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JOURNAL OF NATURAL RESOURCES >

2024 , Vol. 39 >Issue 3: 547 - 563

DOI: https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20240304

Utilization and Management of Natural Resources in the New Era

Safety evaluation and classification of cross-border oil and gas transportation pipelines in China

  • LI Yi , 1 ,
  • ZHAO Yuan , 1 ,
  • XIA Si-you 2, 3
Expand
  • 1. School of Geographic Science, Nanjing Normal University, Jiangsu Collaborative Innovation Center for the Development and Utilization of Geographic Information Resources, Nanjing 210023, China
  • 2. Key Laboratory of Regional Sustainable Development Modeling, Institute of Geographic Science and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
  • 3. Department of Geography, University at Buffalo-SUNY, Buffalo, NY 14261, USA

Received date: 2023-07-17

  Revised date: 2023-10-23

  Online published: 2024-03-12

Fold

Abstract

Energy interconnection is an important part of the Belt and Road Initiative, and ensuring the safety of energy transportation pipelines is of great significance in promoting the high-quality development of the Belt and Road Initiative. This paper takes China's cross-border oil and gas transport pipelines as the research object, and constructs an oil and gas transport pipeline safety evaluation index system covering five dimensions of pipeline, resources, economy, politics and diplomacy from two aspects of pipeline safety and pipeline routing involving national security. Based on the entropy-catastrophe progression method, the safety of China's cross-border oil and gas transport pipelines in 2020 is evaluated and classified into categories. The results show that: (1) The catastrophe level values of crude oil transportation pipelines are ranked as China-Kazakhstan crude oil pipeline>China-Russia crude oil pipeline>China-Myanmar crude oil pipeline; the catastrophe level values of natural gas transportation pipelines are ranked as China-Central Asia natural gas pipeline line C>China-Central Asia natural gas pipeline lines A and B>east route of China-Russia natural gas pipeline>China-Myanmar natural gas pipeline; and the pipelines have their respective advantages and disadvantages under the sub-dimensions. (2) According to the system clustering method, the pipelines are divided into two types: high security type and low security type. The high safety pipelines are in good condition at present, but there are still safety hazards; resource scarcity, political instability, and economic weakness have become unfavourable factors affecting the safety evaluation of low safety pipelines.

Key words： cross-border oil and gas transportation pipelines; safety evaluation; entropy-catastrophe progression method; the Belt and Road Initiative; China

Cite this article

LI Yi , ZHAO Yuan , XIA Si-you . Safety evaluation and classification of cross-border oil and gas transportation pipelines in China[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2024 , 39(3) : 547 -563 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20240304

当今世界正面临百年未有之大变局，能源领域亦是如此[1]。全球突发性公共卫生危机、俄乌冲突等事件不仅给全球经济发展带来巨大挑战，而且给全球能源系统带来深远影响，极大地凸显了能源安全在国家政治经济发展中的重要作用[2]。油气资源具有不可再生性、产销不平衡性以及地理分布集中性，中国作为油气消费大国，2021年油气对外依存度高达72.32%、44.75%[3]。虽然新能源的快速发展及“双碳”目标的实施将逐步降低中国对油气资源的依赖，但在可预见时期内油气仍然在能源消费中占主导地位，保障油气安全仍然是影响中国国家安全和社会经济发展的战略性问题[4]。
中国自1997年、2007年分别成为原油、天然气净进口国以来，油气消费量始终在增长，而油气产量增长缓慢甚至为负增长，油气资源自给率逐渐下降，油气进口量不断攀升。根据地球资源贸易统计数据库（https://resourcetrade.earth/）信息，截至2020年，中国油气进口量高达530.18百万t、114.53百万t，其中60%以上原油进口来自中东、非洲地区，70%的天然气进口集中于澳大利亚、俄罗斯、缅甸和中亚地区。这种油气进口结构决定了中国油气进口运输方式以海运为主。在大国博弈不断升级、全球政治局势动荡的背景下，油气生产与消费的地理错位使得油气贸易的规模和复杂性逐步提升[5,6]，国际重要战略通道成为油气地缘政治博弈的筹码[7]，油气海运通道的安全压力日益增大，因此目前关于海运通道及关键节点安全的研究比较丰富[8⇓⇓⇓⇓-13]。高油气对外依存度以及高海上油气运输风险也推动了中国跨境油气运输管道的快速发展，特别是“一带一路”倡议提出促进能源基础设施互联互通[14]，成为近年来中国跨境油气运输管道快速发展的助推力量，跨境油气运输管道安全性研究的重要性日益凸显。
油气管道风险评估的研究由来已久。20世纪70年代，西方国家二战后修建的油气运输管道进入事故多发阶段，部分管道公司率先开始研究管道风险分析技术。1992年世界上第一本评估油气管道风险的专著《管道风险管理手册》出版[15]，后来诸多学者将腐蚀、断裂力学等工程理论应用于管道失效和故障率评估[16,17]。国内管道安全的相关研究起步较晚，潘家华教授[18]最早将国外管道风险研究技术引入国内，国内学者也针对管道失效可能性[19]、管道脆弱性[20]以及影响管道安全的因素进行研究[21]。但是以上研究成果并不能完全适用于跨境油气运输管道安全性评价。跨境油气管道有别于国家内部油气运输管道，其连接两个或两个以上国家或地区，不仅是沿线国家之间的经济纽带，也是国家能源外交的重要桥梁，其战略意义远高于经济价值[22,23]。同时，跨境油气管道的建设、开通和运营均比国内管道复杂，相关学者指出管道运行面临着社会安全风险、民族宗教冲突、恐怖分子袭击、地缘政治博弈等多方面的外部威胁[24⇓⇓-27]，还有学者研究发现跨境油气管道开发与运营安全与国家能源外交密切相关[28]。因此，跨境油气管道的安全评估不仅受到管道自身技术经济性指标影响，更与管道途经国家的资源、经济、政治、外交等因素相关[29]。
《“十四五”现代能源体系规划》提出构建开放共赢能源国际合作新格局，落实油气进口多元化战略，提高油气安全保障能力，加强跨国油气通道运营与设施联通。未来，中国陆上油气进口规模和比例会不断提高，跨境油气管道数目也会不断增加，亟需对中国跨境油气运输管道安全性进行评估。通过对现有文献的梳理分析，目前对中国油气进口运输安全的研究主要集中在传统海运通道[8⇓⇓⇓⇓-13]，对跨境油气管道安全定量评估较少。此外，国内外管道安全研究又偏重于利用工程技术性手段评价国家内部管道的安全性[16,17,19,20]，对于影响跨境管道安全的外部风险因素缺乏系统分析。基于此，本文采用定性与定量相结合的方法，以中国目前已投产的所有跨境油气管道为研究对象，不仅从管道自身条件，而且从管道途经国家资源、经济、政治、外交等方面选取指标，构建跨境油气管道安全评价指标体系，基于熵值—突变级数模型，对油气运输管道的安全性进行综合及分系统评价，并运用系统聚类法对管道进行安全性等级分类，最后根据各条管道的具体问题提出针对性建议。

