Стартовая >> Архив >> Генерация >> Размещение энергетических объектов

Естественные и искусственные шкалы для измерения критериев - Размещение энергетических объектов

Оглавление
Размещение энергетических объектов
Предисловие редактора
Предисловие
Проблема размещения
Роль ЛПР в проблеме размещения
Общие вопросы в проблеме размещения
Факторы, усложняющие проблему размещения
Необходимость формализации проблемы размещения
Основные проблемы
Методология размещения
Процедуры, используемые при выборе площадок
Основные особенности метода выбора площадки на основе анализа решений
К вопросу об объективности и беспристрастности анализа
Исследование размещения АЭС для энергосистемы WPPSS
Определение целей и критериев размещения АЭС для энергосистемы WPPSS
Описание возможных воздействий АЭС для энергосистемы WPPSS
Оценка воздействий АЭС для энергосистемы WPPSS
Анализ и сравнение возможных площадок под АЭС
Оценка анализа размещения АЭС
Идентификация возможных площадок
Недостатки стандартных методов отбора
Модели отбора с анализом решений
Применение моделей отбора с анализом решений
Определение целей и критериев при выборе площадок
Выбор целей для исследования
Выбор критериев для целей
Естественные и искусственные шкалы для измерения критериев
Свойства набора критериев
Возможные воздействия энергетического объекта
Количественное описание воздействий на окружающую среду
Примеры оценки воздействия на окружающую среду
Количественная оценка экономических воздействий
Количественная оценка социально-экономических воздействий
Количественная оценка воздействий на здоровье и безопасность людей
Количественное описание общественного мнения
Построение модели возможной аварии на примере с оползнем
Построение модели общественных рисков на примере порта по приему сжиженного газа
Оценка воздействия энергетического объекта при выборе площадок
Преимущества формализации структуры ценностей
Квантификация стратегий поведения в условиях риска
Искусство оценивания предпочтений
Анализ и сопоставление возможных площадок
Оценка анализа
Проблемы, сопутствующие размещению энергетических объектов

Для измерения как прямых X, так и замещающих Y критериев имеются в основном только две шкалы — естественная и искусственная (субъективная). На практике различие между этими двумя типами шкал не всегда полностью ясно, но рассмотрение двух крайних случаев позволит пояснить, что нужно делать и в промежуточных ситуациях.
Естественные шкалы — это шкалы, в которых применяются обычные и распространенные значения величии.

Например, затраты, выражаемые в миллионах долларов, несчастные случаи, характеризуемые их количеством. Естественные шкалы применяются в разных областях науки и техники.
Искусственные же шкалы часто создаются только для решения той проблемы, которая нас интересует. Например, одной из целей, преследуемых при решении проблемы размещения АЭС, является обеспечь мне наименьшего ущерба эстетическому восприятию окружающей местности при сооружении энергетического объекта. Поскольку нет естественной шкалы, позволяющей измерять воздействие на эстетическое восприятие, необходимо такую шкалу построить. Для этого может потребоваться описание или графическая иллюстрация разных степеней воздействия на ландшафт или вид местности. Степени можно обозначить целыми числами, скажем, от 0 до 10. Если окажется необходимым построить непрерывную шкалу, ее легко получить, например, считая степень воздействия между точками равномерно изменяющейся. Построенная таким образом шкала четко определена и понятна не только ее автору.
По мере того как общество находит все больше способов измерения различных физических и нефизических величин, возрастают число и разнообразие естественных шкал. Например, до того как были введены децибелы, требовалась искусственная единица для измерения физической величины громкости. После многократного использования шкала этих искусственных единиц стала восприниматься как естественная шкала. Такой показатель, как «валовой национальный продукт» (ВНП), был создан для того, чтобы свести воедино несколько факторов, характеризующих состояние экономики страны. После ряда лет применения этот показатель приобрел самостоятельное значение и широко используется как важный показатель состояния экономики страны.
Некоторые искусственные шкалы могут принимать только два значения, показывающих, достигается или нет соответствующая цель. Например, одна из целей при размещении объекта может заключаться в том, чтобы обеспечить минимум неудобств местному населению, чьи земли потребуется использовать для АЭС. В таком случае мерой может быть либо наличие, либо отсутствие необходимости занять частные земли для электростанции.
Во многих работах, например в [18—19], применен термин «субъективная шкала» или «субъективный индекс» вместо «искусственная шкала», как принято в настоящей книге. Возможно, что причиной употребления указанных терминов является то соображение, что естественные шкалы не требуют профессиональных (субъективных) соображений. Но это недостаточно верно. Хотя для создания естественной шкалы действительно не требуется профессиональных знаний, однако они требуются для того, чтобы решить, является ли такая шкала приемлемой.
В этом отношении основное «субъективное» суждение при выбора критериев часто состоит в решении альтернативы: строить ли прямую естественную шкалу или использовать замещающую естественную шкалу. Особенно это верно тогда, когда конечные цели носят более фундаментальный характер, чем промежуточные цели, достижение которых, однако, необходимо для достижения конечных целей. Например, конечной (фундаментальной) целью программы контроля за загрязнениями от электростанций на угле может быть уменьшение влияния этих загрязнений на здоровье людей, в то время как промежуточной целью является снижение выбросов SO2. Для непосредственного измерения степени достижения первой цели, вероятно, потребовалась бы специальная искусственная шкала, в то время как естественная шкала выбросов SO3 в тоннах за год может служить хорошим замещающим критерием цели охраны здоровья людей. Что является более подходящим — зависит от конкретной проблемы.
Рассмотрим теперь основные соображения, касающиеся выбора и составления рассматриваемых шкал. Для иллюстрации будут использоваться простые шкалы. К ним относятся шкалы, в которых для измерения цели О используется либо критерий X, либо замещающий его критерий Y. Рассматриваются и другие возможности, включая применение нескольких замещающих критериев вместо одного.

