M.Jonathan Harris，WillOxley，Murray Gillon

（1.施纳贝尔工程公司；2.水星有限公司；3.大坝监察工程公司）

1 水电资产风险管理实践

全球许多能源生产和运输公司都使用资产管理工具和策略，这是普遍做法。该方法可确保发电机和相关设备得到维护，从而减少停机时间和收入损失。这些过程包括安排定期维护及设备的长期保修。在资产管理计划中使用基于风险的工具提供了一种方法，来比较某一电站和整个发电系统的停机可能性和其他潜在影响。该框架可用来评估资产的性能，并可以综合考虑整个基础设施资产组合中的所有组成部分。这些工具为决策制定者提供了所需的度量标准，通过风险知情过程，决策制定者还能更有效地使用资本。

2 基于大坝安全风险的决策

在过去的40年中，世界各地均发展了大坝安全的风险知情实践，并在某些业主和监管环境中得到了应用。许多情况下，这些实践方法均是在大坝失事后发展起来的，它提醒人们大坝会失事引发洪水，对人们生活产生影响，从而推动了大坝安全领域的变革。

在美国，现代大坝安全管理的关键节点为1976年提堂大坝（Teton dam）溃决之后。这一事件造成11人死亡，并给该地区造成了巨大的经济损失。1979年，受总统委托，一个由联邦机构代表组成的委员会制定了《大坝安全联邦导则》，以促进各联邦机构采取慎重、合理的大坝安全措施。在制定《大坝安全联邦导则》时，人们认识到基于风险的分析方法在大坝安全评估中非常有价值，他们鼓励各机构积极进行研究，以完善和改进必要的技术，将基于风险的分析应用于大坝安全问题：

“大坝安全风险分析方法的研究和发展，各机构应协同合作给予支持。该研究应特别针对水文、地震灾害和大坝失事可能性等领域。这些领域中的现有机构应继续其研究，并应更明确地扩展到对安全评估问题有用的风险概念的制定上去。”——联邦应急管理署（1979年）。

联邦政府要求美国垦务局考虑使用基于风险的大坝评估，类似于为美国国家航空航天局、海军放射中心和环境保护局所制定的评估方法。大坝安全风险管理的标准化方法是20世纪80年代后期由垦务局提出来的，该过程的核心部分是进行风险分析方法的集合。由于美国陆军工程师兵团在21世纪初也采用了这种方法，这两个机构共同制定了《大坝和堤坝安全风险分析的最佳实践》（2015年）。该文件形成了进行大坝安全风险分析的标准方法，并随着实践进程进行更新。

垦务局和美国陆军工程师兵团在其大坝安全项目中实施了风险知情决策制定过程（垦务局于2011年开始实施，美国陆军工程师兵团于2014年开始实施）。由于认识到采用统一的联邦方法来管理大坝安全风险极具重要性，几个机构（垦务局、美国陆军工程师兵团、联邦能源管理委员会、田纳西流域管理局和联邦应急事务管理署）开始合作制定大坝安全风险通用导则。2015年，联邦应急管理署出版《大坝安全风险管理联邦导则》，标志着该项工作的结束。在美国国内，这些指导性文件激发了有关风险知情决策制定的讨论，但目前没有要求其必须在州大坝安全项目中使用。然而，有些州已经开始在其项目中使用风险知情的要素。

新西兰大坝协会（New Zealand Society on Large Dams，NZSOLD）是新西兰工程专业人员协会（Engi-neering New Zealand）的一个技术协会，是国家认可的组织，为该国大坝安全实践提供技术指导。2015年，《新西兰大坝安全导则》发布。该导则为新西兰的大坝安全实践提供了最新的指导。虽然该导则并没有明确要求使用风险知情决策制定类方法，但其包括了使用这些方法的框架，并讨论了如何将这些方法集成到大坝安全的关键元素中去，包括大坝设计、建设、大坝安全和生命周期管理。