1 中国跨境油气运输管道

目前中国已初步形成“三陆一海”油气进口通道格局。“三陆”即三个方向的陆上油气运输通道：西北方向，中哈原油管道、中国—中亚天然气管道A线、B线、C线已建成，D线管道项目稳步推进；东北方向，中俄原油管道和中俄东线天然气管道（以下简称“中俄东线”）建成；西南方向，中缅油气管道建成。西北、东北、西南三大跨境油气通道具体信息见表1，具体运输路线见图1。
表1 中国跨境油气运输管道基本情况表

Table 1 Basic situation of cross-border oil and gas transport pipelines in China

通道 管道组成 管道途经国家 投用时间/年 运输能力 资源地（含潜在）
西北 中哈原油管道 哈萨克斯坦 2006 2000×104 t/a 哈萨克斯坦（里海地区）
中国—中亚天然气管道A线、B线 土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦 2010 300×108 m3/a 土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦（里海地区）
中国—中亚天然气管道C线 2014 250×108 m3/a
中国—中亚天然气管道D线 土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦 规划 300×108 m3/a
东北 中俄原油管道 俄罗斯 2011 3000×104 t/a 俄罗斯
中俄东线天然气管道 2019 380×108 m3/a
西南 中缅原油管道 缅甸 2017 2200×104 t/a 中东地区（非洲地区）
中缅天然气管道 2013 120×108 m3/a 缅甸
图1 中国跨境油气运输管道线路示意图

Fig. 1 Schematic diagram of cross-border oil and gas import transportation pipelines in China

1.1 西北通道

西北通道包括中哈原油管道、中国—中亚天然气管道A线、B线、C线、D线，目前中哈之间建设的油气运输管道数目最多。2006年投产的中哈原油管道是中国第一条原油跨境运输管道，推动了中国原油进口多元化战略的实施。中国与中亚各国合作建设若干条过境哈国的天然气管道，中国—中亚天然气管道A线、B线、C线三线并行，起自土库曼斯坦，经乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦将天然气出口中国，该管道途经国家较多，气源地以土库曼斯坦为主。2014年9月中国—中亚天然气管道D线塔吉克斯坦境内段开工。2017年中哈两国合资建设的哈国南线天然气管道（哈南线）投产，该管道与中亚天然气管道C线相接驳，打通了中国与中亚地区天然气资源输送的第二通道，提升了中国天然气进口安全。2023年5月中国—中亚峰会在陕西省顺利举办，会上中方倡议建立中国—中亚能源发展伙伴关系，加快推进中国—中亚天然气管道D线建设，扩大双方油气贸易规模。中哈原油管道和中国—中亚天然气管道发挥设施联通作用，保障了能源供应国、管道过境国、能源消费国的安全和发展，成为欧亚大陆的“能源血脉”。