Выбор естественной шкалы

Основными вопросами, относящимися к выбору естественных шкал, являются: какие субъективные суждения о ценностях следует использовать для этого и в достаточной ли степени конкретные уровни (значения) шкалы обеспечивают необходимое представление о степени достижения цели О. Предположим, что цель О заключается в минимизации числа несчастных случаев при аварии на АЭС, сопровождающейся значительным высвобождением радиоактивности. Могут быть две возможные естественные шкалы для измерения этого: число несчастных случаев и сокращение средней продолжительности жизни людей, подвергшихся облучению. Такие шкалы будут содержать различные суждения о ценностях. Сравним, например, смерть в результате аварии 70-летнего человека и 5-летнего ребенка. Если использовать в качестве меры число несчастных случаев, сопровождающихся летальным исходом, оба эти события оцениваются одинаково, как 1. Однако если использовать другую шкалу, то смерть 70-летнего человека сокращает на 10 лет ожидаемую продолжительность его жизни, а смерть 5-летнего — на 75 лет. Таким образом, при использовании в качестве критерия средней продолжительности жизни смерть 5-летнего ребенка может оцениваться примерно в 7 раз выше, чем смерть 70-летнего человека. Иначе говоря, при применении второй меры смерть 5-летнего расценивается как смерть семи 70-летних*.

* Это очень односторонняя формализация. С ней можно было бы согласиться только в случае узко понимаемой главной цели «благосостояние общества» в иерархии целей, приведенной на рис. 5.2. В наиболее общем виде смысл этой узко понимаемой цели может быть выражен так: «человек для государства». В этом одно из проявлений определенной социальной позиции автора и как следствие его ценностных установок. Более широкое (и более правильное) понимание смысла этой цели должно было бы включать в себя критерии, учитывающие необходимость максимального раскрытия интеллектуальных способностей людей, максимального удовлетворения их духовных потребностей. Тогда смысл главной цели при более широком се понимании изменился бы на противоположный: «государство для человека». При таком, более прогрессивном в социальном отношении и понимании главной цели могла бы быть совершенно иной, вызывающей меньший эмоциональный отклик, комментируемая нами квалификация автора. (Прим. ред.).

Существенным является также вопрос о том, какие несчастные случаи следует учитывать. Должен ли работник намечаемой к сооружению АЭС учитываться так же, как человек, живущий по соседству с АЭС, но не входящий в ее штат? При применении показателя всех несчастных случаев именно это и имеет место. Если людей, добровольно подвергающихся риску (например, работающих на электростанции), оценивать ниже, нужна ценностная установка, чтобы придать этому соображению конкретное значение. Во всяком случае, нельзя отрицать, что такая ценностная установка — явная или неявная будет необходимой.

