断矩阵，且无需进行一致性检验，因此计算结果具有较好的应用性和准确性。

表1 油库选址安全与运营评价指标体系

(1) 经过数据预处理， 将决策矩阵规范化,建立具有模糊互补特性的优先判断矩阵F={fij}n×n，为了更有效地判断矩阵中各元素的相对重要性，本研究中采用运算较为精确的两元素标度法，两元素标度法能够在某准则规范下准确地描述任意两个因素相对重要程度，为了使判断分析定量化，选用0.1～0.9标度表示，建立判断矩阵元素标度判断标准，如表2所示。

表2 元素标度

(3) 方根法求排序向量W(0):

(5) 以排序向量W(0)作为特征值法的迭代初值法的迭代初值V0，求精度较高的排序向量W(k)。

判断：若‖Vk+1‖∞-‖Vk‖≤ε，则‖Vk+1‖∞即为最大特征值λmax，将Vk+1进行归一化处理：

所得向量W(k)=Vi+1即为方案排序向量，迭代结束。

3 指标权重与因素集的选择

3.1 评估指标

由于影响油库区安全与运营的指标较多，各个影响因素所占的权重比又有所不同且具有不确定和环境变化的干扰，很难对评价等级进行定量化评价与具体判值，因此油库选址的指标集的选取方法通常参照城市建设总体规划、《石油库设计规范》、《建筑防火设计规范》，按照靠近铁路公路沿线，满足地质、防洪、生产、消防、生活所需的条件，综合油库选址工程的实际情况，一般将油罐选址的优先级(安全度与运营优劣)划分成以下4个等级：优、较优、一般、差，见表3。

表3 油库选址优先级

3.2 油库选址评价结果

4 实例分析

4.1 基本建设内容

油库主要存储汽油、柴油，年吞吐量约为300万t/年，库容约为3.5万m3，库区面积300亩。油库主要分为4个区域：卸油区、储油区、发油区、辅助生产区及行政管理区，工程新建库容3.5万m3，油库等级为一级。

4.2 选址基本条件

地址1：该地址紧邻省道与铁路站约1 km，东侧地形开阔，西侧为山，距居民区约5 km，用地充足，符合城市规划，交通便利，距离城市约10 km。

地址2：该地址紧邻省道与铁路站约2 km，东侧为高山，西侧为河流，距离居民区与市区较近，约2 km，铁路站点附近企业较多，用地充足，符合城市规划。

地址3：该地址紧邻省道与铁路约2 km，东侧为底山丘陵地形复杂，西侧为开阔平地，距离居民区约5 km，距离城市较远，用地充足，符合城市规划且附近有其他油库区。

根据该油库选址优先级评价调查结果，依据专家打分法，得出各评价指标的评价值，如表4所示。

表4 油库选址优先级评价指标值

4.3 改进的模糊层次分析法计算权重

利用优先判断矩阵，结合表1与表2的判断标准，判断评价指标两两相对重要性，油库区指标结构体系主要分为4个层次，经过分析可以建立9个优先判断矩阵，矩阵分别为：

C6-C6i优先判断矩阵：

以C6-C6i优先判断矩阵为例进行计算，利用转换公式，得到模糊一致性判断矩阵：

方根法求排序向量

通过转换公式将判断矩R={rij}5×5转换成互反型矩阵E：

迭代计算精度ε=0.000 1，令V0=W(0)=(0.237 0.229 0.224 0.325 0.287 0.165)T作为特征值法的迭代初值，迭代3次后求得W(3)=(0.312 0.224 0.325 0.267 0.212 0.172)T，计算精度‖x3‖∞-‖x2‖∞≤0.000 1。同样的方法得到A-B、B1-C、B2-C、C1-C1i、C2-C2i、C3-C3i、C4-C4i、C5-C5i矩阵的结果分别为(0.286 0.313), (0.42 0.63),(0.35 0.65 0.56 0.43), (0.317 0.286), (0.45 0.55), (0.43 0.53 0.61), (0.306 0.341), (0.332 0.305 0.156)。

利用改进的模糊层次分析法模型，结合专家打分法及判断矩阵，得出油库区选址优先级安全评价指标体系权重，如表5所示。

表5 改进模糊层次分析法权重值

然后结合油库选址优先级评价指标值与权重比，计算出该油库的18个安全评价指标的组合权重(Ni)，见表6。

表6 评价指标权重值

利用评价公式，对表中数值进行求和计算：

由计算结果可以得出，3个选址的最终评价分数为：0.71,0.697,0.689，对照表3可以发现：这3个地址优先级第一个为较优，其余两个为一般，经过比较分析，如需选址，选第一个较为合适，且与实际情况相符合。由表6指标权重值比较可以发现：油库选址中对于运营较为重要的为铁路公路交通条件及市场投资收益，如地址3周围有油库会影响投资收益，因此分数较低。对于安全较为重要的为周围企业与人员密度，地址2距离居民区较近，存在安全隐患。因此在选择地址时应充分考虑各方面因素，但由于油库迁建项目所涉及的方面较多，还需进一步考虑财务、风险、环境等因素。

5 结论

(1)基于安全度与运营格局的油库选址方法兼顾了油库区有效运营的安全因素及运营基础，为油库的选址提供了科学依据与参考。油库选址以自然、人口、交通、经济及其他因素作为评价因子，考虑了诸多不确定因素，给出了油库选址方法评价体系，建立了改进模糊层次分析模型，并给出了指标权重与因素集的确定方法。

(2)通过实例验证发现：改进模糊层次法对该项目中的各因素进行了有效评价，比较3个地址，分别给出了不同的评价结果，针对评价结果给出了相应的解决措施与建议，并且确立了油库选址各指标的重要程度,从而进一步明确了油库区选址过程中要充分考虑环境风险等因素。