1.2 东北通道

东北通道包括中俄原油管道和中俄东线天然气管道。俄罗斯是世界级能源出口国，拥有世界上最庞大的油气管道运输系统。中俄原油管道一线工程于2011年投入运营，在“一带一路”建设提出后，中俄就提高管道输油能力达成共识，二线工程竣工后该管道输油能力显著提升，稳定了中国能源进口安全，同时也起到了优化能源进口结构的作用。中俄东线管道项目包括中国境内中俄东线天然气管道和俄罗斯境内“西伯利亚力量”管道，中俄东线是继中国—中亚天然气管道和中缅天然气管道之后中国第三条跨境长输天然气管道，2014年9月“西伯利亚力量”天然气管道开工建设，2019年12月“西伯利亚力量”管道通气；中国境内中俄东线天然气管道分北段、中段、南段，分段核准、分期建设，北段工程、中段工程已分别于2019年末、2020年末建成投产，2022年7月南段工程泰安至泰兴段正式投产，同年9月河北安平至山东泰安段通气运行。“一带一路”倡议切实推动了一批条件成熟的重大能源合作项目，如中俄原油管道扩建工程和中俄东线天然气管道项目。

1.3 西南通道

西南通道包括中缅原油管道和天然气管道，2010年开工，天然气管道和原油管道并行敷设，分别于2013年和2017年投产运行。西南通道是继西北、东北通道后中国陆上第三大能源进口通道，开辟了中国陆上油气进口的新路径。中缅原油管道属于“海运—管道”复合型运输方式，油源来自中东和非洲地区，该管道开通之前，中东和非洲地区油源国对华原油出口经过印度洋之后，穿过马六甲海峡，再到南海，最后在中国沿海港口上岸；中缅原油管道贯通后，形成新的海运线路，部分原油从中东、非洲主要原油出口国运至印度洋后不必通过马六甲海峡，可以直接在缅甸马德岛港上岸，通过中缅原油管道将中东、非洲的原油直输中国境内，降低了原油运输风险和成本。虽然缅甸原油资源匮乏，但天然气资源丰富，中缅天然气管道的主要气源地为缅甸，通过该管道将缅甸丰富的天然气资源输向中国。中缅油气管道均起自缅甸皎漂市，缅甸是“21世纪海上丝绸之路”的战略支点国家[30]，皎漂成为“21世纪海上丝绸之路”的一个重要节点。中缅油气管道不仅是“一带一路”倡议在缅甸的先导项目，而且是“一带一路”大型能源合作的标志性项目和中缅经济走廊的招牌工程。

2 研究方法与数据来源

2.1 指标体系构建

首先，由于管道自身脆弱性及运输介质油气资源特殊性，管道自身的技术经济性指标直接对管道安全产生影响；其次，管道油气源地的资源状况决定了其是否能及时、足量地输出油气资源，资源系统也是影响管道安全的最基础因素；再次，所涉国家经济、政治、外交等外部条件对管道运营环境产生作用，也会影响管道系统安全。因此，本文从管道自身安全和管道途经国家安全两大方面，以及管道、资源、经济、政治、外交五个系统构建中国跨境油气运输管道安全性评价指标体系（图2）。
图2 跨境油气运输管道安全性评价指标体系

Fig. 2 Safety evaluation index system of cross-border oil and gas transportation pipelines

2.1.1 管道自身安全评价指标

管道自身安全评价（C1）主要是对管道的技术经济性指标进行评价。管道系统（B1）安全包括技术设计安全和运行经济安全，技术设计安全选取设计压力（D1）、管道口径（D2）和管壁厚度（D3）3个子指标，运行经济安全选取管道长度（D4）、运行时间（D5）和过境国数目（D6）3个子指标。设计压力是管道设计时规定的最大压力指标，管道系统内任何一处的设计压力不应小于该处操作压力和静压力的最大值，因此设计压力越大，管道技术设计方案安全性越高。管道事故发生率与管径、壁厚有一定的关系，大口径、厚管壁的油气管道有利于管道安全[31]。管道越长，运行时间越久，管道受到干扰和破坏的概率增大，管道腐蚀问题愈加严重，维修保护花费越多，因此管道距离以及运行时间的增加会损害管道性能，增加费用，降低安全性[32]。油气管道过境国是影响管道安全的重要因素之一，油气资源国和消费国在商定管道路由时会尽量避免经过第三方国家，过境国数量越多，管道的潜在风险越大。

