Размещение энергетических объектов - Основные особенности метода выбора площадки на основе анализа решений

Анализ решений — это систематизированный и логический метод, основанный на наборе аксиом для рационального анализа сложных проблем выбора решений. Эти основополагающие аксиомы сформулированы в работах [7,8,9]. Анализ решений разработан на основе предположения, что приемлемость вариантов (в данном случае площадок) для заказчика должна зависеть от:
вероятности возможных последствий выбора каждой альтернативной площадки;
предпочтений заказчика по отношению к этим последствиям.
Анализ решений уникален тем, что эти факторы выражаются количественно и включаются в формализованный анализ проблемы. Имеющаяся информация, собранные данные, модели и экспертные оценки используются для количественного выражения вероятностей различных последствий. Для количественного выражения предпочтений используется теория полезности.

Таблица 2.1. Этапы анализа решений при выборе площадки

В методе анализа решений рассматривается вся относящаяся к делу доступная информация и учитываются детально предпочтения заказчиков. Для этого проблема разбивается на части, которые легче анализировать, чем целое, а затем эти части объединяются на основе логической схемы.

Рис. 2.1. Схема процесса анализа решений по выбору площадки (стрелки показывают основное влияние одного этапа на другие)
Основная разница между анализом решений и другими методами, которые претендуют на помощь ЛПР, заключается в том, что анализ решений дает теоретически обоснованные методы для формализации и интегрирования мнений и предпочтений экспертов и заказчиков при оценке альтернативных направлений действий в сложных проблемах выбора решений.
При использовании анализа решений важны опыт, мнения и знания как профессионалов, знакомых с проблемой, так и ответственных ЛПР. Возможные этапы проведения анализа решений при выборе площадки для энергетического объекта приведены в табл. 2.1.
Последний этап включает синтез информации, полученной на этапах 1—4, чтобы оценить и сравнить альтернативные площадки.
На рис. 2.1 схематически изображен процесс анализа решений по выбору площадки. На нем также указывается, на каком этапе рассматривается каждый из факторов, описанный в § 1.4. Последнее способствует повышению качества анализа по сравнению с другими методами.
Ниже приводится краткий обзор методологии анализа решений при выборе площадок, что дает представление о процессе в целом. Пять этапов процесса анализа решений подробно обсуждаются в гл. 4—8.

