“双碳”目标下“十四五”特高压规划线路对铁路煤炭运输的影响分析

2021-06-28石腾龙

运输经理世界 2021年34期

石腾龙

[山东能源集团（枣庄）物商有限公司铁运车务段，山东枣庄277000]

0 引言

在第75 届联合国大会上，我国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。这一目标在全球范围内获得了广泛的好评和响应。2020年，中央经济工作会议把实现“碳达峰、碳中和”列为重点任务之一。近年来，我国开始注重环境保护，积极落实全球气候变化战略，促进人类命运共同体的建设。

1 碳达峰和碳中和的概述及必要性

人类活动引发了一些严重的自然灾害，如冰川融化和沙尘暴，气候危机愈演愈烈，波及的范围也越来越广。由于全球变暖，人类面临着许多严酷的环境，如热浪、干旱等。二氧化碳的增加是造成全球变暖的主要因素，因此，降低二氧化碳排放可以保护环境。

《巴黎协定》条约中指出，各国应采取一系列措施减缓全球变暖，降低二氧化碳排放，从而在20世纪后半期达到碳中和。全球变暖带来诸多灾害，气候问题是人类面临的全球性问题，必须采取相应的减排措施。温室气体以二氧化碳为主，减排对减缓全球气候变暖至关重要，应积极开发新的、洁净的能源，控制和降低二氧化碳的排放。从我国来看，实现“碳中和、碳达峰”对我国应对气候变化、推进生态文明建设提出了更高的要求，以促进经济社会发展与生态环境保护的协调发展；从国际看，这一重要宣示显示了我国在全球气候变化、推动可持续发展方面的主动与力量，为世界各国树立了良好的榜样[1]。

2 铁路煤炭运输基本格局及需求分布特点

2.1 基本格局

在我国，消耗的一次性能源中60% 左右都是煤。与此同时，我国的煤矿资源也出现了地区分布不均的特征。山西、陕西、内蒙古是我国煤炭的主要来源。华东、华南等发达地区的煤炭消费量约为总消费量的40%。

长期以来，我国的煤炭运输主要靠铁路运输，占煤炭运输总量的60%，其中，铁水联运和铁路直通是主要运输形式。第一，铁水联运。“三西”地区（甘肃的河西、定西和宁夏的西海固）的煤炭主要由大秦（大同-秦皇岛）、朔黄（河北-黄花）、瓦日（瓦塘-日照市）等主要的煤炭运输通道以及华东、华南的水路运输。水路运输经由“海到河”运输到长江流域。第二，铁路直达。其主要路线有京沪线、京九线、京广线、焦柳线等。

近几年，我国铁路运输中煤炭的比例不断提高。2000年至2011年为迅速增长时期。在宏观经济高速发展的带动下，我国的煤炭产量和消费需求不断增加，从14.1 亿吨增长到38.8 亿吨，年均增长9%。在这段时间里，铁路的煤炭运量以每年11%的速度递增，2011年的运量为22.7 亿吨，超过了同期的煤炭消耗量；2012年至2013年为平稳调整时期。在此期间，我国煤炭消费量持续增加，2013年煤炭产量为39.7 亿吨，消费量42.4 亿吨。然而，由于运输市场的激烈竞争，煤炭运量在2012年第一次出现了下滑，产运率则下降到了0.58；2014 至2016 为急剧下降时期。由于国家宏观经济和能源政策的制约，煤炭消费水平不断下滑，煤炭供求关系日益紧张，供需失衡。2014年，由于煤炭产量的下滑，煤炭运量急剧下降，三年内累计降幅达到18%。产运系数为0.53，较产煤同期减少了14.8 个百分点；2017 至2018年为迅速恢复时期。从2016年10月起，由于下游需求的持续增长，煤矿产量开始逐年上升，在公路治超、环渤海地区禁止汽运煤、公转铁等政策的推动下，煤炭运输继续保持增长态势。2017年，煤炭铁路货运总量为21.55 亿吨，较上年同期增长了13.3%，2018年产运系数更是创历史新高，达到0.65。“公转铁”政策促使煤炭运输从公路改为铁路，铁路市场份额得到了极大提高。

