中國電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型優(yōu)化

蔣瓊瑤

摘 要：電煤作為基礎(chǔ)性能源，對一個國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展至關(guān)重要。在研究中國電煤運(yùn)輸現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，利用一般轉(zhuǎn)運(yùn)模型，同時結(jié)合中國電煤運(yùn)輸現(xiàn)狀，對電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型進(jìn)行優(yōu)化。創(chuàng)新處在于利用求解轉(zhuǎn)運(yùn)模型時，將所有電煤需求點(diǎn)均視為中轉(zhuǎn)站，除沿海城市“緩沖儲存量”不為0外，其他需求點(diǎn)“緩沖儲存量”均為0。通過電煤轉(zhuǎn)運(yùn)建模，能指導(dǎo)中國電煤轉(zhuǎn)運(yùn)，增加企業(yè)收益，應(yīng)對宏觀環(huán)境挑戰(zhàn)，緩解運(yùn)輸瓶頸。

關(guān)鍵詞：電煤轉(zhuǎn)運(yùn)；模型優(yōu)化；緩沖儲存量

中圖分類號：F2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.03.003

0 引言

當(dāng)前，中國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行處在合理區(qū)間，表現(xiàn)為緩中趨穩(wěn)、穩(wěn)中求進(jìn)勢頭。研究表明，在我國，經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度主要取決于工業(yè)生產(chǎn)，而工業(yè)生產(chǎn)總值離不開能源消耗。由此可見，能源保障是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵所在。眾所周知，“富煤、少油、貧氣”是中國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，煤炭在我國儲存量最高，現(xiàn)階段我國最主要的能源就是煤炭。Amanda Saint在文獻(xiàn)[1]中指出由于日益增長的能源需求，人類不得不繼續(xù)焚燒化石燃料。雖然可再生能源以穩(wěn)定的比例逐年增長，但是煤炭仍然是世界上最主要的化石發(fā)電能源。然而，我國煤炭資源先天稟賦與煤炭需求呈現(xiàn)嚴(yán)重失衡。Zhang， F.； Bai， J.； Wang， N.在文獻(xiàn)[2]指出煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)區(qū)域分布不平衡，決定電煤運(yùn)輸趨勢為“北煤南運(yùn)，西煤東運(yùn)”。 Tao， S.； Ren， W.； Sun， K. 等在文獻(xiàn)[3]中，比較能源從西部運(yùn)輸?shù)綎|部的各種方式，得出我國煤炭運(yùn)輸主要有四種方式：一是公路運(yùn)輸，主要是煤炭短距離運(yùn)輸。二是鐵路運(yùn)輸，鐵路運(yùn)輸具備一次運(yùn)量大，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，是煤炭運(yùn)輸?shù)牧硪环N方式，但是鐵路實(shí)施客貨兩運(yùn)，煤炭運(yùn)量增加，給鐵路帶來不小壓力。三是鐵水聯(lián)運(yùn)，水運(yùn)具有運(yùn)量較大，成本較低，污染較小、安全系數(shù)高，但時間長的特點(diǎn)。借助于鐵路運(yùn)輸快的特點(diǎn)，多數(shù)情況下，煤炭運(yùn)輸采用鐵水聯(lián)運(yùn)方式，其缺點(diǎn)是，在煤炭運(yùn)輸過程中往往存在一定車流徑路。四是管道運(yùn)輸，管道運(yùn)輸具有造價低，低耗能的特點(diǎn)，但建設(shè)運(yùn)輸有限，推廣較慢。

由此，建立合適的電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型，有效規(guī)劃電煤運(yùn)輸路線，調(diào)高鐵路水路運(yùn)輸能力，完善中國電煤轉(zhuǎn)運(yùn)體系將有效平衡煤炭運(yùn)輸。

1 中國電煤供求分析

中國是世界煤炭儲量最大的國家，煤炭在全國分布不均。電煤供給結(jié)構(gòu)整體特點(diǎn)是——西多東少，北富南貧，即：電煤主要分布地區(qū)以西部北方為主，東部南方相對匱乏。我國電煤生產(chǎn)主要集中在東北地區(qū)、西北地區(qū)、西南地區(qū)以及華北地區(qū)幾個區(qū)域。東北區(qū)域電煤是以黑龍江雞西煤礦為代表，西北電煤主要是新疆維吾爾自治區(qū)煤炭生產(chǎn)、山西、陜西以及內(nèi)蒙古西部地區(qū)，西南地區(qū)包括四川、貴州、云南三省是電煤生產(chǎn)最主要區(qū)域，華北地區(qū)煤炭主要產(chǎn)地是河北、河南、安徽三省。因此，本文研究將山西、陜西、內(nèi)蒙古、河北、云南、貴州及安徽作為我國電煤產(chǎn)地。