Этап 1. Идентификация возможных площадок

Если решение о строительстве конкретного энергетического объекта принято, то потенциально пригодный раной обычно сразу определяется. Это исключительно важный шаг, так как этим самым исключается из числа предполагаемых любая площадка вне этой географической зоны. Следовательно, требуется тщательное обоснование определения этой зоны. Затем используется ряд моделей отбора, чтобы исключить большую часть территории района, представляющего интерес, из дальнейшего рассмотрения. Цель заключается в нахождении ограниченного числа мест, потенциально подходящих для поиска в них предполагаемых площадок. В некоторых случаях отбор может осуществляться путем учета нормативных требований (например, по минимальному расстоянию от активных разломов земной коры). В таком случае ценностные установки о приемлемости решения определяются законом и не должны рассматриваться в исследованиях площадки. (Конечно, такие ценностные установки могут изменяться, если изменяются нормативные требования).
Для большинства критериев отбора требуется, чтобы ценностные установки формулировались заказчиками. Например, АЭС необходима вода для охлаждения конденсаторов турбин. В таком случае площадки, удаленные от источника воды на расстояние, например, более 16 км, исключаются из рассмотрения. В этом условии, очевидно, используется ценностная установка, что 15 км — это приемлемое расстояние, а 17 км — уже нет. В этой установке также подразумевается, что расстояние до источника воды — подходящая мера для критерия отбора. Так как расстояние как мера нас интересует в связи со стоимостью перекачки воды к площадке, может быть принята модель, в которой расстояние и в другие переменные оцениваются денежными затратами и, таким образом, используется экономический критерий. Другим критерием для отбора может быть условие, чтобы площадка была не выше 250 м над уровнем источника охлаждающей воды. И в этом случае критерий может быть выражен экономически. В некотором смысле ценностная установка по приемлемости ограничения по высоте площадки не свыше 250 м должна быть совмещена с установкой по вышеуказанному ограничению длины до 16 км. Действительно, модель, выражающая в денежных затратах горизонтальные и вертикальные расстояния от источника воды, может обеспечить более правильный критерий для отбора. Эти вопросы подробно обсуждаются в § 4.2, 4.3.
В результате формализованного отбора остается ряд относительно однородных зон района, представляющего интерес, называемых предполагаемыми зонами, среди которых можно ожидать наличия наилучших потенциальных площадок. Затем каждая из этих зон посещается членами группы по выбору площадки, куда входят биологи, метеорологи и демографы. Используя имеющуюся информацию, и в первую очередь легкодоступную (например, статистику населения), эта группа обычно идентифицирует одну или больше хороших возможных площадок в каждой предполагаемой зоне. В этой процедуре могут использоваться вышеупомянутые модели отбора, но на более локальном уровне. С другой стороны, из-за однородности предполагаемых зон группе относительно легче сразу выбрать наилучшую площадку. Например, две соседние площадки, отстоящие одна от другой на 1,5 км, могут испытывать одинаковые социально-экономические, экологические воздействия, а также воздействия на здоровье и безопасность населения и на общественное мнение. Однако из-за геологических особенностей этих двух площадок может оказаться, что одна лучше другой по экономическим показателям, связанным со строительными затратами. Тогда единодушного мнения членов группы по выбору площадки достаточно для исключения по этому показателю худшей площадки.
Большая разница между моделями отбора метода анализа решений и моделями других методов проявляется в степени внимания к системе ценностей и способу ее использования в модели. Она должна быть внутренне обоснованной, а также согласовываться с системой ценностей, используемой после выбора возможных площадок. При последующем анализе этого решения повторно оценивается каждое из предположений, положенных в основу отбора, чтобы свести к минимуму вероятность того, что какая-то превосходная площадка может быть потеряна в процессе отбора. В гл. 4 приведены подробности использования моделей отбора в анализе решений.

Этап 2. Определение целей и критериев

В любой процедуре выбора площадки должны быть определены цели и критерии для того, чтобы измерить степень достижения целей при выборе каждой из возможных площадок. Особым аспектом метода анализа решений является степень формализации, с которой проводится это определение.
Отправной точкой для проведения этой работы являются пять главных групп факторов, обсужденных в § 1.3 (окружающей среды, экономики, социальной экономики, здоровья и безопасности населения, общественного мнения), При выработке целей и установлении критериев желательно предусматривать выяснение, например, вопроса об экологическом влиянии энергетического объекта и способах его измерения. Разработка ответа на такие вопросы, очевидно, является творческой задачей. Однако имеется несколько вспомогательных средств, которые могут быть использованы при решении проблемы. Большую помощь в формировании целей и их критериев могут оказать прошлые исследования площадок, рассмотрение юридических и административных вопросов, решавшихся при этом. Полезные идеи могут исходить также от лиц, не входящих в коллектив по выбору площадки,— защитников окружающей среды, держателей акций и других групп заинтересованных лиц.
На основе этой информации может образоваться иерархия критериев цели с большим обобщением на верхнем уровне и большей детализацией на нижнем уровне. Критерии цели нижнего уровня могут рассматриваться как средство формирования критериев цели высшего уровни иерархии.
Для каждой из целей нижнего уровня в иерархии необходимо идентифицировать определенный критерий. Иногда это легко сделать. Например, очевидным критерием цели «минимизировать стоимость строительства» является стоимость, выраженная в миллионах долларов. Однако много труднее определить критерий для такой цели, как «минимизировать ухудшение внешнего вида». Поэтому часто требуется разработка специального критерия для рассматриваемой проблемы. Такая процедура подробно рассматривается в гл. 5. Введем некоторые обозначения, которые пригодятся в дальнейшем. Пусть Ol ...., Оi,..., Оп есть п целей низшего уровня с соответствующими критериями цели Х1 ,..., Xi, .... Хп. Кроме того, пусть xi — количественный параметр (конкретное значение, или уровень) критерия Χi. Тогда возможное воздействие для выбранной конкретной площадки может быть охарактеризовано последовательностью (х1, х2, ..., хп). Например, цель может быть «максимизировать доходы города, расположенного в окрестностях предполагаемого объекта», а связанный с ней критерий X, может быть «ежегодный налогосбор в пользу этого города». Значение xi может быть равно, например, 16 млн. долл. На этапе 2 в процессе анализа решений составляется набор целей и их критериев.
Способ, с помощью которого соотносятся факторы, влияющие на проблему размещения, указанные на рис. 2.1, характеризуется записью множества целей в виде последовательности Оп. Некоторые из этих целей могут отражать общественное мнение, так что факторы, связанные с интересами различных общественных групп, также учитываются. Неявные воздействия включаются в рассмотрение путем использования таких целей, как минимизация воздействий, нарушающих эстетическое восприятие. Степень влияния этой и других таких же целей измеряется их критериями, специально для этого разрабатываемыми или формулируемыми.