2.2 需求分布特点

铁路煤炭运输市场主要来源于省际的调拨和省内的煤炭运输。由于我国煤炭供需结构的改变以及国家政策的驱动，铁路煤炭运输的需求分配呈现如下特征：

第一，铁路运输的发运需求集中在“三西”地区。2018年铁路煤炭运输总量达23.8 亿吨，其中国家铁路完成16.6 亿吨，其他铁路完成7.2 亿吨。山西、内蒙古、陕西、安徽、河北历年都是位居全国煤炭发送量的前五名。由于“去产能”的原因，安徽省铁路运输需求大幅下降；2018年陕西省的发运量比去年增加了36.63%，增幅最大。“三西”地区的发运量占比从2010年的55%增加到了69.7%，而铁路煤炭运输的需求则进一步集中在山西、陕西、内蒙古。第二，铁路运输向西部地区延伸。根据全国各地（地区内10 万吨以上）煤炭运输的统计资料，比较、分析了2000年至2018年各地区的煤炭运输辐射范围。山西省铁路煤炭发送量最大、辐射范围最广，到达省份在19～24 个之间。2018年山西省到河北、山东的货运总量达到了76.3%。内蒙古辐射范围基本在11 个省左右，其分布较为稳定，主要运输到河北、东北三省、内蒙古，其运输占比分别为25.4%、45.3%、25.9%。陕西和新疆的煤炭运输辐射范围进一步扩展，陕西地区的煤炭输送省份由2000年的9 个增加到了2018年的16 个，相比之下，青海、安徽、江苏等地的辐射区域在逐步减少。第三，煤炭运输目的地主要集中在北部的沿海地区，如河北、山东、辽宁、天津等。2018年，河北、山东、辽宁、天津4 个省的煤炭达到量占全国的55.5%，主要是由于晋陕蒙铁路运输通道将秦皇岛北部、黄骅、日照等沿海港口连接起来，其中河北省的煤炭达到量为5.9 亿吨，占全国的35.74%，比上年增长9110 万吨。

3 “双碳”战略背景下“十四五”特高压建设和规划

全球能源互联网发展合作组织于2021年3月18号在北京举行了“中国碳达峰碳中和成果发布暨研讨会”，并为中国的特高压电网建设提出了建议。第一阶段：2030年前尽早达峰，2025年电力率先实现碳达峰，峰值45 亿吨，2028年能源和全社会实现碳达峰，峰值分别为102 亿吨、109 亿吨。第二阶段：2030～2050年加速脱碳，2050年实现电力近零排放，能源和全社会碳排放分别降至18 亿吨、14 亿吨，相比峰值下降80%、90%。第三阶段：2050～2060年全面中和，争取2055年实现全社会碳排放净零，2060 之前实现碳中和目标。

“十四五”规划有11 条特高压线路，其中5 条在建，6 条规划，2 条直流，9 条交流。“十四五”末，铁路预计开通31 条线路，按照交付地点的不同，以蒙东为起点的4 条、以蒙西晋北陕北地区为起点的7 条、以新疆甘肃青海为起点的6 条、以四川云南为起点的10 条、以晋中南为起点1 条、以河南为起点1 条、以皖南为起点1 条、以浙北为起点1 条。从区域上看，华北地区有2 条、华东地区有17 条、华南地区有11 条、西南地区有1 条。最大输送总能力达9200 万千瓦，再加上20 条已投入使用的线路，其最大输送总能力达2.409 亿千瓦。根据每条特高压线路大致3年的平均建设周期，预测其投入使用的时间。

4 “十四五”特高压线路对煤炭需求替代量预测

“十四五”期间，随着我国电力水平的不断提高，燃煤电厂的用电量有望下降。“十四五”期间，我国电力煤炭供需结构不会有太大改变，2021年电力消耗达到2015～2019年的最低点。

第一，对“十四五”期间特高压线路的输电利用率维持2018年和2019年实际水平进行模拟预测。将31条电力线路按受端省进行归类、汇总，得到受端省燃煤电厂用煤的替代量总表。“十四五”期间，受端省特高压输电能力保持在2018年、2019年的实际利用率水平，2022～2025年受端省电力行业的煤炭需求总替代量分别为1.94 亿吨、2.33 亿吨、2.34 亿吨、2.32 亿吨。山东省是最大的火电替代省，其替代量为3911 万吨，替代量最低的河北省为92 万吨。第二，根据“十四五”期间特高压输电容量，按照设计能力满额输送进行模拟预测。将31 条电力线路按受端省进行归类、汇总，得到受端省燃煤电厂用煤的替代量总表。根据“十四五”期间特高压线路输电量按照设计能力满额输送进行模拟预测，受端省电力系统在2021～2025年的总替代量分别为5.82 亿吨、6.01 亿吨、7.45 亿吨、7.38 亿吨、7.30 亿吨。预计2025年受端省火电煤炭替代量最高的省份是山东省，其替代量为1.24 亿吨，天津市为1446 万吨。

