基于经济输送半径的新疆煤炭外运流向研究＊

吕 涛 刘 风 王 政 方美琴

(中国矿业大学管理学院，江苏省徐州市，221116)

新疆煤炭资源丰富，预测资源储备量高达2.19万亿t，占中国预测煤炭资源总量的40%。随着国家煤炭开发战略的西移，新疆也将从煤炭供应的替补位置转换为主力位置，新疆生产的煤炭除少部分在本地消化外，相当大比例的煤炭需要向疆外输出，新疆煤炭外运也因此成为相关政府、企业、学者关注的焦点。例如，刘建军测算了新疆煤炭外运的平均运距，在理论上确定了疆煤外运范围；叶佩鑫指出，疆煤外运可至甘肃、四川、重庆、青海、湖北、湖南、江西等煤炭消费地区；张博则根据新疆煤炭资源特点，给出了 “一主两翼”铁路干线煤炭外运量的分配表，指出到2020年新疆铁路煤炭外运量将达到1.65亿t，其中兰新铁路线外运1.2亿t，临哈铁路外运0.2亿t，鄯善-敦煌-格尔木铁路外运0.25亿t。本文基于经济输送半径的概念，利用产销平衡方法，考虑三大煤炭调出区晋陕蒙宁、云贵和新疆的不同定位，测算了全国总调运成本最小下的新疆煤炭外运流向、流量及平均运距。

1 经济输送半径的基本概念

当前从经济输送半径角度研究煤炭运输的较少，相关研究概念包括配送中心服务半径和货物运输经济服务半径。例如，江从发、龚国华等认为:配送中心的服务半径是指配送中心所服务的需求点的覆盖范围，主要取决于配送能力和配送需求特征；范月娇、张爽指出，配送中心服务半径是指在配送中心所在的区域内，为满足客户需求而实现配送服务所形成的地理覆盖范围，反映在地理空间上，是以配送中心为基点，与每一方向的客户形成不规则的多边形，影响配送中心服务半径的主要因素一般包括配送中心的客户分布及服务能力、配送中心自身 “配”和 “送”的能力、配送中心所处的宏观环境因素等；杨欣则定义了运输方式的服务半径，是指在进行物资运输中，在一定的运输条件(运网布局、货物性质、各种运输方式的技术经济特性等)下，所选取的运输方式所能发挥的最佳经济效益。从这些概念可以看出，服务半径是经济效益最大化下的服务范围。反映在地理空间上，是指以服务源点为近似圆心，向周边辐射有效范围的地理影响区域。

借鉴这些概念，结合煤炭运输的特点和经济属性，将煤炭外运的经济输送半径定义为:在一定的煤炭运输条件 (包括道路交通状况、运输网络布局、煤炭商品特性、道路运输的技术经济特性等)下，以及输入输出区产量既定和产销平衡的前提下，全国跨区域总调运成本最小的主要调出区 (晋陕蒙宁、新疆、云贵)煤炭平均输送距离。就新疆煤炭外运的经济输送半径而言，注意以下两点:

(1)新疆煤炭外运必须考虑全国的煤炭调运形势，形成与其他调出区的互补，新疆煤炭经济输送半径是在全国煤炭调运总成本最小、全国范围内煤炭资源达到最优配置下的新疆煤炭外运平均距离。

(2)这里的经济输送半径的概念不单指一般意义上的运距，而是一个包含煤炭流向、流量选择在内的立体概念。

2 经济输送半径测算方法及数据来源

2.1 测算方法

根据经济输送半径的基本概念，需要测算全国煤炭资源整体调运成本达到最小时的煤炭调运距离。本文选用典型的产销平衡运输模型，来确定主要调出区 (包括新疆)煤炭资源的外运流向和流量，建立如下的调配模型:

式中:目标函数为全国煤炭跨区域调运总成本z最小；

m——煤炭调出区的个数；

n——煤炭调入区的个数；

xij——决策变量，即煤炭调出区i到调入区j的净调出量；

cij——煤炭调出区i到调入区j的运输单价，元／t。

ai——某个煤炭调出区i运至所有调入区j的煤炭净调出量；

bj——某个煤炭调入区j从所有调出区i调入的净调入量。

考虑到区域间煤炭调运的复杂性及数据的可获得性，提出以下模型应用的假设:将调出、调入区分为九大区域；区域间调运仅仅考虑铁路这种运输方式，两个区域之间的距离用各自重心城市之间的铁路最短距离近似代替；不考虑煤炭调运中煤种、煤质的差异。