Этап 3. Описание возможных воздействий энергетического объекта

Невозможно описать воздействие энергетического объекта на выбранную площадку, пытаясь свести это воздействие только к одному виду последствий. Причина этого заключается в неопределенности такого последствия. Для каждой площадки необходимо описывать несколько воздействий, составляя список различных возможных последствий и вероятностей, которые могут иметь место. Это можно сделать формализованно путем оценки для каждой площадки Sj функции распределения вероятности Pj(x). В некоторых случаях неопределенность в этих последствиях, выраженная в определенных критериях, может быть относительно небольшой. В этом случае для простоты можно не учитывать неопределенность по этому критерию.

Поскольку в общем случае Pj (х) включает в себя и варианты с отсутствием неопределенности». 
Оценка вероятности возможных последствий и квантификация их выполняются, когда это возможно, с помощью разработки и использования формализованных моделей. Такие модели могли бы определять возможные масштабы воздействий, характеризуемые соответствующими критериями для каждой рассматриваемой площадки.
Существует обширная литература по методам прогнозирования воздействий, касающихся пяти главных групп факторов, рассмотренных в § 1.3. При проведении таких оценок должны привлекаться имеющиеся методы такого прогнозирования. Это особенно важно потому, что методики такого прогнозирования воздействий в различных областях пауки очень широко отличаются как по степени формализации, так и по результатам прогнозирования.
Существует несколько методов количественного выражения вероятности на практике. В них используется стандартная функция распределения плотности вероятности и определяются параметры этой функции. Например, параметрами нормального распределения могут быть Среднее значение и стандартное отклонение. В другом методе, относящемся к кусочной аппроксимации, прямо оцениваются точки на суммарной кривой распределения плотности вероятностей. В этом случае при оценке рj (хi) можно определить такое значение хi при котором с вероятностью рj фактическое значение Xi будет меньше хi. Такие оценки повторяются для нескольких значений рi, таких как 0,05; 0,25; 0,5; 0,75 и 0,95. Путем подгонки общего распределения вероятности к соответствующим данным можно получить зависимость pj(xi). Третья процедура прямой оценки применяется тогда, когда возможное воздействие разбивается на ряд отдельных (дискретных) значений. Эксперт или заказчик стремится определить вероятность каждого значения. Все эти процедуры не являются сложными, но, как указывается в гл. 6, их использование сопряжено с возможными значительными ошибками.
Сложность оценки воздействий может увеличиться из-за вероятностной зависимости между критериями. Это значит, что если два критерия вероятностно зависят один от другого, то знание о воздействии, измеренном для одного из них, будет влиять на оценку воздействия по другому критерию. Ясно, что имеются такие связи и в пределах одной площадки. Например, если имеются две цели, одна экологическая, другая экономическая, то лучшая площадка в экологическом плане может быть не лучшей в экономическом, и наоборот. Если бы это было не так, то выбрать площадку было бы несложно. В некоторых случаях это так и бывает. Но обычно для того, чтобы достичь лучших экологических показателей при существующих ценах, ищется вероятностная зависимость между ними. Так как перерасход денежных средств при освоении площадки не имеет явной связи с экологическими воздействиями, критерии для этих факторов могут быть условно независимы. Однако, если имеются условные зависимости, должны использоваться аналитические или имитационные модели, учитывающие эти зависимости.
При описании возможных воздействий должно также указываться время, когда эти воздействия могут иметь место. Таким образом определяется долговременность прогноза. Другие четыре фактора третьего этапа — неопределенности в воздействиях, задержки в лицензировании и  строительстве, эксплуатационная надежность и неопределенности  в правительственных решениях — определяются путем оценки вероятностей, описывающих возможные влияния каждого нз факторов. Допущения, необходимые для этого, изложены в гл. 6.

