大型水利水电工程承担着区域性发电、灌溉、供水的责任。同时，乡镇农村建设有大量中小型水电站，装机容量一般小于25万kW，补偿调节当地的电力供应，并提高了电力系统中水电站联合运行的可靠性^[1]。

然而，中小型水电站抵御风险的能力相较于大型水利水电工程有着显著差异。中小型水电站电厂规模小，在人员技术、运行管理、资金投入等方面薄弱，应对风险的能力较差^[1]。因此，建立一套适用于中小型水电站的风险评估方法具有十分重要的工程意义与经济价值。

1.   水利水电工程系统风险分类

水利水电工程的自然风险按可测性分为3种。第一种是已知风险发生可能性高，后果可控，损失小，通常处于可控的范围。第二种是可预知风险发生，但不可预见后果，发生可能性较高，后果不确定，仍在可控范围，例如，每年夏季汛期的洪涝灾害。第三种是不可预知风险发生和后果不可有效预见，发生可能性很低，后果无法有效估计，造成损失较大，通常不可控。例如，地震、泥石流、山体滑坡等严重地质灾害。

水利水电工程中人为风险按层级可分为行为风险、技术风险、政策风险和组织风险4种。行为风险是指运行过程中，因个人的疏忽或主观故意造成的风险。技术风险是指运行过程中遇到的设备和技术问题。组织风险是由水电站内外各部门对工作的认识、态度和行动不一致造成的。 政策风险是指政府层面可能出台或更改相关规章政策^[2]。

意外的发生源自于风险，并导致不同程度的后果，可用图1表示三者之间的关系。

图  1  风险-意外事件-后果之间关系示意领结图

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自然风险具有较强的惯性，面对可预知风险，中小型水电站通常形成了成熟的应对策略，但由于中小型水电站的战略定位，面向上下游发电站以及区域电网做必要、灵活的调整。面对不可预知风险，中小型水电站抵御能力较差，但中小型水电站面对意外事件的响应速度更快。

导致中小型水电站行为风险的原因往往是技术人员素质欠缺，安全生产保障及监督体系不健全，安全生产相关规范落实不到位。技术风险诱发意外往往是由于电力生产设备老旧，中小型水电站人员流动滞缓，技术迭代保守。政策风险基于国家战略需要。中小型水电站规模小、人员构成简单、组织架构扁平等特点显著降低了组织风险。

2.   水利水电工程风险评估方法

系统工程的风险评估方法分为2类，基于数理统计原理的概率统计法、一次二阶矩估计法、蒙特卡洛法等，基于专家主观经验的朴素主观评估法、进阶的德尔菲法等^[3]。

2.1   数理统计方法

概率统计法无法确定哪种情况必然出现，但可以了解系统未来可能会出现的多个情况以及每种情况出现的概率。采用概率统计法进行风险分析的前提是系统具备如下条件：（1）该系统存在多个不以人的意志为转移的情况；（2）该系统有多个处理方案，在不同的情况下，系统不同方案的损失和收益可定量表示；（3）系统未来出现哪种情况在系统构建前无从得知，但每种情况出现的概率可知。

一次二阶矩估计法是一种已知均值和方差、未知概率分布、求解概率分布的方法。面对水利水电工程中诸多风险因素，概率统计法很难确定风险因素的概率权重值，而一次二阶矩估计法更接近风险概率。

蒙特卡洛法的理论基础是统计抽样，更适于计算机模拟。已知风险因素的概率分布，进行大量抽样实验或随机模拟，求解各个单一事件的目标函数，依照已知的概率分布，将所有解统计作为待解决问题的数值解。

2.2   主观经验方法

朴素主观评估法的流程是：（1）制定风险预测表，包括风险概率、暴露率、严重度，并计算风险值；（2）聘请行业内数名专家根据个人经验和主观认识，对每项风险打分；（3）风险管理人员计算预测表的权重值，汇总专家的分值给出最终风险评估结果。

进阶的德尔菲法是一种结构化决策支持方法，用以避免专家意见趋同。其流程是首先匿名征求并归纳整理专家打分；随后进行反馈，再次匿名征求整理专家打分，反复多次，直至专家不愿再修改自己的分值，期间被征询专家之间不可横向沟通；最终得到专家对于风险因素的权重值，汇总给出最终风险评估结果。

