第7卷第3期工程研究--跨學(xué)科視野中的工程7(3): 209 -2172015年9月JOURNAL OF ENGINEERING STUDIESSep., 2015DOI: 10.3724/SP.J.1224.201 5.00209工程管理運(yùn)煤輸電對比研究傅志寰'，胡思繼”，武旭2(1.中國鐵路總公司,北京100038 ;2.北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院,北京100044)摘要:煤炭作為一種能源，既可以選擇鐵路等運(yùn)輸方式運(yùn)到消費(fèi)地燃煤電廠，發(fā)電后再通過電網(wǎng)輸送到終端用戶;也可以選擇在煤炭基地建設(shè)坑口電站就地發(fā)電，然后通過電網(wǎng)將電能遠(yuǎn)距離輸送到終端用戶。本文在運(yùn)煤輸電生產(chǎn)流程分析的基礎(chǔ)上，研究提出了運(yùn)煤輸電度電成本的通用性計(jì)算模型;依據(jù)我國運(yùn)煤、輸電現(xiàn)狀，在我國能源資源分布和經(jīng)濟(jì)布局的背景下，分別從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響和可靠性等方面，對運(yùn)煤方案與輸電方案進(jìn)行定性和定量的比較分析;選取電壓1 000kV、容量900萬kW交流輸電與新建普通雙線運(yùn)煤進(jìn)行運(yùn)煤輸電經(jīng)濟(jì)性對比，對方法與模型進(jìn)行了驗(yàn)證，論證運(yùn)煤和輸電的適用距離，對我國能源輸送方式選擇提供理論支撐和實(shí)例論證。關(guān)鍵詞:運(yùn)煤;輸電;對比;經(jīng)濟(jì)性;可靠性;環(huán)境中圖分類號:U2-9; TM9文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A .文章編號: 1674-4969(2015)03-0209-09引言服務(wù),是省際煤炭調(diào)運(yùn)的重要補(bǔ)充。我國是煤炭生產(chǎn)大國, 2013年我國能源產(chǎn)量就輸電方式而言,目前我國電網(wǎng)形成了220、中,煤炭占76.6%。我國煤炭消費(fèi)的一半以上用來330、500、 750、 1 000 kV交流和+500、+660、發(fā)電,沿海和南方地區(qū)集中了三分之二以上的電+800kV直流輸電序列。近幾年我國跨區(qū)域輸電力需求,而煤炭資源又集中分布在山西、陜西和內(nèi)量大幅增加,建設(shè)了-些長距離大容量輸電工程。500kV以下電壓等級的輸電方式在傳輸長度、傳蒙古西部、新疆等地。我國煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)分布不輸容量等方面,難以勝任長距離輸電要求,特高平衡的狀況，決定了煤炭能源長距離輸送的總體格壓輸電是長距離能源輸送方式的可行選擇"。目局。目前,煤炭能源輸送途徑主要有以下兩種:-前我國相繼建成1000kV特高壓交流試驗(yàn)示范工是通過鐵路、公路、水路運(yùn)煤, 供給電力需求地區(qū)程及擴(kuò)建工程、+800 kV特高壓直流為代表的示的燃煤電廠發(fā)電,即運(yùn)煤方式;二是建設(shè)坑口電站,范工程,具備了開展大規(guī)模應(yīng)用的條件[2]。通過電網(wǎng)向大負(fù)荷地區(qū)輸電,即輸電方式。多年來,許多學(xué)者對運(yùn)煤輸電經(jīng)濟(jì)性比較做就運(yùn)輸方式而言,目前煤炭運(yùn)輸以鐵路為主,了大量研究[-8?？墒羌扔醒芯恐饕且劳芯唧w工以水路和公路為輔, 也采用幾種方式的聯(lián)合運(yùn)輸。程項(xiàng)目開展的,而不同項(xiàng)目背景條件各有不同。