2.1.2 管道途经国家安全评价指标

管道途经国家安全评价（C2）主要是对管道油气源地资源和管道途经国家经济、政治、外交状况进行评价。资源系统（B2）选取油气储产比世界排名（D7）、资源保障度（D8）、油气对外出口能力（D9）3个子指标。储产比反映一国现有油气储量按目前年产量开采还能维持的年限，考虑到管道油气资源地原油、天然气储产比相差过大，采用油气储产比世界排名，以体现一国油气田生产能力高低及其在世界上的相对位置。资源保障度即剩余可开采储量与消费量的比值，油气对外出口能力为油气净出口量与消费量的比值[33]，上述指标值越高，管道资源供应稳定性越高，断供概率越低，安全性越高。经济系统（B3）选取人均GDP（D10）、外资开放度（D11）和基础设施发展指数（D12）3个子指标。人均GDP反映一国经济发展实力，管道的日常维护、设备保养、应急维修、安保费用等需要大量的财力支持，一国经济实力越强，管道建设及维护等能力越强，管道运输安全性越高。外资开放度用外商直接投资额与GDP的比值表示，衡量一国的对外开放程度，其值越高表明投资环境越好，若合作国家对外商投资持鼓励态度，外资在管道建设工程中可享受优惠政策，有利于降低油气合作风险，提升管道安全性。基础设施是国民经济各项事业发展的基础，是油气运输中的关键组成要素，管道建设基于当地基础设施建设，完善的基础设施可以加速管道的建成投用，对管道后期的监测维护也大有裨益。资源掠夺、国内冲突等引发的恐怖袭击以及突发的地缘政治冲突严重威胁能源基础设施的安全，一国的法治水平、政策稳定和腐败控制程度与突发性事件的发生密切相关。因此，政治系统（B4）选取法治水平（D13）、政策稳定（D14）和腐败控制（D15）3个子指标，上述指标值越高，代表该国政府治理水平越高，对管道的管理和保护更有力度，可提高管道运输安全性。外交系统（B5）选取伙伴关系（D16）、双边外交访问（D17）和制度距离（D18）3个子指标。管道途经国家与中国的伙伴关系体现了两国的友好程度，“伙伴关系”分为五个层级：合作伙伴、全面合作伙伴、战略合作伙伴、全面战略合作伙伴、永久全面战略伙伴关系/新时代全面战略协作伙伴关系，随着层级的递升，双边亲密程度和合作范围依次增强[34]，依次赋分为1、2、3、4、5。中国外交访问（包括出访和来访）是促进两国深化各领域合作特别是国际能源合作的重要渠道和载体。根据外交部政策规划司编写的《中国外交》[35]整理中国重要外交活动，可以发现外交访问性质多样，按照《中国外交》分类，外交访问活动分为国事访问、正式访问、工作访问、出席会议、会见和一般访问等形式，不同形式的外交访问活动礼宾接待规格和活动安排不一样，因此有必要对访问进行分类。其中国事访问、正式访问礼宾接待规格高，赋值为2；其余工作访问、出席会议、会见和一般访问，赋值为1；若针对外交活动签发联合公报或声明，则赋值为1，否则为0。“双边外交访问”指标值根据该年度不同的访问形式赋值累计得分。制度是一种特殊的资源禀赋，本文采用世界银行的世界治理指数（WGI），从腐败控制、政府效率、政策稳定、法治水平、管制力度和表达权与问责权等6个方面测算中国与管道途经国家的制度距离，制度距离体现了国家之间的制度环境差异和制度质量差距[36]，制度差异越大，越容易引发贸易摩擦，对双边油气贸易产生不利影响，管道安全也会受到影响。

2.2 研究方法

2.2.1 熵值—突变级数模型

法国数学家Rene Thom创立的突变级数法是一种应用于研究不连续变化即突变现象的综合评价方法[37]，首先根据指标体系确立突变模型，再推出归一化公式，最后根据公式自下而上逐层进行综合量化运算，求出总的评价值。突变级数法将各个指标的相对重要性考虑在内，为了有效避免主观赋权带来的偏差，提高运算结果科学客观度，引入熵值法计算指标权重[38]，进行相对重要性排序。
根据上文确立的指标体系，跨境油气运输管道的安全受到管道自身、管道资源地油气资源禀赋和管道途经国家经济、政治、外交等多方面因素的影响，在管道企业提高管理组织水平以及油气资源进口国和出口国深化合作等方面的共同努力下，跨境油气管道自身抵抗力和外部环境安全威胁要素维持相对稳定的平衡状态。但是油气运输过程中具有很多带有突变特征的不确定因素，若原有的平衡状态被打破，管道安全状态则发生突变。突变理论和突变模型适用于解释管道安全从稳定状态转化为不稳定状态的现象。突变模型包括两类变量：控制变量、状态变量。跨境油气运输管道安全系统的控制变量是指作为突变原因的连续变化因素，各控制变量相互作用，导致状态变量发生变化。
本文首先根据管道、资源、经济、政治、外交系统下控制变量（即子指标）的数目确立其对应的突变模型；采用熵值法求得各项指标权重（标注在指标下方），并按相对重要性由大到小排序；判断控制变量之间的关系是否互补，若是互补指标，则遵循“均值互补”原则，若是非互补性指标，则遵循“大中取小”原则，具体模型见图3。根据不同指标归属的不同突变模型对应的势函数和归一化公式（表2），自下而上逐层运算，可以得到5个系统以及最终的评价值。
图3 中国跨境油气运输管道安全性突变级数法结构

Fig. 3 Structure of catastrophe series method for safety of cross-border oil and gas import transportation pipelines in China

表2 常见突变模型的势函数和归一化公式

Table 2 Common potential function and normalization foumula of catastrophe models

