多式联运下我国煤炭调运问题的实证研究

摘要

煤炭长期占据着我国能源产销的主体地位。由于煤炭资源分布不均及产消地分离，煤炭运输对我国社会经济的平稳运行与发展起着不可忽视的作用。随着我国在世界经济循环体系中作用与地位的变化，我国能源尤其是煤炭市场受国内外各种因素的冲击将呈现更大、更频繁的波动性。我国综合交通运输体系的建设与铁路等部门体制的改革也将给煤炭运输格局带来新的变化。有鉴于此，本文在我国既有煤炭调运格局的基础上，针对未来我国煤炭运输的发展以及当前煤炭运输中亟需研究和解决的理论与方法论问题，研究了煤炭调运中涉及的一些具有较大实践意义的问题。本文的主要工作包括以下几方面。
　　(1)从我国煤炭的生产、消费与进出口统计数据出发，分析了我国近年能源产消结构及其演变过程;基于煤炭生产消费分布现状，分析了我国煤炭调运格局与煤炭运输方式;结合我国有关部门提出的能源发展规划，分析了我国煤炭多式联运中存在的一些问题。
　　调研结果表明，我国煤炭生产分布集中于内蒙古、山西、陕西三省，2015年占全国总产量的63％以上;煤炭进口来源以印尼、澳大利亚等国为主，进口区域主要有泛珠三角、长三角和环渤海等区域。我国煤炭消费地主要有山东、山西、内蒙古、河北、江苏、河南、陕西等工业大省，其中山东、江苏、河南三省的煤炭调入量最大;煤炭调运格局总体为“西煤东运、北煤南运”。以铁路和铁水联运为主要形式，形成了六大煤炭运输通道。目前我国煤炭现代运输中还存在一些问题，包括我国骨干货运网络运输能力与煤炭调运需求不匹配、煤炭调运方式结构不合理、煤炭价格中物流成本过高使煤炭调运体系存在较大优化潜力等。
　　(2)分析了铁路运输、铁水联运及进口煤炭费用构成，构造了基于煤炭流通全生命周期的广义费用函数，建立了基于随机效用理论的煤炭调运路径竞争力模型。以华中地区煤炭调运问题为背景，分析了不同煤炭调运路径的竞争力，研究了煤炭坑口价格以及运输费率对调运路径竞争力的影响程度和替代范围。
　　研究表明，煤炭坑口价从150元/吨增加至600元/吨时，蒙西、山西和陕西煤炭在华中地区的市场分担率降幅分别达到30％、33％和35％。铁水联运模式对煤炭生产地的坑口价格的敏感性高于铁路运输;在不同煤炭生产消费地区，调运路径的竞争力对煤炭坑口价的敏感程度也存在显著差异。进口煤炭市场更多依赖水运，国内煤炭则受铁路运输价格和能力影响更大。
　　(3)在分析煤炭动态定价的基础上，建立了区域煤炭调运策略双层优化模型。上层模型建立了动态坑口价格和考虑消费者竞争行为的煤炭调运优化模型，确定煤炭生产地和消费地的煤炭调运方案;下层模型建立了煤炭运输网络分配优化模型，确定煤炭调运最优路径。论文提出了遗传算法、Floyd算法和Frank-Wolfe算法相结合的求解算法。以我国煤炭调运网络为背景，研究了固定价格、线性动态价格和S型动态价格下煤炭调运方案和路径选择策略的变化，并重点分析了煤炭价格、运输费率、联运形式对跨区域煤炭调运格局的影响。
　　研究表明，随着煤炭调出地区供销比的增加，煤炭流通总费率在动态价格机制下较固定价格机制下降快，而S型动态价格机制下煤炭流通总费率下降更快。动态价格机制下消费者的购煤价格低于固定价格机制;考虑消费者竞争行为时，煤炭运输总费率较系统优化更低。铁水联运市场对转运距离变化敏感，而煤炭流通生命周期总费用对转运距离变化的敏感性较低。
　　(4)以蒙西华中运煤通道建设为背景，利用煤炭调运策略双层优化模型，定量研究了蒙西华中铁路通道建设对我国煤炭调运格局、煤炭运输路径流量分配的具体影响;分析了运输费用、调运方案与各方式运输量的互动关系。
　　研究表明，蒙华通道建设可改善两湖一江地区能源的供需平衡程度;在各省份煤炭需求总量不变的前提下，湖北、湖南、安徽等内陆省份的煤炭调入量均有所增加，而广东、福建等省份的煤炭进口量有所增加。铁路通道建设可有效降低了两湖一江地区的煤炭物流成本;蒙西华中通道开通后，物流总费率较高地区的面积明显减少，而总费率较低地区的面积比例则明显增加。蒙西华中煤运通道建设提升了铁路的吸引力，铁路总周转量有所增加，铁路与内河的联运分担率比蒙西华中煤运通道开通前略低。蒙西华中煤运通道开通后，中部腹地的煤炭需求通过铁路得到满足，比起建设前的铁水联运、进口煤等方式，煤炭物流费用显著降低;同时，内蒙古自治区、山西省的煤炭腹地销售范围有所缩小，陕西省的煤炭市场腹地范围有所增大，新疆地区煤炭市场腹地变化不大。