目前鐵路建設(shè)快速推進(jìn),運(yùn)能顯著增加,是運(yùn)煤近年來,由于運(yùn)價(jià)與電價(jià)水平及相關(guān)費(fèi)用不斷調(diào)的主力。沿海、內(nèi)河水路運(yùn)輸也是重要的運(yùn)輸方整,運(yùn)煤與榆中技術(shù)紅汶比較想羊的條件發(fā)生了中國煤化工式。公路運(yùn)輸可以為鐵路、水路煤運(yùn)提供集疏運(yùn)變化(如重電),導(dǎo)致先前YHCNMHG收稿日期: 2015-05-11;修回日期: 2015-07-09基金項(xiàng)目:中國工程院院士咨詢項(xiàng)目“運(yùn)煤輸電對比研究”( 2012-XY-1 )作者簡介:傅志寰( 1938- ),男,中國工程院院士,研究方向?yàn)檫\(yùn)輸管理。E-mail: fuzhihuan138@sina.com210工程研究一 跨 學(xué)科視野中的工程, 7(3): 209 217 (2015)的比選結(jié)論普適性不強(qiáng)。因此,有必要作進(jìn)一步此本文主要研究中長距離的能源輸送問題。的深化研究。運(yùn)煤和輸電方案涉及多個(gè)領(lǐng)域、環(huán)節(jié)和要素，本文基于”運(yùn)煤輸電比較研究”研究課題，需要做具體分析。分別從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響和可靠性等方面,對運(yùn)1.1 運(yùn)煤方案煤方案與輸電方案進(jìn)行定量分析或定性比較,論證運(yùn)煤和輸電兩種方式的適用距離,以為能源輸運(yùn)煤方案是指將煤炭從煤炭基地運(yùn)輸至負(fù)荷中心，并在負(fù)荷中心建設(shè)發(fā)電廠,以滿足受端地送方式的選擇提供理論支撐和實(shí)例論證。區(qū)電力需求的方案。1 比較方案設(shè)定煤炭運(yùn)輸主要包括鐵路、公路、水路運(yùn)輸以基于我國國情,目前人們主要關(guān)心的是,如及三種方式的聯(lián)合運(yùn)輸。運(yùn)煤方案的細(xì)化流程可何把我國西部地區(qū)煤炭能源輸送到東南地區(qū),因用圖1描述。煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)受端電站發(fā)電環(huán)節(jié).鐵路鐵路車站公路i堆場t受端電站一( 用戶生產(chǎn)地堆場公路J港口水路|港口_ 公路鐵路I堆場|圖1煤炭運(yùn)煤方案示意圖鐵路、公路、水路都可以運(yùn)煤。公路運(yùn)輸受其轉(zhuǎn)化為電力,通過電網(wǎng)送至用戶。運(yùn)輸成本高、能耗大、對環(huán)境污染重的制約,曾經(jīng)在實(shí)際案例中可采取高壓輸電、超高壓輸電、采用的長距離公路運(yùn)煤是無奈之舉,在鐵路運(yùn)輸供特高壓輸電等方式。輸電方案的細(xì)化流程可用圖給有充分保證的情況下,不宜將公路運(yùn)輸再作為一2 描述。種單獨(dú)的運(yùn)煤方式采用。水路運(yùn)輸是一種運(yùn)輸 成本坑口電站發(fā)電環(huán)節(jié)電力輸送環(huán)節(jié)低的綠色運(yùn)輸方式,然而由于我國煤炭基地大都處高壓輸電于中西部內(nèi)陸地區(qū),受自然條件的限制,水路運(yùn)輸煤炭，煤炭?？涌陔娏Τ邏狠旊婋娏τ脩粼谖覈豢赡艹蔀?種單獨(dú)使用的電煤運(yùn)輸方式，生產(chǎn)地廠11電站況且由于環(huán)境保護(hù)的原因,今后東部沿海新建燃煤|特高壓輸電電廠的可能性較小,東部各省水路運(yùn)輸條件好的優(yōu)圖2輸電方案示意圖勢很難發(fā)揮,因而本文只將鐵路作為煤炭能源的運(yùn)輸方式,而未考慮其他運(yùn)輸方式。