突变模型 控制变量 势函数 归一化公式
折迭突变 1 f x = x 3 + a x x a = a
尖点突变 2 f x = x 4 + a x 2 + b x x a = a； x b = b 3
燕尾突变 3 f x = 1 5 x 5 + 1 3 a x 3 + 1 2 b x 2 + c x x a = a； x b = b 3； x c = c 4
蝴蝶突变 4 f x = 1 6 x 6 + 1 4 a x 4 + 1 3 b x 3 + 1 2 c x 2 + d x x a = a； x b = b 3； x c = c 4； x d = d 5

2.2.2 系统聚类法

聚类分析从数据分析的角度出发，把性质相近的个体归为一类，使同属一个类型的个体具有高度的同质性，在研究地理事物分类问题和地理分区问题上发挥重要的作用[39]。聚类分析有系统聚类、K-均值聚类、二阶聚类等多种方法。因本文样本数量较少，故采用系统聚类法，以欧氏距离判断样本之间的近似度，划分中国跨境油气运输管道安全性类型区。

2.3 数据来源

各油气管道的相关数据包括设计压力、管道口径、管壁厚度、管道长度和运行时间，根据已发表的相关期刊文献、国家管网（https://www.pipechina.com.cn/）和国家能源局官网（http://www.nea.gov.cn/）公布信息整理而来。管道资源地的油气储量、产量、消费量、出口量等来源于BP《2022年世界能源统计年鉴》，人均GDP、外资开放度来源于世界银行世界发展指数（WDI），腐败控制、政府效率、政策稳定、法治水平、管制力度和表达权与问责权来源于世界银行世界治理指数（WGI），基础设施发展指数来源于中国对外承包工程商会和中国出口信用保险公司发布的“一带一路”国家基础设施发展指数报告。一方面考虑各条管道的投产时间，另一方面尽可能保证数据较新，本文选择2020年为研究时间点。2020年伴随新型冠状病毒肺炎疫情在全球范围广泛传播，各国线下交往活动受限，“云外交”成为各国交往的主要形式，外交主题以抗击新型冠状病毒肺炎疫情为主。因此，“双边外交访问”数据以中国外交部政策规划司编写的《中国外交》[35]2019年数据为准。另外，中国—中亚天然气管道路线途经国家不唯一，该管道经土库曼斯坦、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦至中国，与其他管道相比，过境国数目比较多，但是主要气源国土库曼斯坦将天然气资源送至边境后，并不负责后续的管道建设、投资和运输，因此中国—中亚天然气管道建设和维护主要由中国、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦三国负责。该管道在哈国境内最长，约1300 km，因此在评估管道路线途经国家安全时，以哈萨克斯坦的数据为主。

3 结果分析

3.1 突变级数值分析

基于熵值—突变级数法，计算得到2020年中国跨境油气运输管道安全性综合突变级数值以及5个系统突变级数值（图4）。
图4 中国跨境油气运输管道突变级数值

Fig. 4 Catastrophe level values of cross-border oil and gas import transportation pipelines in China

3.1.1 中哈油气管道安全性综合系统突变值最高，中缅油气管道最低

原油运输管道中安全性最高的是中哈原油管道，其次是中俄原油管道，中缅原油管道得分最低；天然气运输管道中安全性最高的是中国—中亚天然气管道C线，其次是中国—中亚天然气管道A线、B线和中俄东线，中缅天然气管道得分最低。
总体来看，西北通道安全性最高，中哈油气管道在资源、经济和政治系统下的得分均较高；东北通道安全性综合得分处于中等偏高水平，中俄油气管道外交系统得分最高，但是资源、政治系统得分不高；西南通道安全性得分最低，中缅油气管道在经济、政治和外交系统得分均较低。

3.1.2 中俄东线天然气管道系统突变值最高，中哈原油管道最低

中俄东线是中国首条采用1422 mm超大口径、X 80高钢级、12 MPa高压力等级的天然气管道工程，高钢级、高压输送等关键技术研究日益成熟对保障管道安全具有重大意义。中俄原油管道因设计压力较低、口径较小、管壁较薄、运行时间长，管道系统得分较低。中缅油气管道管道系统得分较高，原油和天然气管道并行敷设，该工程建设应用大量高新和关键技术，达到了国际先进技术水平，2016年中缅天然气管道（缅甸段）荣获中国建设工程鲁班奖，是中国长输管道建设行业第一次获得这项荣誉。在所评估的管道中，仅中国—中亚天然气管道拥有过境国，该管道输送的天然气气源地主要是土库曼斯坦，乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦为该管道过境国，因过境国数目较多，中国—中亚天然气管道A线、B线、C线潜在风险高，管道系统得分偏低。中哈原油管道是中国首条投产的跨境原油管道，运行时间最长，后期发生管道腐蚀、泄露等故障的概率大，受当时管道技术发展水平限制，设计压力、管径和壁厚等各项技术指标不如新建管道，管道系统得分最低。