Разработка искусственной шкалы

Большинство искусственных шкал касается нескольких аспектов сложной проблемы. Поэтому помимо всех тех соображений, которые необходимы при выборе естественных шкал, при построении искусственных шкал требуются дополнительные суждения о ценностях. Для иллюстрации рассмотрим искусственную шкалу, которой измеряется степень достижения цели «минимизировать биологическое воздействие энергетического объекта на природную среду возможной площадки». Такая шкала, приведенная в табл. 3.3, описывает основные воздействия на сильно увлажненные продуктивные и прочие земли, мигрирующие и находящиеся под угрозой исчезновения биологические виды, девственный и порослевый строевой лес. Значение 0 по шкале характеризует наименьшее биологическое воздействие; большим значениям соответствуют большие воздействия.
Заметим, что в шкале неизбежно используется много ценностных установок. Например, в значениях воздействий 3, 4 и 5 потеря земель, на которых обитают биологические виды, находящиеся под угрозой исчезновения, и потеря 15% продуктивных сильно увлажненных земель приняты одинаково важными. Подобные ценностные установки всегда трудно сформулировать, и они зависят от конкретных ситуаций. В данном случае эти установки были сформулированы опытными биологами, которые посещали намеченные площадки и знакомились с флорой и фауной местности.
Применение шкалы табл. 3.3 не исключает возможности включения в оценку воздействий и других биологических факторов. Например, некоторые из возможных площадок находились в восточной части штата Вашингтон в полупустынной местности. Основное биологическое воздействие на этих площадках могло бы выражаться в гибели зрелой полыни и обитающей в ней фауны на территории в 2,5 км2. Оценивая биологическое воздействие на такой площадке, биологам следует определить, находится ли это воздействие между значениями 2 и 3 или 3 и 4 и т. п. Это требует профессиональных знаний.
Несмотря на трудность разработки подобных ценностных установок, они являются неотъемлемой частью проблемы, и необходимо только решать, учитывать ли их полностью или частично.

Рис. 5.5. Области биологического воздействия. (Пунктирные линии — кривые безразличия, цифры в квадратах — значения по шкале воздействия).
Чтобы лучше понять существо дела при разработке искусственной шкалы, рассмотрим формализованно этот процесс. Упростим задачу, связанную с выбором возможных площадок в штате Вашингтон, допустив, что учитываются только потерн продуктивных сильно увлажненных земель и редких биологических видов. Предположим, что целесообразно использовать только два естественных критерия биологического воздействия: X1 — площадь продуктивных сильно увлажненных земель и Х2 — число редких биологических видов. Если принять площадь таких земель от 0 до 300 га и число биологических видов от 0 до 50, получим возможные соответствующие интервалы, показанные на рис. 5.5.
Очевидно, что лучшим случаем является отсутствие биологического воздействия, чему соответствует точка х1= 0 и х2= 0, т. е. отсутствие потерь указанных земель и упомянутых биологических видов. Худший случай соответствует точкам х1= 300 и х2= 50. Другие возможные уровни воздействия находятся в этих пределах. Допустим, что по данным биологов и экологов проведены кривые безразличия, показанные на рис. 5.5. Исходя из этого можно разработать искусственную шкалу уровней критерия У, которая приведена в табл. 5.1 и в которой большая степень воздействия характеризуется большими значениями.
Ряд профессиональных ценностных установок использован и при разработке табл. 5.1. Для уровня 2 потеря 300 га продуктивной сильной увлажненной земли при отсутствии гибели представителей редких биологических видов приравнена к потере 30 представителей редких биологических видов при отсутствии потерь сильно увлажненной земли. Из рис. 5.5 следует, что оба этих случая эквивалентны случаю потери 150 га продуктивных сильно увлажненных земель и 20 представителей редких биологических видов.
Чтобы формализованно построить искусственную шкалу уровней критерия У, следует определить функцию ценности ν для последствий (х1, х1). В результате может быть построено несколько кривых безразличия, разделяющих рис. 5.5 на соответствующие области. После этого конкретные уровни воздействия у могут быть определены как ν (х1, х2). Таким в сущности, является процесс построения искусственных шкал. Он может различаться тем, насколько формализованно или неформализованно составляется функция ценности, а также определяется ли вся шкала или только ее отдельные уровни. Если нельзя четко идентифицировать шкалы для критериев Х1 и Х2, для построения их шкал необходимо использовать неформализованный подход.
Таблица 5.1. Пример шкалы уровней искусственного критерия для оценки биологического воздействия

