基于經濟輸送半徑的新疆煤炭外運流向研究＊

呂 濤 劉 風 王 政 方美琴

(中國礦業大學管理學院，江蘇省徐州市，221116)

新疆煤炭資源豐富，預測資源儲備量高達2.19萬億t，占中國預測煤炭資源總量的40%。隨著國家煤炭開發戰略的西移，新疆也將從煤炭供應的替補位置轉換為主力位置，新疆生產的煤炭除少部分在本地消化外，相當大比例的煤炭需要向疆外輸出，新疆煤炭外運也因此成為相關政府、企業、學者關注的焦點。例如，劉建軍測算了新疆煤炭外運的平均運距，在理論上確定了疆煤外運范圍；葉佩鑫指出，疆煤外運可至甘肅、四川、重慶、青海、湖北、湖南、江西等煤炭消費地區；張博則根據新疆煤炭資源特點，給出了 “一主兩翼”鐵路干線煤炭外運量的分配表，指出到2020年新疆鐵路煤炭外運量將達到1.65億t，其中蘭新鐵路線外運1.2億t，臨哈鐵路外運0.2億t，鄯善-敦煌-格爾木鐵路外運0.25億t。本文基于經濟輸送半徑的概念，利用產銷平衡方法，考慮三大煤炭調出區晉陜蒙寧、云貴和新疆的不同定位，測算了全國總調運成本最小下的新疆煤炭外運流向、流量及平均運距。

1 經濟輸送半徑的基本概念

當前從經濟輸送半徑角度研究煤炭運輸的較少，相關研究概念包括配送中心服務半徑和貨物運輸經濟服務半徑。例如，江從發、龔國華等認為:配送中心的服務半徑是指配送中心所服務的需求點的覆蓋范圍，主要取決于配送能力和配送需求特征；范月嬌、張爽指出，配送中心服務半徑是指在配送中心所在的區域內，為滿足客戶需求而實現配送服務所形成的地理覆蓋范圍，反映在地理空間上，是以配送中心為基點，與每一方向的客戶形成不規則的多邊形，影響配送中心服務半徑的主要因素一般包括配送中心的客戶分布及服務能力、配送中心自身 “配”和 “送”的能力、配送中心所處的宏觀環境因素等；楊欣則定義了運輸方式的服務半徑，是指在進行物資運輸中，在一定的運輸條件(運網布局、貨物性質、各種運輸方式的技術經濟特性等)下，所選取的運輸方式所能發揮的最佳經濟效益。從這些概念可以看出，服務半徑是經濟效益最大化下的服務范圍。反映在地理空間上，是指以服務源點為近似圓心，向周邊輻射有效范圍的地理影響區域。

借鑒這些概念，結合煤炭運輸的特點和經濟屬性，將煤炭外運的經濟輸送半徑定義為:在一定的煤炭運輸條件 (包括道路交通狀況、運輸網絡布局、煤炭商品特性、道路運輸的技術經濟特性等)下，以及輸入輸出區產量既定和產銷平衡的前提下，全國跨區域總調運成本最小的主要調出區 (晉陜蒙寧、新疆、云貴)煤炭平均輸送距離。就新疆煤炭外運的經濟輸送半徑而言，注意以下兩點:

(1)新疆煤炭外運必須考慮全國的煤炭調運形勢，形成與其他調出區的互補，新疆煤炭經濟輸送半徑是在全國煤炭調運總成本最小、全國范圍內煤炭資源達到最優配置下的新疆煤炭外運平均距離。

(2)這里的經濟輸送半徑的概念不單指一般意義上的運距，而是一個包含煤炭流向、流量選擇在內的立體概念。

2 經濟輸送半徑測算方法及數據來源

2.1 測算方法

根據經濟輸送半徑的基本概念，需要測算全國煤炭資源整體調運成本達到最小時的煤炭調運距離。本文選用典型的產銷平衡運輸模型，來確定主要調出區 (包括新疆)煤炭資源的外運流向和流量，建立如下的調配模型:

式中:目標函數為全國煤炭跨區域調運總成本z最小；

m——煤炭調出區的個數；

n——煤炭調入區的個數；

xij——決策變量，即煤炭調出區i到調入區j的凈調出量；

cij——煤炭調出區i到調入區j的運輸單價，元／t。

ai——某個煤炭調出區i運至所有調入區j的煤炭凈調出量；

bj——某個煤炭調入區j從所有調出區i調入的凈調入量。

考慮到區域間煤炭調運的復雜性及數據的可獲得性，提出以下模型應用的假設:將調出、調入區分為九大區域；區域間調運僅僅考慮鐵路這種運輸方式，兩個區域之間的距離用各自重心城市之間的鐵路最短距離近似代替；不考慮煤炭調運中煤種、煤質的差異。

2.2 數據來源及調整

2.2.1 調運量的確定

根據 《煤炭工業發展 “十二五”規劃》中關于2015年煤炭生產、消費和凈調出 (入)預測的數據，為了所要建立的模型能夠調運平衡，對各調入區的凈調入量作出了適當調整，根據2010年各調入區煤炭的進口量估算2015年各區域的煤炭進口量，在2015年各區域調入量中減去這個進口量，使得全國范圍內煤炭凈調出量與凈調入量平衡。2015年區域凈調入量為:京津冀2.16億t，東北1.77億t，華東7.17億t，中南3.72億t，川渝0.17億t，青甘藏0.13億t。2015年區域凈調出量:晉陜蒙寧14.3億t，云貴0.52億t，新疆0.3億t。

2.2.2 調運重心和運距的確定

為了計算煤炭調出區與調入區間的距離，必須先找出兩區域的重心城市，假定各自重心城市之間的距離即為調出調入區之間的距離。采用重心模型來計算煤炭的調出重心與調入重心。模型中，一般以地圖經緯度來表示重心坐標，公式為:

式中:Xt——研究區域內第t年煤炭的調出重心或調入重心的經度坐標；

Yt——研究區域內第t年煤炭的調出重心或調入重心的緯度坐標；

Cn——第i省的煤炭凈調出量或凈調入量；

Xi、Yi——第i省所在地的經緯度坐標。

表1 各區域煤炭的調出 (入)重心

其中，在具體計算各年煤炭的調出重心或調入重心時，各省的地理坐標擬用各省省會城市所在的地理坐標代替。

根據 《煤炭工業發展 “十二五”規劃》中的2015年各省市區的凈調出 (入)預測數據，利用上述重心模型計算可得出2015年我國煤炭的調出重心和調入重心，其結果如表1所示。

根據表1中的各區域煤炭的調出 (入)重心，由兩區域重心城市間的鐵路最短距離即可測算出兩個區域之間的距離，考慮到青海省黃南藏族自治州無鐵路連通，因此各區域到其距離暫包含公路距離。具體如表2所示。

2.2.3 運價的確定

考慮到區域間煤炭調運普遍運距較長，本研究中假定煤炭資源的跨區域調運主要采用鐵運方式進行，并以當前的鐵路分布網作為可供選擇的運輸路線。同時假定2015年我國鐵路運力已經沒有制約。關于鐵路煤炭運輸單價的計算，參照 《鐵路貨物運價規則》中鐵路煤炭運輸費用計算公式。考慮到目前我國新建鐵路占比較小，忽略新路新價均攤運費，因此最終確定鐵路煤炭運輸的運價公式為運行基價、電氣化附加費、鐵路建設基金之和乘以里程再加上發到基價。我國2009年12月13日起開始執行新的鐵路貨物運價率，規定整車煤炭運輸方式中， 發 到 基 價 為 10.50 元／t， 運 行 基 價0.0537元／t·km，電 氣 化 附 加 費 0.012 元／t·km，鐵路建設基金為0.033元／t·km。再將表2中的各區域間的鐵路運輸距離代入上述公式，即可得到各區域間的鐵路煤炭單位運價，如表3所示。

表2 各區域間的鐵路運輸距離km

表3 各區域間的鐵路煤炭單位運價元／t

3 基于經濟輸送半徑的新疆煤炭流向分析

3.1 基準情景下的新疆煤炭外運流向

以 《煤炭工業發展 “十二五”規劃》中預測的新疆及各省的煤炭調運量為基準情景，利用上面的測算方法和相關數據，采用軟件LINDO6.1求解，全國煤炭跨區域調運方案如表4所示。由表4可見:

(1)當全國范圍內煤炭資源得到最優配置時，即全國煤炭區域間總調運成本達到最優，為2330.53億元，平均運距是1452.87km。

(2)全國煤炭區域間總調運成本達到最小時，預測2015年煤炭調出區域凈調出量15.12億t，其中晉陜蒙寧地區煤炭凈調出量14.3億t，主要調往京津冀、東北、華東和中南地區；云貴地區煤炭凈調出量0.52億t，主要調往中南地區，供應湖南、廣東和廣西等地；新疆地區煤炭凈調出量0.3億t，主要調往川渝和青甘藏地區，供應四川、重慶、青海和甘肅西部等地。煤炭調入區域凈調入量15.12億t，其中京津冀、東北和華東地區煤炭凈調入量11.1億t，主要由 晉 陜 蒙 寧 地 區 供 應， 分 別 為 2.16、1.77、7.17億t；中南地區煤炭凈調入量3.72億t，主要由晉陜蒙寧和云貴地區供應，分別為3.2億t和0.52億t；川渝和青甘藏地區煤炭凈調入量0.3億t，主要由新疆地區供應，分別為0.17億t和0.13億t。

表4 2015年區域間鐵路煤炭調配的優化方案 億t

(3)新疆地區煤炭外運的經濟輸送半徑為3141.13km，集中流向青甘藏和川渝地區，流量分別為0.13億t、0.17億t，總外運成本為96.22億元。

3.2 外運量變化下的新疆煤炭外運流向

考慮到云貴地區的外運潛力和外運流向，假定其外運量不變，并且假定全國總調運量不變，僅僅改變新疆煤炭外運量和晉陜蒙寧外運量，分析新疆地區不同外運量下的外運流向，其平均運距、流向和流量總結如表5所示。

表5 外運量變化下的新疆煤炭外運流向、流量和平均運距

當保持云貴地區煤炭凈調出量不變、改變新疆地區與晉陜蒙寧地區煤炭凈調出量比例時，可以得出以下結論:

(1)情境一中新疆煤炭調出量為0.1億t，僅供青甘藏地區；情境二中新疆煤炭調出量為0.2億t，新疆煤炭供應青甘藏地區、川渝地區，分別為0.13億t、0.07億t；情境三中新疆煤炭供應青甘藏地區、川渝地區和中南地區，分別為0.13億t、0.17億t和0.1億t；情境四中的新疆煤炭供應范圍仍然是青甘藏地區、川渝地區和中南地區，其中前兩者供應量沒有發生改變，調入中南地區煤炭增加為0.2億t；情境五中的新疆煤炭供應流向同情境五，只是調入中南地區煤炭增加為0.3億t。

(2)當增加新疆煤炭外運量時，其平均運距在不斷增加，調出量為0.1億t、0.2億t、0.3億t、0.4億t、0.5億t、0.6億t時的平均運距分別為2647km、2952.2km、3141.13km、3433.35km、3608.68km、3725.57km。

4 結論與建議

按照 《煤炭工業發展 “十二五”規劃》中預測的2015年各省市區的凈調出 (入)數據，新疆煤炭主要流向青甘藏地區、川渝地區，流量分別為0.13億t、0.17億t，平均運距為3141.13km；當外運量增加時，新疆煤炭可以到達中南地區，但是平均運距會大大增加。結合研究結果，提出以下新疆煤炭開發和外運建議:

(1)從短期看，新疆煤炭外運量很難有較大增加，需要合理規劃新疆煤炭產能規模，避免無序發展。

(2)新疆煤炭外運流向以青甘藏、川渝地區為主，需要合理規劃和加快建設通往這些省區的煤運通道。

(3)新疆煤炭外運平均運距一般在3000km以上，為了降低煤炭開發成本，新疆煤炭開發要考慮就地轉化，輸煤、輸電、輸煤化工產品相結合，而且外運應以優質煤為主。

由于煤炭跨區域調運的復雜性，本研究也存在局限性。第一，沒有考慮價格對運輸半徑的影響，從當前來看，新疆煤炭價格遠低于晉陜蒙寧地區，這種差價會擴展新疆煤炭外運的半徑。第二，沒有考慮梯度調運的問題，即新疆滿足晉陜蒙寧的需求，增加晉陜蒙寧的對外調出量。第三，本文中煤炭鐵路運價是根據 《鐵路貨物運價規則》測算的，不包括點裝費等隱性成本，區域間實際單位運價可能高于本文中測算的運價。

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