3.1.3 中哈原油管道资源系统突变值最高，中缅天然气管道最低

哈萨克斯坦原油资源丰富，自中哈原油管道建成后，对华输油量呈逐年增长趋势，2013年达到最高值11.6百万t，之后因为库姆科尔和阿克纠宾油区内部多个油田处于开发中后期，稳产增产难度大，对华原油出口量略微下降，但是哈国西部以及里海地区原油资源丰富，中国油气企业积极争取将资源丰富区的原油配置给中哈原油管道，确保中哈原油管道资源供应稳定。2020年俄罗斯是世界第六大原油探明储量国和第一大天然气探明储量国，俄罗斯油气产能巨大，居世界第2位，但原油储产比世界排名仅为20，天然气储产比世界排名为15，低于哈萨克斯坦的原油储产比以及土库曼斯坦的天然气储产比。哈萨克斯坦、土库曼斯坦作为油气资源输出型国家，其经济发展高度依赖油气出口，且内部油气消费量更低，油气资源保障度和对外出口力高。因此，中俄原油管道资源系统得分低于中哈原油管道，中俄东线天然气管道资源系统得分低于中国—中亚天然气管道。缅甸油气源短缺，来自中东地区的原油是中缅原油管道输送的主要油源，原油管道的资源供应尚能满足，但是天然气资源供应不足，目前缅甸气田产量锐减，新开发气田具有不确定性，根据缅甸能源局预测，缅甸将来很有可能从天然气净出口国变成净进口国，因此缅甸气源并不具备持久供应西南通道正常输送的能力。

3.1.4 中哈油气管道政治、经济系统突变值最高，中缅油气管道最低

哈萨克斯坦虽然在人均GDP、基础设施发展方面略逊于俄罗斯，但是哈国外资开放度高，所以经济系统得分高。此外，哈国政局稳定，在政治系统3个子指标法治水平、政策稳定、腐败控制的得分均较高。俄罗斯政治系统下得分一般，油气产业作为俄罗斯发展经济的支柱产业之一，政府部门对油气产业的管理力度大，俄罗斯内部能源法过于强调自我保护，严格限制外国投资者侵入本国油气能源领域，导致中国从俄罗斯进口油气出现问题；俄乌冲突的爆发以及以欧美各国对俄罗斯的能源制裁也使得俄罗斯内部政策变动频繁[40]，与油气资源有关的政策变幅大、不稳定，这对油气运输管道安全性造成负面影响；此外，俄罗斯内部腐败行为盛行，而俄式反腐收效甚微。缅甸经济发展较弱，在20世纪80年代经历经济改革失败后，沦为“世界最不发达国家”之一[41]，同时基础设施发展指数也较低，缺乏资金和技术支持，本国油气资源开发技术有限，只能与其他国家合作；缅甸的法治水平和政治稳定得分最低，国内民族、军权等问题复杂，整个缅甸处于动荡和混乱之中。

3.1.5 中俄油气管道外交系统突变值最高，中缅油气管道最低

中俄两国目前保持着友好的外交关系，2019年两国关系提升为“新时代中俄全面战略协作伙伴关系”，是中国对外双边关系中首次出现“新时代全面战略协作伙伴关系”的新表述，中俄关系达到历史最高水平并持续向前发展，良好的新型国家关系有助于两国在能源领域建立更全面、深刻的合作关系。2019年也是中俄两国建交70周年，双边外交访问频繁，两国关系牢固稳定，发展势头良好，前景广阔，俄方主动提出深化中俄能源领域的合作，增加对华天然气出口量，中俄双方将打造更加紧密的能源合作伙伴关系。1991年哈萨克斯坦独立，中国率先同哈萨克斯坦及其他中亚国家建交，开启了双方交往和合作的大门；2019年中哈发展永久全面战略伙伴关系，将合作水平提升至前所未有的新高度；2022年正值中哈建交30周年，建交以来两国关系实现了跨越式发展，树立了中国与其他国家外交关系中独一无二的双边关系定位。为了推动共建“一带一路”倡议与哈萨克斯坦的“光明之路”新经济政策相对接，近年来中国与哈萨克斯坦的关系不断升温，双边外交访问也逐渐增多，石油、天然气等领域合作不断深化。与中俄、中哈相比，中缅为全面战略合作伙伴，伙伴关系层级比俄罗斯、哈萨克斯坦略低；中缅山水相连，传统“胞波”情谊深厚，中国始终将缅甸置于周边外交重要位置，缅甸也支持“一带一路”、孟中印缅经济走廊等合作倡议，2020年中缅建交70周年，双方决定共同构建中缅命运共同体。但是缅甸国内和平进程推进困难、缅北形势混乱、经济复苏缓慢，导致中缅两国制度距离相差较大，双边外交访问相对较少，影响皎漂项目落实以及能源互联互通基础设施建设，因此中缅油气管道外交系统得分较低。

3.2 油气运输管道安全性分类

使用系统聚类法对管道安全性综合突变值和各系统突变值进行聚类分析（图5），聚类分析是根据研究对象之间的相似度进行排序，同一类对象所含指标具有相似性。当类间距离为0.8时，所评价的7个管道可以分为两大类。根据聚类结果结合各管道的实际情况，将中国陆上油气进口运输管道安全性划为两个类型：安全性较高型、安全性较低型。
图5 突变级数值系统聚类分析