目录

声明

致谢

摘要

图形目录

表格目录

1绪论

1．1研究背景及意义

1．2研究内容

1．3技术路线与论文结构

2国内外既有研究综述

2．1既有研究成果

2．2既有研究中值得深化研究的问题

2．3本章小结

3我国煤炭运输格局分析

3．1我国能源产消结构及其演变

3．1．1能源生产现状

3．1．2能源消费现状

3．1．3能源进出口现状

3．1．4主要国家能源结构对比

3．2煤炭供需现状及发展趋势

3．2．1煤炭生产现状

3．2．2煤炭消费现状

3．2．3煤炭进出口现状

3．2．4我国煤炭能源发展形势

3．3煤炭调运基本格局

3．3．1煤炭调出调入分析

3．3．2煤炭调运流向

3．3．3主要煤炭运输通道

3．4煤炭运输方式及其结构

3．4．1铁路煤炭运输

3．4．2港口煤炭运输

3．4．3公路煤炭运输

3．5煤炭多式联运中存在的问题

4不同联运方式下煤炭调运路径的竞争力分析

4．1问题描述

4．2模型构建

4．3案例分析

4．3．1案例基本参数

4．3．2不同运输方式下的煤炭消费价格

4．3．3煤炭坑口价对调运路径竞争力的影响分析

4．3．4运输费率对铁水联运竞争力的影响分析

4．4本章小结

5多式联运下区域煤炭调运策略的影响因素研究

5．1问题背景

5．2问题描述

5．3多式联运下煤炭调运策略双层规划模型

5．3．1煤炭坑口价格的确定

5．3．2考虑煤炭动态定价的煤炭调运组织优化模型

5．3．3多式联运组织下煤炭运输网络分配优化模型

5．4求解算法

5．4．1模型求解思路

5．4．2求解算法设计

5．5多式联运组织下我国煤炭调运方案影响因素分析

5．5．1案例基本参数

5．5．2我国煤炭调运方案分析

5．5．3煤炭供销比对调运策略的影响

5．5．4煤炭价格对调运策略的影响

5．5．5运输费率对调运策略的影响

5．5．6转运距离对调运策略的影响

5．6本章小结

6能源通道建设对煤炭调运格局的影响研究

6．1概述

6．2蒙西华中运煤通道对调运格局的影响

6．2．1建设前后单位费用对比

6．2．2建设前后调运方案对比

6．2．3建设后节约总费用分析

6．2．4促进多式联运发展的策略分析

6．3蒙西华中运煤通道对路径分配的影响

6．3．1 S型涨价机制(用户均衡)下铁路分配结果差异

6．3．2 S型涨价机制(用户均衡)下生命周期流通总费率空间分布差异

6．3．3 S型涨价机制(用户均衡)下港口吞吐量与货运周转量

6．3．4 S型涨价机制(用户均衡)下的港口吞吐量分布建成前后对比

6．3．5铁水联运分担率及敏感性

6．4本章小结

7结论与展望

7．1主要工作及结论

7．2主要创新点

7．3研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读学位期间取得的研究成果

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