在新西兰和美国，用于大坝安全和资产管理的风险知情决策制定方法正越来越多地被用于水电站的优先排序和对结构物资产组合的管理。这些实践均是在没有特定的国家或州级标准的指导下进行的，但通常是基于国际最佳实践。风险知情决策制定的使用为大坝安全和资产管理行动的优先排序提供了一个框架，可制定合理的商业决策。

3 在资产风险管理项目中使用基于风险的决策制定方法

许多大坝和水电站应用的资产风险项目关注的是发电设备，在资产组合管理中可能没有考虑大坝的安全风险。使用风险知情决策制定方法辨识出的大多数大坝安全风险仅是结构或部件失效，失去对蓄水的控制，从而最终造成生命损失。2017年2月，奥罗维尔大坝溢洪道失事，导致主溢洪道严重损毁。之后的大坝安全和资产管理决策为：将设计不良的辅助溢洪道系统投入运行，并最终导致了辅助溢洪道的失事。因此，超过10万人接到了疏散指令。在失事前的一次潜在失事模式研讨会上，失事评估辨识出了溢洪道泄槽的潜在失事模式，并对此进行了讨论，但结论是对生命安全只存在非常小的潜在风险。因此，这一潜在失事模式和假定的非常小的风险导致没有针对大坝安全提出明确的改进措施。这一重现期约为30年的暴雨造成了溢洪道损毁，进而花费了更多的应急管理成本和重建支出，总额预计超过10亿美元。若是事前采取了相关行动，则可能大大降低成本，避免额外的应急响应成本，亦避免影响对业主和大坝安全监管的信心。

风险知情决策制定方法取得了发展，使人们能够了解和比较各种类型的大坝失事风险，其中许多情况仅具有极低的失事可能性，但失事后果非常严重。通常，大坝安全风险评估过程主要关注决策制定的生命安全方面。如果这些流程能与资产管理项目相结合，则可以做出更好的业务决策和大坝安全决策。

4 新西兰水星有限公司

新西兰水星有限公司是一家集发电、贸易和零售为一体的企业，其进入市场的电力为100%可再生电力。水星公司旗下14座发电站的总装机容量为1 533 MW。其中水电站装机容量为1 063 MW，拥有39台机组，建于20世纪20年代末至70年代初。另有23个地热发电机组（其中13个为合资经营），装机容量为470 MW。

水星旗下最大的发电站是阿拉普尼（Arapuni）水电站，1929年投入使用，装有8台混流式水轮发电机，总装机容量为192 MW；最小的发电站是罗托鲁瓦（Rotokawa）地热电站，装机容量为35 MW。水星公司的发电装机量约占新西兰全国总装机容量的20%，位于北岛中部，靠近大奥克兰地区最大的人口中心。水星公司所处的位置对新西兰国家电网的韧性至关重要。

4.1 水星公司的水电系统

水星公司的水力发电机组主要是位于北岛主要河流——怀卡托河（Waikato River）流域的9座电站。怀卡托河总长425 km，总流域面积14 000 km2。陶波湖（Lake Taupo）位于梯级上游，蓄水量约59.2亿m3，占整个集水区蓄水量的93%。表1为怀卡托河流域大坝和发电站列表。

表1 怀卡托河流域大坝和发电站一览表Table 1 Waikato River dam and power station overview

怀卡托河流域入流量变化非常大，水量非常不稳定，在暴雨洪水情况下，水位暴涨暴落。这样的水文条件加上梯级系统带来的风险，对许多大坝业主而言，大坝安全管理工作面临着挑战。

4.2 新西兰电力市场

水星公司是新西兰五大电力生产商之一。这些发电站直接将电力销售给大用户或售往能源市场，由能源零售商（包括水星公司）购买。

新西兰输电公司（Transpower）为一家国有企业，它拥有并经营国家电网，将高压电从发电站输送到配电站。新西兰输电公司负责将高压电从连接到国家电网的发电站传输到新西兰境内约174个电网输出点（Grid Exit Points，GXPs）。这些电网输出点是29家公司通过本地配电网络的供电点。