2.2 数据来源及调整

2.2.1 调运量的确定

根据 《煤炭工业发展 “十二五”规划》中关于2015年煤炭生产、消费和净调出 (入)预测的数据，为了所要建立的模型能够调运平衡，对各调入区的净调入量作出了适当调整，根据2010年各调入区煤炭的进口量估算2015年各区域的煤炭进口量，在2015年各区域调入量中减去这个进口量，使得全国范围内煤炭净调出量与净调入量平衡。2015年区域净调入量为:京津冀2.16亿t，东北1.77亿t，华东7.17亿t，中南3.72亿t，川渝0.17亿t，青甘藏0.13亿t。2015年区域净调出量:晋陕蒙宁14.3亿t，云贵0.52亿t，新疆0.3亿t。

2.2.2 调运重心和运距的确定

为了计算煤炭调出区与调入区间的距离，必须先找出两区域的重心城市，假定各自重心城市之间的距离即为调出调入区之间的距离。采用重心模型来计算煤炭的调出重心与调入重心。模型中，一般以地图经纬度来表示重心坐标，公式为:

式中:Xt——研究区域内第t年煤炭的调出重心或调入重心的经度坐标；

Yt——研究区域内第t年煤炭的调出重心或调入重心的纬度坐标；

Cn——第i省的煤炭净调出量或净调入量；

Xi、Yi——第i省所在地的经纬度坐标。

表1 各区域煤炭的调出 (入)重心

其中，在具体计算各年煤炭的调出重心或调入重心时，各省的地理坐标拟用各省省会城市所在的地理坐标代替。

根据 《煤炭工业发展 “十二五”规划》中的2015年各省市区的净调出 (入)预测数据，利用上述重心模型计算可得出2015年我国煤炭的调出重心和调入重心，其结果如表1所示。

根据表1中的各区域煤炭的调出 (入)重心，由两区域重心城市间的铁路最短距离即可测算出两个区域之间的距离，考虑到青海省黄南藏族自治州无铁路连通，因此各区域到其距离暂包含公路距离。具体如表2所示。

2.2.3 运价的确定

考虑到区域间煤炭调运普遍运距较长，本研究中假定煤炭资源的跨区域调运主要采用铁运方式进行，并以当前的铁路分布网作为可供选择的运输路线。同时假定2015年我国铁路运力已经没有制约。关于铁路煤炭运输单价的计算，参照 《铁路货物运价规则》中铁路煤炭运输费用计算公式。考虑到目前我国新建铁路占比较小，忽略新路新价均摊运费，因此最终确定铁路煤炭运输的运价公式为运行基价、电气化附加费、铁路建设基金之和乘以里程再加上发到基价。我国2009年12月13日起开始执行新的铁路货物运价率，规定整车煤炭运输方式中， 发 到 基 价 为 10.50 元／t， 运 行 基 价0.0537元／t·km，电 气 化 附 加 费 0.012 元／t·km，铁路建设基金为0.033元／t·km。再将表2中的各区域间的铁路运输距离代入上述公式，即可得到各区域间的铁路煤炭单位运价，如表3所示。

表2 各区域间的铁路运输距离km

表3 各区域间的铁路煤炭单位运价元／t

3 基于经济输送半径的新疆煤炭流向分析

3.1 基准情景下的新疆煤炭外运流向

以 《煤炭工业发展 “十二五”规划》中预测的新疆及各省的煤炭调运量为基准情景，利用上面的测算方法和相关数据，采用软件LINDO6.1求解，全国煤炭跨区域调运方案如表4所示。由表4可见:

(1)当全国范围内煤炭资源得到最优配置时，即全国煤炭区域间总调运成本达到最优，为2330.53亿元，平均运距是1452.87km。

(2)全国煤炭区域间总调运成本达到最小时，预测2015年煤炭调出区域净调出量15.12亿t，其中晋陕蒙宁地区煤炭净调出量14.3亿t，主要调往京津冀、东北、华东和中南地区；云贵地区煤炭净调出量0.52亿t，主要调往中南地区，供应湖南、广东和广西等地；新疆地区煤炭净调出量0.3亿t，主要调往川渝和青甘藏地区，供应四川、重庆、青海和甘肃西部等地。煤炭调入区域净调入量15.12亿t，其中京津冀、东北和华东地区煤炭净调入量11.1亿t，主要由 晋 陕 蒙 宁 地 区 供 应， 分 别 为 2.16、1.77、7.17亿t；中南地区煤炭净调入量3.72亿t，主要由晋陕蒙宁和云贵地区供应，分别为3.2亿t和0.52亿t；川渝和青甘藏地区煤炭净调入量0.3亿t，主要由新疆地区供应，分别为0.17亿t和0.13亿t。

表4 2015年区域间铁路煤炭调配的优化方案 亿t

(3)新疆地区煤炭外运的经济输送半径为3141.13km，集中流向青甘藏和川渝地区，流量分别为0.13亿t、0.17亿t，总外运成本为96.22亿元。

3.2 外运量变化下的新疆煤炭外运流向

考虑到云贵地区的外运潜力和外运流向，假定其外运量不变，并且假定全国总调运量不变，仅仅改变新疆煤炭外运量和晋陕蒙宁外运量，分析新疆地区不同外运量下的外运流向，其平均运距、流向和流量总结如表5所示。

表5 外运量变化下的新疆煤炭外运流向、流量和平均运距

当保持云贵地区煤炭净调出量不变、改变新疆地区与晋陕蒙宁地区煤炭净调出量比例时，可以得出以下结论:

(1)情境一中新疆煤炭调出量为0.1亿t，仅供青甘藏地区；情境二中新疆煤炭调出量为0.2亿t，新疆煤炭供应青甘藏地区、川渝地区，分别为0.13亿t、0.07亿t；情境三中新疆煤炭供应青甘藏地区、川渝地区和中南地区，分别为0.13亿t、0.17亿t和0.1亿t；情境四中的新疆煤炭供应范围仍然是青甘藏地区、川渝地区和中南地区，其中前两者供应量没有发生改变，调入中南地区煤炭增加为0.2亿t；情境五中的新疆煤炭供应流向同情境五，只是调入中南地区煤炭增加为0.3亿t。

(2)当增加新疆煤炭外运量时，其平均运距在不断增加，调出量为0.1亿t、0.2亿t、0.3亿t、0.4亿t、0.5亿t、0.6亿t时的平均运距分别为2647km、2952.2km、3141.13km、3433.35km、3608.68km、3725.57km。

4 结论与建议

按照 《煤炭工业发展 “十二五”规划》中预测的2015年各省市区的净调出 (入)数据，新疆煤炭主要流向青甘藏地区、川渝地区，流量分别为0.13亿t、0.17亿t，平均运距为3141.13km；当外运量增加时，新疆煤炭可以到达中南地区，但是平均运距会大大增加。结合研究结果，提出以下新疆煤炭开发和外运建议:

(1)从短期看，新疆煤炭外运量很难有较大增加，需要合理规划新疆煤炭产能规模，避免无序发展。

(2)新疆煤炭外运流向以青甘藏、川渝地区为主，需要合理规划和加快建设通往这些省区的煤运通道。

(3)新疆煤炭外运平均运距一般在3000km以上，为了降低煤炭开发成本，新疆煤炭开发要考虑就地转化，输煤、输电、输煤化工产品相结合，而且外运应以优质煤为主。

由于煤炭跨区域调运的复杂性，本研究也存在局限性。第一，没有考虑价格对运输半径的影响，从当前来看，新疆煤炭价格远低于晋陕蒙宁地区，这种差价会扩展新疆煤炭外运的半径。第二，没有考虑梯度调运的问题，即新疆满足晋陕蒙宁的需求，增加晋陕蒙宁的对外调出量。第三，本文中煤炭铁路运价是根据 《铁路货物运价规则》测算的，不包括点装费等隐性成本，区域间实际单位运价可能高于本文中测算的运价。

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