5 “十四五”特高压对铁路煤炭运输的影响

以2019年、2025年我国超高压煤炭的替代率和轨道交通的消耗量为基础，对我国铁路运输中超高压煤的替代率进行了测算。可以看出，超高压主机省的煤炭替代及轨道交通消耗占15.21%，而第一阶段的煤炭替代和轨道交通消耗占20.54%，说明超高压对铁路运输的影响正在逐步增大。

第一，特高压替代煤的数量每年都在增长。在“十四五”期间，以受端省输电能力仍保持在2018年和2019年实际输出率的前提下，预计2022～2025年，受端省电力的总替代量将分别达到1.94 亿吨、2.33 亿吨、2.34 亿吨、2.32 亿吨。“十四五”期间，根据特高压输电容量的满负荷情况，预计2022～2025年，受端省燃煤电厂的总替代量将分别达到6.01 亿吨、7.45 亿吨、7.38 亿吨、7.30 亿吨。

第二，特高压对我国东部沿海省份形成了更大的替代效应，而对“两湖一江”（湖北、湖南、江西）区域的替代效应则相对薄弱。“十四五”末期，我国东南沿海各省的特高压替代煤炭总量将达到16832 万吨，约占全国总替代量的73%，而“两湖一江”地区的替代量将达到3066 万吨，约占全国总替代量的13%。

第三，超高压对煤炭运输产生了较大影响。预计到2025年，受援省的煤炭替代和铁路运输将由15.21% 增加到20.54%。可见，特高压在煤炭运输中的作用正在逐渐增强[2]。

6 实现碳达峰和碳中和的根本途径

第一，优化运输结构，扩大煤炭运输的市场份额。随着“双碳”发展战略的实施，特高压输电线路对煤炭的替代作用日益显著，全国煤炭运输总量将在稳定的基础上逐渐降低。“双碳”发展战略将继续加强环保要求，而道路交通的不利影响也会越来越明显。今后，煤炭资源的开采、消费和运输将会受到限制，必须强化铁路运输的优势，发展煤炭运输。

第二，通过对铁路运输组织的优化，实现污水处理与直通的最佳比例。在“双碳”的大环境下，我国煤炭消费的增长速度将逐渐减缓，清洁能源的替代作用将更为明显。沿海地区因其得天独厚的海上优势，适合以“铁路+海上”的方式运输煤炭。“两湖一江”区域作为内陆地区，在测算综合运输成本和运输时间受限的前提下，提出了增加铁路直达运输比重的建议。

第三，改革铁路运输模式，发展集装箱。在“双碳”的大背景下，我国对铁路运输的需求将会越来越大。因此，应重点发展无专用线的散煤，以高货值的块煤、焦炭、兰炭等煤类为主，发展敞顶箱运输，从而实现铁路运输的创新。

6.1 大力推动清洁能源的发展

在科技日新月异的今天，新能源是热门话题。目前的交通和工业发展，主要还是依赖传统的能源，政府应对此进行改革，推动新能源的利用，从而达到减排的目的。西部和北部的太阳能、风能，西北的水力发电项目等，都应加速建设，并根据地域特点，积极探索新的发电模式。逐步以新型能源取代传统的矿物能源，减少燃煤发电的能耗，促进绿色节能技术的发展，改善和优化钢铁、化工等传统工艺，开发低碳节能技术，优化工业结构，提升节能效益。逐步采用洁净能源替代石油和天然气，采用新设备、新方法，以达到控制排放的目的[3]。

6.2 加快发展特高压电网

加快特高压网络的建设，是我国电力系统建设的重要方面，也是实现碳达峰、碳中和的重要手段。特高压技术在我国尚属首创，它能有效实现长距离、大带宽和低损失。通过加强特高压的建设，引入新材料，可以保证电网的安全，既能发展智能电网，又能促进碳峰和碳中和。在不同行业中，最大限度地使用互联网降低二氧化碳排放量。

6.3 宣传和落实碳达峰、碳中和政策

政府有关部门应积极向企业和个人宣传有关碳达峰和碳中和的相关政策，使他们充分认识并采取相应的措施。企业要通过优化工业结构降低二氧化碳的排放量。要推动“两个替代”：在能源生产环节以太阳能、风能、水能等清洁能源替代化石能源发电；在能源消费环节以电代煤、以电代油、以电代气、以电代柴，牢记并贯彻落实习近平总书记关于“四个革命、一个协作”的思想，以零碳为能源系统的革命目标，推动绿色、低碳、可持续发展。