居民和商业用户从零售公司购买电力，但大型工业和商业用户可以选择直接与配电公司签合同。这样的电力销售模式导致了激烈的竞争。

4.3 水星公司资产管理计划

水星公司成熟的资产风险和生命周期规划项目已有很多年。该项目适用于所有资产，包括水电和地热资产。传统上，水星公司使用年化成本值（Annualized Cost Values，ACV）作为衡量风险的众多方法之一。在资产管理中，可以通过查看几个选项、比较风险降低的收益来得出年化成本值。选项可以包括不同级别的操作、延迟操作和不操作。比较不同级别的操作及其相关的剩余风险是做出妥当商务决策的一种方法。除了这些决策外，还可以通过引入参数来监管所做的决策，以确定执行过程中，其目标是否继续满足这些决策的基本逻辑。

5 更高级别的基于风险的决策评估

水星公司的资产管理计划将大坝安全风险作为其中一部分，但以前的评估并没有提供足够的信息，使其无法与资产组合中其他类型的风险进行充分比较。由于所有大坝都处于怀卡托河梯级，因此要特别注意大坝的关联失事。以前的评估也包括这个假设，并且正确识别出了这种类型的风险对系统风险的重大影响。但是，过去的评估结果没有充分区分这些风险。更高级别的评估提供了更多信息，可充分描述其对系统造成的风险。

5.1 提高基于风险的决策评估水平

水星公司传统上使用风险知情决策制定方法，如潜在失事模式分析、使用事件树来评估大坝重大安全风险的年化成本值。潜在失事模式和简化事件树均应用在怀卡托流域梯级电站最重要的大坝失事模式中。在对风险树的细化和对结果的现实性估计这两个主要方面，若能提高评估水平，则可以显著改进对资产组合的风险比较。

这项工作的执行水平其实是一个简化的定量风险评估。对每个电站或大坝结构，首先列出潜在失事模式；讨论哪些因素对风险的影响最大，原因是什么；同时也对非大坝失事风险（资产影响）进行考虑。在此基础上，提出对大坝安全风险影响最大的几种潜在失事模式的短名单，用于定量风险评估。

5.2 细化风险树

在进行潜在失事模式和筛选评估的基础上，工作小组重点关注那些被认为对大坝安全风险影响最大的风险。风险树的细化包括两个主要考虑：更大的荷载范围；更关注每个潜在失事模式的起始点和进展节点。

5.2.1 扩大荷载范围

扩大荷载范围，为团队讨论频繁出现的荷载假设场景提供了框架。之前，许多洪水风险只讨论最极限的事件，如可能最大洪水（Probable Maximum Flood，PMF）和重现期非常大的洪水。重现期较小的洪水，例如重现期约300~1 000年的洪水，其引发的后果较轻，可以作为较少发生的洪水荷载。地震荷载也采用了类似的方法。

5.2.2 失事模式的起始和发展

分析过程着重于对潜在失事模式的起始和发展提出更好的假设。了解潜在失事的发展过程并记录下这些过程，可以提高团队的能力。风险评估中，互相比较各种风险时，或在更宏观的资产管理项目中，可以对风险进行更好的分离。

5.3 现实后果评估

后果评估的等级比之前进行的评估等级要高。对多个后果场景（即“结果”）进行评估，并将其填入以大坝失事或重大资产损坏为终点的风险树的终端节点。失事概率评估标准树通常用于评估梯级资产损毁可能性，扩展后的每个风险树的细化程度都超过了标准树。在某些风险树中，梯级大坝失事场景数量多达13种。这种细化程度可让人们更好地理解每个电站各种潜在失事模式对整个梯级流域的影响。

根据澳大利亚国家大坝委员会（Australian Na-tional Committee on Large Dams，ANCOLD）2012年发布的《大坝后果分类导则》的描述，后果分类主要分为5类，并对每种结果的后果进行了评估计算。这5类分别是：（1）结果性损毁：与大坝和相关资产的重置或修复相关的成本；（2）环境：与环境恢复相关的成本；（3）声誉和利益相关者：与组织和潜在团体的长期信誉，以及和政治反应相关的成本；（4）第三方资产：非自有资产的损失和成本；（5）业务中断：与能提供的服务损失相关的成本。