3.   中小型水电站风险评估方法的应用

3.1   中小型水电站风险评估方法的适用性

采用数理统计方法评估中小型水电站的风险时，有一个难点是中小型水电站没有具体的物理模型。即便建立了物理模型，因风险因素的不确定性与多变性，须对其进行实时准确的修正，中小型水电站很难配备相应技术人员。然而，中小型水电站可以与区域性水电站及电网协同评估自然因素风险。自然风险的概率分布可通过气象及水文的数据进行相对准确的预测，使数理统计方法评估中小型水电站自然风险成为可能。

主观经验方法更适用于评估中小型水电站的行为风险和技术风险。针对行为风险，朴素主观评估方法更为直接。针对技术风险，中小型水电站人员流动滞缓，技术迭代保守，在水电站内部与外部分别进行互不联系的进阶的德尔菲法进行风险评估，再进行比对，分析二者的异同。内部专家了解更深入，但容易存在“盲区”，外部专家评价更客观，但难以结合水电站的个体差异性，改进后的德尔菲法可以使中小型水电站的技术风险评估更为准确有效。

3.2   中小型水电站风险评估方法的应用实例

桓仁水电站位于辽宁省桓仁县，总装机容量22.25万kW，年均发电量4.77亿kW·h，是一座发电为主、兼顾防洪等功能的中型水电站。

桓仁水电站电气一次检修工作的风险评估对象有27项，其中“电缆电气预试”等低风险内容20项，“GIS检修”等中风险内容6项，“发电机本体及附属设备检修”为唯一一项高风险内容。以“发电机本体及附属设备检修”为例，检修工作分为“作业环境评估”等19道工序。逐个分析危险源、危害因素、危害后果，进行风险评估，并提出防控措施。表1中示例给出了第15号工序“发电机气密性试验”的风险评估结果及控制措施。风险值R的计算方式为：

表  1  桓仁水电站发电机本体及附属设备检修-发电机气密性试验风险评估表示例

工序		危险源	危害 因素	危害后果	风险评估					控制措施
					可能性	暴露率	严重度	风险值	风险等级
15	发电机气密性试验	高空作业人员	脚手架上作业不规范	高处坠落	1	2	25	50	一般	上下脚手架应走人行通道，不准攀登架体等7条
		受限空间	有人滞留发电机内	中毒和窒息	3	2	50	300	较大	发电机内充压、关闭入孔门前应确认内部所有人已经撤离
		压力	压力 伤害	机械伤害	0.5	1	25	12.5	低	发电机内充压、保压过程注意压力容器及压力管路内介质压力伤害

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式中：P为可能性；Z为暴露率；S为严重度。

风险等级依照风险值分为：“$R\leqslant 50$”为低风险，“$50<R\leqslant 250$”为一般风险，“$R >250$”为较大风险。

上述结果采用进阶德尔菲法，经桓仁水电站内部和外部专家互不联系，独立打分，汇总评定，对保障一线技术工人的生命健康和水电站的安全生产具有指导意义。

3.3   中小型水电站风险评估方法的应用展望

面对自然风险，建立大数据库势在必行。自然风险中的已知风险和可预测风险往往存在季节性，即时间维度；水电站的区域关联性决定了水电站的风险评估必须协同上下游水电站和区域电网，即空间维度。因此，在时间与空间双重维度下建立大数据库，并结合上述数理统计方法与数据挖掘技术，可对中小型水电站的自然风险进行有效评估和精准预测。面对行为风险，高素质的人才队伍与高水平的管理模式缺一不可。近年来，中小型水电站的人才队伍在电气、机械、计算机等专业方面具备更加扎实的理论基础，对先进技术与设备具备更强的学习能力。同时，企业管理理念也在升级，例如，“高风险作业管理制度”的发布，“三措两案”的实施，使安全生产制度化，真正落实到位^[4]。数字孪生技术可精确地呈现设备的运行状态，消除专家的认知偏差，可准确评估技术风险。

先进技术的应用和高素质人才的吸纳会使中小型水电站的风险评估更加准确，也会使中小型水电站的安全生产管理更加有效。

4.   结束语

本文对中小型水电站风险评估方法进行了分析评述。首先，本文对水利水电工程系统的风险进行分类，相较于大型水电站，中小型水电站的风险评估必须具有联动性，综合考量上下游水电站与区域电网。其次，本文比对了现有的水利水电工程风险评估方法，结合中小型水电站的风险特征，认为数理统计法适合自然风险的评估，朴素主观评价法适合行为风险的评估，并提出了进阶的德尔菲法评估技术风险。最后，本文结合桓仁水电站的长期运行经验与应用情况，对适用于中小型水电站的风险评估方法进行了实例讨论。随着大数据库与数据挖掘技术、数字孪生技术等先进技术的应用，高素质人才的吸纳会使未来中小型水电站的风险评估更加准确。