Fig. 5 The system cluster analysis of catastrophe level values

3.2.1 管道安全性较高型

该类型包括中哈原油管道、中国—中亚天然气管道A线、B线、中国—中亚天然气管道C线、中俄原油管道、中俄东线天然气管道。中国与中亚、俄罗斯在油气领域的合作保持积极良好的态势，究其原因，首先是双方油气供求互补，其次是地理位置临近，油气进口运输成本和风险较低，此外共建“一带一路”倡议为深化中国与中亚各国、俄罗斯的友好合作关系注入强大推力。
西北通道安全性评分最高，中亚地区作为“丝绸之路经济带”的首倡之地，中国与中亚国家油气合作前景广阔，但也存在一些不可忽视的问题：（1）对华气源供应不稳定。中国从中亚地区进口的天然气主要来自土库曼斯坦，自中国—中亚天然气管道建设以来，土库曼斯坦主动放弃风险较高的欧洲天然气市场，高度依赖对华天然气出口以减弱地缘政治风险，在逆多元化出口战略下土库曼斯坦超过95%的天然气出口中国[42]，为落实出口多元化战略，土库曼斯坦在2016年开工修建南向天然气出口通道连接南亚市场，近年来土库曼斯坦还计划向中亚域内国家如哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和阿塞拜疆等国出口天然气，长此以往可能影响对华天然气供应。此外，乌兹别克斯坦本国天然气需求量猛增，计划于2025年停止天然气出口，通过中亚天然气管道向中国出口的天然气可能会逐渐减少。（2）地缘政治问题复杂。独立后中亚国家虽然经历30多年的发展，但是各国政治制度建立尚未完善，域内国家之间因为历史遗留问题存在不少矛盾，也因经济发展差异过大而缺乏多边合作机制；域外大国在中亚地区的竞合态势复杂，多方力量的博弈造成该地区地缘环境复杂、风险涌动。（3）与中国外交关系脆弱。中亚地区是古代丝绸之路的途经地，也是中国开展周边外交的先锋阵地之一，1992年中国率先与中亚五国建交，开启双方交往和合作，至今，中国与中亚国家建交30余年。独立后，中亚国家处于弱势地位，过于复杂的外部环境和地区形势促使中亚国家在外交政策上遵循多元、平衡的原则[43]，与多个国家保持良好外交，不过度依赖单个国家，以求在多方力量相互制衡中获得发展空间；中亚国家奉行的“平衡外交”政策使得中国与其开展能源合作时，受到俄罗斯、美国等域外大国的干扰和竞争，增加能源合作风险和成本，中亚地区尤其是油气资源丰富的哈萨克斯坦成为中国、俄罗斯、美国博弈的深层次交汇点。
东北通道中的中俄原油管道安全性评分处于中等偏高水平，而中俄天然气管道得分偏低。中俄油气合作起步晚，20世纪90年代中俄两国就能源合作问题展开谈判，但大型油气管道项目如中俄原油管道和中俄东线天然气管道进度缓慢，一直处于搁置谈判状态。中俄原油管道路径确定几经波折，中俄磋商首先提出建设“安大线”，后来能源紧缺的日本插手中俄石油管线，“安大线”改为“安纳线”，最终确定“泰纳线”，为保障俄罗斯对华原油供应，“泰纳线”大庆支线将俄罗斯的原油输向中国。历经波折后，中俄原油管道于2009年开工建设。与中俄原油合作谈判相比，中俄天然气贸易合作更是几经波折，前后谈判大约经历20年。20世纪90年代，中俄就油气合作展开研究，但是未有实质进展；2004年乌克兰爆发“颜色革命”，俄罗斯积极推进油气出口多元化战略；2014年乌克兰危机爆发，俄乌关系紧张，乌克兰启动加入北约计划。以美国为首的北约国家极力推行北约东扩计划，俄罗斯侧重向欧洲方向出口油气的局面逐渐出现裂痕，油气贸易市场转移到亚太地区，中俄天然气合作取得突破性进展，两国签署《中俄东线天然气供销合同》，随着管道投产，俄罗斯对华天然气出口量增大。“页岩气革命”成功后，美国能源市场供过于求，基本实现“能源独立”目标，其能源权力空间向欧洲、东亚发达国家以及油气资源需求量大的发展中国家扩张显著[44]。2022年俄乌冲突爆发后，美国、欧洲和俄罗斯在油气地缘政治中的博弈愈加复杂，中国和亚洲等许多国家的国际能源合作受到波及，亚太地区特别是中国成为俄罗斯油气流向的重点区域。总体来看，虽然目前中俄关系顺利发展，能源合作态势良好，中俄油气管道平稳运行，但是管线的前景依然随时存在突变的潜在因素。制约东北通道安全性进一步提高的主要原因在于俄罗斯内忧外患、地缘冲突明显、与中国的能源合作并不稳固。