При использовании искусственных шкал для оценки возможных площадок обычно определяют распределение вероятностей возможных уровней воздействия для каждой площадки. Вероятности комбинируются с предпочтениями для воздействий, что позволяет делать сравнительную оценку возможных площадок. Этот процесс показан на рис. 5.4. Имеется одно исключение, связанное с прямым измерением предпочтительности, о чем шла речь в п. 5.3.3 В этом случае вероятности и предпочтительности комбинируются для каждой возможной площадки, чтобы получить прямое измерение предпочтения при достижении данной цели. Такая искусственная шкала позволяет упорядочить все возможные площадки по отношению к данной цели. Во всех функциях ценности, необходимых для построения других искусственных шкал, также используются прямые измерения предпочтений.

Разработка более сложных шкал

Во многих случаях нет желаемого однозначного соответствия между целями и критериями или шкалами. В этих случаях нет необходимости разделять критерии на прямые и замещающие, а шкалы на естественные и искусственные. Это одинаково справедливо для следующих четырех возможных случаев.
Вначале рассмотрим случай, когда для характеристики данной цели необходимо использовать больше одного критерия. Предположим, например, что два критерия, а именно Х1 — количество продуктивных сильно увлажненных земель и Х2 — число представителей редких биологических видов, применялись для цели О — «минимизировать воздействие на окружающую среду». Тогда, определив функцию полезности и (х1, х2) и распределение вероятностей pj (х1, х2) для каждой возможной площадки Sj, можно проводить анализ точно, как было указано в § 5.3. Вместо применения двух критериев для измерения одной цели можно рассмотреть две раздельные цели «минимизировать потери сильно увлажненных продуктивных земель» и «минимизировать потери редких биологических видов», каждую со своим критерием. Тем самым получается точно такая же ситуация, как было отмечено выше.
Другой случай, когда один критерий применяется для описания более чем одной цели. Например, при строительстве электростанции на угле могут быть поставлены следующие цели: «минимизировать воздействие на здоровье людей», «минимизировать сельскохозяйственные потери» и «минимизировать порчу сооружений». Может оказаться, что в основе формулировок всех этих целей лежит учет воздействия сернистого газа. Поэтому единым критерием для измерения всех этих целей может быть количество выбрасываемого сернистого газа, выраженное в тоннах SO2 за год. Таким образом, по существу имеется одна цель «минимизировать выбросы сернистого газа», и данный случай идентичен рассмотренному выше.
Более сложным является случай, когда критерии частично перекрываются. Например, целями, относящимися к защите окружающей среды, могут быть «минимизация потерь зрелого леса» и «минимизация сокращения поголовья оленей». Степень достижения этих целей может измеряться площадью вырубленного леса и числом оленей, обитающих на возможной площадке. Может быть, что ценность части леса зависит от числа обитающих в нем оленей. Тогда критерии перекрываются и распределение вероятностей уровней воздействия, измеренных по одному из этих критериев, будет зависеть от другого. Значит, надо следить, чтобы воздействие на число оленей не было подсчитано дважды по каждому критерию.
Последний пример говорит о том, что для некоторых целей критерии полностью или частично перекрываются. Например, цель «минимизировать воздействие на здоровье людей» может относиться как к смертности, так и к заболеваемости. Из-за трудностей, связанных с подсчетом заболеваемости для каждой возможной площадки, допустимо ограничиться только определением возможной смертности и соответственно критерием смертности. При этом, конечно, частично степень достижения цели О не будет измерена. Для компенсации этого можно назначать более высокую оценку уровня смертности при оценке общей функции полезности. Это может оказаться приемлемым, если смертность в данном случае в значительной степени связана с заболеваемостью.



 
« Развитие электростанций с поршневыми двигателями за рубежом   Разработка и реализация методов вибродиагностики статоров турбогенераторов »
электрические сети