Этап 4. Оценка воздействий энергетического объекта

Имея функцию pj (х) для каждой возможной площадки Sj, можно формально описать возможные воздействия энергетического объекта. На этапе 4 необходимо выразить количественно приемлемость каждо- го нз возможных последствий. Многокритериальная теория полезности дает методы и процедуры, позволяющие выполнить эту задачу. В функции полезности и каждому значению и (х) соответствует значение возможного последствия х. Функция полезности имеет два важных свойства: первое — и ( х1', х2', ..., x'п) > и (хn'', х1'',....х"n) только в том случае, если (х1', х2',..., хn') предпочтительнее, чем (х1", х2" .,.., хn"); второе — при наличии неопределенностей ожидаемое значение полезности является критерием оценки альтернатив.
Эти свойства следуют из основных положений анализа решений, примененных к проблеме размещения. Предпочтения при выборе площадки определяются заказчиком. Они определяются путем опроса заказчика и выявления его ценностных установок. Процесс определения функции полезности может быть разбит на пять этапов: формулировка терминологии и основных соображений; определение общей структуры предпочтений; оценка однокритериальных функций полезности; оценка весовых коэффициентов;
проверка последовательности и повторение процедуры.
Для удобства каждый из них рассматривается отдельно, несмотря на то, что, как показано в гл. 7, они в значительной мере взаимосвязаны и взаимозависимы.
Тремя факторами, относящимися к этапу 4 анализа решений, являются системы ценностных соотношений, беспристрастность и отношение к риску. Каждый из них требует ценностных установок, которые выявляются при определении и. Метод анализа решений сосредоточен на выявлении и выяснении необходимой информации об этих установках и выражении их в форме, удобной для оценки вариантов. Кроме вышесказанного имеются три важных достоинства применения функций полезности в анализе решений:
используемые процедуры и модели формализуются математически исходя из теоретических положений;
в процедурах систематически выявляется необходимая информация о ценностных соотношениях, беспристрастности и отношении к риску с постоянной проверкой точности;
проводится анализ чувствительности к ценностным установкам заказчика.

Этап 5. Анализ и сравнение возможных площадок

Когда проблема сформулирована, значение и вероятность воздействий определены и структура предпочтений установлена, информация должна быть логически переработана для проведения оценки возможных площадок. Основой для этой оценки является ожидаемая полезность, что, как это указано выше, следует из аксиом теории анализа решений.
Расчет ожидаемой полезности является математической операцией с учетом распределения вероятности рj для каждой площадки Sj и функции полезности и, которые определяются на предыдущих этапах анализа. Вообще этот расчет представляет собой суммирование вероятностен каждого из возможных последствий, умноженных на полезность этого последствия. Таким образом формализованно комбинируется вероятность и предпочтительность последствий. В результате получается ожидаемая полезность Ej (u) для каждой площадки Sj
(2.2)
Чем больше значение Е (и), тем выше приемлемость варианта. Таким образом, значение Е (и) может быть использовано для ранжировки последствий, отражающей предпочтение ЛПР одному набору последствий перед другим. Необходимо помнить, что ожидаемая полезность, определяющая выбор варианта, прямо связана с критериями, предварительно выбранными для проведения анализа. Оценка возможной площадки определяется степенью удовлетворения этим критериям.
В реальных ситуациях исключительно важно, чтобы заказчик мог исследовать чувствительность любого решения к различным точкам зрения, касающимся неопределенности, связанной с различными уровнями воздействия, и к различным структурам ценностей. В анализе решений количественно выражаются возможные воздействия (даже субъективного характера), четко рассматриваются неопределенности и разрабатываются формальные положения по системе ценностей. Без количественного выражения анализ чувствительности проводить Трудно. Полезным способом представления результатов анализа чувствительности является выражение набора условий через показатели неопределенностей и предпочтений, исходя из которых могут быть выбраны различные варианты.