3.2.2 管道安全性较低型

该类型包括中缅原油管道和中缅天然气管道，均属于西南通道。与西北、东北通道相比，西南通道输送的油气量较少，但对于保障中国油气供应安全起着重要作用。
缅甸原油储、产量不高，天然气资源相对丰富，主要分布在缅甸中部和西南海岸，受新型冠状病毒肺炎疫情和经济增长放缓等诸多因素影响，2020年天然气产量仅为175.1亿m3，比之2019年下降4.60%，国内电力部门、工业和运输业的发展推动了天然气消费量的增加，新开发的气田尚不明朗，未来缅甸的天然气供应难以维持增长态势，国内天然气市场甚至可能会出现供不应求的局面。另外，中缅原油管道为“海运—管道”复合型运输方式，管道对接的油源完全依靠从中东、非洲等地购入，而缅甸无法保证原油资源供应。从缅甸的地理位置来看，其位于亚欧大陆边缘地区，处于海上力量和陆上力量争夺的关键地带。在“一带一路”倡议提出之后，缅甸的全球战略区位价值进一步提高，与此同时，地缘政治矛盾愈加凸显。从外部环境看，中国的崛起、缅甸逐渐成为“一带一路”倡议的重要组成部分以及中缅经济走廊建设使得中美在缅甸的博弈加剧[45]。从内部环境看，缅甸军方、民盟之间斗争激烈，民主化进程缓慢；国内经济发展较弱，2020年缅甸人均GDP甚至低于联合国发展政策委员会公布的最不发达国家人均GDP标准。内外动荡的地缘环境对缅甸政治、经济等多领域造成恶劣影响，跨国油气运输管道是重要的能源基础设施，而缅甸动荡混乱的政治环境和低迷的经济增长情况确实难以保证油气运输管道的安全。

4 结论与讨论

4.1 结论

跨境油气运输管道安全性研究是系统、复杂和变化的，本文从管道、资源、经济、政治、外交5个维度构建管道安全性评价指标体系，基于熵值—突变级数模型对2020年已建成的中国跨境油气运输管道进行研究，并运用系统聚类将研究对象进行分类，主要结论如下：
（1）管道安全性综合突变级数值由高到低分别是：中哈原油管道>中俄原油管道>中缅原油管道；中国—中亚天然气管道C线>中国—中亚天然气管道A、B线>中俄东线天然气管道>中缅天然气管道。各管道在分系统下各具优劣势：中俄东线天然气管道管道系统突变值最高，中哈原油管道最低；中哈原油管道资源系统突变值最高，中缅天然气管道最低；中哈油气管道政治、经济系统突变值最高，中缅油气管道最低；中俄油气管道外交系统突变值最高，中缅油气管道最低。
（2）将中国跨境油气运输管道分为两个类型。管道安全性较高型包括中俄原油管道、中俄东线天然气管道、中哈原油管道与中国—中亚天然气管道A线、B线、C线，管道安全性综合突变级数值较高，但仍存在隐患。西北通道的问题为中亚资源国对华气源供应不稳定、地缘政治问题复杂、与中国外交关系脆弱；东北通道的问题为俄罗斯内忧外患、地缘冲突明显、与中国的能源合作并不稳固。管道安全性较低型包括中缅原油管道、中缅天然气管道，该类型管道运输安全性较低，缅甸油气资源短缺是管道安全性提高的软肋，政局动荡、经济弱势对管道运行安全产生重要影响。

4.2 讨论

跨境油气运输管道是连接资源出口国和进口国的必要途径，在地缘政治博弈和权力争夺方面具有重要战略意义。中国作为油气进口大国，致力打造陆海兼顾的油气进口多元化格局，虽然目前大部分油气进口仍依赖海上通道，但是陆上油气管道作为分散油气海运安全风险的运输方式，其重要性不言而喻。
目前，在俄乌冲突、大国地缘政治博弈加剧、北溪管道爆炸等多因素影响下，国际能源贸易市场脆弱性显著，中国油气资源供应的稳定性和运输的安全性面临严峻挑战。跨境油气运输管道建设、维护及资源供应受限于所经地区的政治局势、经济发展状况，同时跨境油气管道作为战略通道，其安全也受到管道路线途经国家之间的外交关系影响。中国应积极防控威胁管道安全的可预见性风险，对于难以准确预测和有效控制的其他风险如大国博弈引起的地缘政治争端和恐怖袭击等突发性事件，做好应急预案，不断提升管网监测和应对突发事件的水平；重视发展中国与管道核心过境国家的友好合作关系，巩固中国与过境国的外交关系并将其视为外交优先方向；加强管道建设新技术、新设备、新材料的研究，不断完善高钢级、高压力、大管径跨境油气管道设计施工技术，提升管道技术装备水平；中国油气企业可以借助国内资金、油气勘探开发以及设备制造、建设等优势，进入能源合作国上游油气领域，参与当地油气区块招标，促进当地油气生产规模提升。
跨境能源运输管道的安全性研究仍处于起步阶段，未来管道数目会不断增加。本文仅对截至2020年已建成投产的中国跨境油气运输管道的截面数据进行研究，后续可进一步延长研究的时间链，对“一带一路”倡议下建设的跨境油气运输管道安全性展开动态评估，以更好地把握长时间段内中国跨境油气运输管道发展的时空变化规律和管道安全状况。

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