因这些评估的商业性质，一般存在下列看法：（1）资产的损坏和重置成本取决于对每种结果的量级评估值；（2）成本评估值是指为保险申报而进行的研究；（3）环境成本是根据每种结果预期的假定成本水平估计出来的结果；（4）声誉和利益相关者考虑了新西兰现有的竞争性市场，以及对假定结果可能出现的看法；（5）业务中断损失取决于每个电站的平均运行时间和停机时间估计值。

第三方成本比过去的评估得到了显著的改善，并利用了现有的溃坝研究。考虑了间接和直接损失，其中包括经济生产损失、交通影响、应急费用、基础设施及相关内容。使用了有形的衡量方法，如考虑生命损失、健康影响和生态环境的损失，也使用了考虑诸如恢复工作和幸存者脆弱性等的无形衡量方法。

6 从更高级别的基于风险的决策评估中得到的教训

对项目执行更高级别的评估可降低不确定性，增加结果可信度。从评估过程中获得了一些经验教训，概述如下。

6.1 低概率且后果严重事件

用较低水平的筛查工具很难评估与低概率且后果严重事件相关的风险水平。其中一个例子是，水星公司对旗下某一发电站的特定潜在失事模式进行了非常详细的评估。过去的评估表明，这种潜在失事模式发生的可能性非常小（其失事概率小于1×10-5/年）。这些评估确保了水星公司保持了可接受的低风险水平（基于年失事概率考虑）。然而，考虑到潜在失事模式可能造成的潜在结果，在资产风险背景中，年化成本值这一指标得到了更多关注，从而为采取行动减少这些风险提供了理由。如果不使用风险知情决策制定方法和相关的结果场景，就很难确定这些潜在失事模式的风险水平。

6.2 高概率且影响小的风险

上面讨论的是低概率且后果严重的事件，另一方面则是考虑高概率且影响小的风险。如果只考虑后果严重的事件，评估可能完全忽略更频繁发生的小事件的影响。

其中一个例子是，水星公司考虑了较小的洪水和较小的地震影响及其相应的结果。以前的评估只考察了极端事件，如重现期约10 000~50 000年的可能最大洪水。最近的评估结果包括重现期低至300~500年的洪水系列，在某些情况下，与更极端的事件相比，会导致更高的年化成本值。这导致水星公司启动了额外的概率洪水荷载分析，以更好地了解这些风险。同时也考虑了现行操作规则的影响，以及通过修改这些规则来降低洪水危害的风险。

6.3 提高风险评估等级

每个业主都必须决定适合自己的评估级别。如文中所言，起初只采用了非常基础的风险评估来确定大坝安全风险对怀卡托河流域9座电站梯级系统的影响水平。这种情况下，评估等级的提高使得对风险有了更好的理解，并能提高在整个资产管理计划中进行风险比较的能力。评估等级应与资产管理计划的成熟度级别相匹配，以具有可比较的风险值。如前所述，提高评估等级可减小不确定性，从而增加了评估的可信度，这是专业决策的基础。

6.4 基于风险的决策与资产管理计划的结合可提供一个强大的决策工具

基于风险的决策方法可以融入到资产管理计划中，从而提高业主了解大坝安全风险如何影响整体运营风险的能力。这一过程的结果被用于公司风险矩阵，并与其他商业和企业风险一起，成为水星公司风险管理系统的许多考虑因素之一。它还可以识别传统上被认为可以接受的大坝安全风险，并根据专业风险框架将这些风险评估提升到更高级。最终，为水电业主力证其大坝安全支出和资产支出的合理性提供了一种方法。基于风险的决策与资产管理计划的结合可以一种经济高效的方式进行，并可为降低大坝安全相关风险的行动措施提供良好的理论基础。通过这一做法，业主可事前主动降低风险，在未来电力供应的可靠性方面拥有更多信心。由于市场和自然环境的不确定性，未来要求业主更多地了解他们面临的风险，并做出最明智的决定。