2 電煤轉(zhuǎn)運(yùn)建模

運(yùn)輸規(guī)劃是一類常見而且極為特殊的線性規(guī)劃問題。它最早是從物資調(diào)運(yùn)工作中提出來的，是物流優(yōu)化管理的重要內(nèi)容之一。運(yùn)輸問題是根據(jù)物流系統(tǒng)要求的服務(wù)水平和可以接受的物流成本，考慮如何選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸方式（一種或者多種聯(lián)運(yùn)）。本文主要是研究中國電煤運(yùn)輸下的轉(zhuǎn)運(yùn)問題，因此轉(zhuǎn)運(yùn)問題屬于特殊的線性規(guī)劃。轉(zhuǎn)運(yùn)模型是運(yùn)輸問題之一，其背景是：在運(yùn)輸問題中，由于地理、交通等因素的影響，商品的運(yùn)輸時經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，亦即商品從產(chǎn)地運(yùn)出，到達(dá)最終銷地之前，其中間經(jīng)過另外一些地方（產(chǎn)地或銷地），這樣往往能取得更好的調(diào)運(yùn)結(jié)果。在本文轉(zhuǎn)運(yùn)問題中，允許電煤運(yùn)往其他任何中轉(zhuǎn)港，然后再運(yùn)往任一銷地，有其他銷地需求的商品經(jīng)它轉(zhuǎn)運(yùn)而調(diào)出。當(dāng)電煤調(diào)出量大于電煤調(diào)入量時，該地就是一個真正的電煤產(chǎn)地；而當(dāng)電煤調(diào)出量小于電煤調(diào)入量時，該地就是一個真正的電煤銷地；而當(dāng)電煤調(diào)出量等于電煤調(diào)入量時，則該地是一個中轉(zhuǎn)地。同時為使轉(zhuǎn)運(yùn)能夠順利進(jìn)行，對每個電煤產(chǎn)地的供應(yīng)量和每個電煤銷地的需求量增加一個“緩沖儲存量”，一般可取這個運(yùn)輸問題的供應(yīng)量，即假設(shè)所有的商品都先集中運(yùn)往某地，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。在本文中，電煤從產(chǎn)地到銷地的“緩沖儲存量”即各需求地區(qū)需求量。

3 電煤轉(zhuǎn)運(yùn)建模

3.1 電煤轉(zhuǎn)運(yùn)建模假設(shè)

電煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)較為復(fù)雜，在進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)研究時，做出如下假設(shè)：

（1）假設(shè)所有省市電煤供給點(diǎn)都可以按照省會中心來加以簡化。

（2）假設(shè)煤炭的供應(yīng)量總能夠滿足煤炭的需求量。

（3）假設(shè)煤炭價格的波動對于煤炭需求沒有影響。

（4）假設(shè)鐵路，港口運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)價為定值，短期內(nèi)運(yùn)輸價格不隨時間變動。

（5）假設(shè)忽略煤炭庫存對于總成本的影響。

（6）假設(shè)運(yùn)輸?shù)臅r間總能滿足電廠對于煤炭運(yùn)輸?shù)臅r間要求。

（7）設(shè)鐵路和海運(yùn)的運(yùn)量限制短期內(nèi)不發(fā)生巨大變化。

（8）假設(shè)電煤供應(yīng)與電煤需求信息對稱。

（9）假設(shè)所有運(yùn)輸量都為非負(fù)。

3.2 電煤轉(zhuǎn)運(yùn)建模參數(shù)說明

對于煤炭運(yùn)輸而言其主要的成本就在于運(yùn)輸費(fèi)用，所以我們在設(shè)置目標(biāo)函數(shù)時為總的運(yùn)輸費(fèi)用最小，在這里我們討論的是一種帶港口吞吐量限制，鐵路運(yùn)量限制的電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型。運(yùn)輸費(fèi)用由兩部分構(gòu)成：電煤從產(chǎn)地到中轉(zhuǎn)站運(yùn)費(fèi)以及電煤由中轉(zhuǎn)站到需求地運(yùn)費(fèi)。

設(shè)電煤產(chǎn)地為Ai，i=1，2，…，n，且Ai的年產(chǎn)量ai；電煤需求省為Bj，j=1，2，…，m，且Bj點(diǎn)的電煤發(fā)電量為bj；沿海港口為Ck，k=1，2，…，p且Ck的港口煤炭吞吐量為ck；鐵路線為Dl，每條鐵路線的運(yùn)量為dl。

變量設(shè)置：

Xij從電煤產(chǎn)地i到電煤需求省j的運(yùn)輸量

Xik從電煤產(chǎn)地i到電煤需求省k的運(yùn)輸量

Xkj從沿海港口k到電煤需求省j的運(yùn)輸量

符號說明：

Cij從電煤產(chǎn)地i到電煤需求省j的運(yùn)輸費(fèi)用

Cik從電煤產(chǎn)地i到沿海港口k的運(yùn)輸費(fèi)用

Ckj從沿海港口k到電煤需求省j的運(yùn)輸費(fèi)用

3.3 電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型

一般地，電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型是將運(yùn)輸成本作為目標(biāo)函數(shù)，然后對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行規(guī)劃求解。那么，在此，電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型見公式：

第一部分表示電煤利用火車直達(dá)運(yùn)輸，第二部分是電煤通過鐵路直達(dá)至港口，再經(jīng)港口轉(zhuǎn)運(yùn)到煤炭需求地區(qū)。

約束條件設(shè)置：

4 結(jié)論與展望

本文首先對數(shù)學(xué)線性規(guī)劃運(yùn)用至物流轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行概述，然后通過物流轉(zhuǎn)運(yùn)模型結(jié)合中國鐵路港口運(yùn)輸實(shí)際對該模型進(jìn)行優(yōu)化。建立了電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型，探索最優(yōu)的電煤轉(zhuǎn)運(yùn)方式，關(guān)鍵在于假設(shè)全國所有省市都是中轉(zhuǎn)站，除去秦皇島、天津、青島及連云港所在省份中轉(zhuǎn)量不為0，其他地區(qū)的中轉(zhuǎn)站“緩沖儲存量”設(shè)為0。最終，將電煤供求數(shù)據(jù)以及最終轉(zhuǎn)運(yùn)模型分為：鐵路直達(dá)以及鐵水聯(lián)運(yùn)。得出最終電煤轉(zhuǎn)運(yùn)模型。在實(shí)際求解時，電煤產(chǎn)量可由歷年產(chǎn)量提供。電煤需求則可先由各省發(fā)電量，再根據(jù)中電聯(lián)每千瓦時電耗煤量得出電煤需求量。單位運(yùn)費(fèi)，根據(jù)實(shí)際里程計算各運(yùn)輸方式單位運(yùn)輸費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

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