由于本中國煤化工距離輸送,因此文中的輸YHCNMHG建設(shè)電廠(坑1.2輸電方案口電廠),選擇交流超高壓、特高壓或直流特高壓輸電方案是指生產(chǎn)的煤炭經(jīng)過坑口電站立即的電力輸送方式(未考慮500kV以下電壓等級的傅志寰,等:運(yùn)煤輸電對比研究211輸電)將電能通過輸電網(wǎng)絡(luò)輸送到負(fù)荷中心,以按下式計(jì)算:滿足受端地區(qū)電力需求的方案。C2 =G21+C22 +C23(3)確定運(yùn)煤與輸電兩種方式孰優(yōu)孰劣,本文主式中: C121-鐵路運(yùn)輸運(yùn)營成本(含營業(yè)稅、要是基于成本進(jìn)行比較的。在這種情況下，首要.城市維護(hù)建設(shè)稅、教育費(fèi)附加等的是建立送至受端落地點(diǎn)(用戶)每度電成本的營業(yè)外凈支出),單位:元/ kWh ;電價(jià)模型。C22-鐵路固定資產(chǎn)投資折舊成本,單位:元/kWh ;2運(yùn)煤輸電度電成本計(jì)算模型C123-財(cái)務(wù)成本,單位:元/ kWh。本文基于相同送端起始點(diǎn)和受端落地點(diǎn),對1 )鐵路運(yùn)輸運(yùn)營成本中長距離大規(guī)模能源輸送的兩種方式一運(yùn)煤和鐵路運(yùn)輸運(yùn)營成本C121應(yīng)為:輸電進(jìn)行綜合比較研究。無論運(yùn)煤或輸電方式,: F標(biāo) : (921. L運(yùn)煤+ 9121個(gè))每度電的成本都是由購煤成本、發(fā)電以及運(yùn)煤(輸(4)F:(1-B)電)營業(yè)支出、環(huán)境成本和可靠性成本五部分組式中:e121-鐵路運(yùn)輸與運(yùn)距有關(guān)的運(yùn)營成成的,據(jù)此,可建立度電成本計(jì)算模型:本，單位:元/(t. km);Co=Co1 +Co2 + Co3 + Cou +Cos( 1)L運(yùn)煤一鐵路運(yùn)輸距離,單位: km;式中:Co-運(yùn)煤或輸電度電成本, 單位:元/kWh ;eq21個(gè)-鐵路運(yùn)輸與運(yùn)距無關(guān)的運(yùn)營成Co1一度電購煤成本,單位:元/kWh;本，單位:元/t;Co2-運(yùn)煤或輸電度電營業(yè)支出 ,單位:元kWh;F-所運(yùn)煤種i的發(fā)熱量, 單位:kcal ;Co3-- 坑口或受端電廠度電營業(yè)支出，單F標(biāo)一標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量,單位: kcal ;位:元/kWh;2)鐵路固定資產(chǎn)投資折舊成本_度電環(huán)境成本,單位:元/kWh ;鐵路固定資產(chǎn)投資包括土建工程投資和機(jī)Cos-度電可靠性成本,單位:元/kWh。車車輛購置費(fèi)。其中,土建工程投資包括沿線2.1運(yùn)煤方 案度電成本分項(xiàng)計(jì)算模型土建工程投資和大型編組站工程投資。沿線土如前所述,本文只將鐵路作為煤炭能源的運(yùn)建工程投資與運(yùn)輸距離有關(guān),而大型編組站工輸方式,而未考慮其他運(yùn)輸方式。程投資與運(yùn)輸距離相關(guān)性較低，可以認(rèn)為是土2.1.1度電購煤成本計(jì)算模型建工程投資的固定部分。因此,鐵路固定資產(chǎn)度電購煤成本C1按下式計(jì)算:投資折舊成本C122 可按下式計(jì)算(假設(shè)所運(yùn)煤炭均用于發(fā)電)。e17電Ci=- 1-A(2)Ci2a.F標(biāo).Y電.(922. L運(yùn)煤.鐵+E鐵固)(5)式中:eq1-煤炭產(chǎn)地標(biāo)煤售價(jià),單位:元/t;Q運(yùn)煤(1-β).F.n .β-運(yùn)煤損耗率;式中:e722-每公里鐵路造價(jià),單位:萬元/km ;x福煤_受端電廠度電標(biāo)煤消耗量,單a-運(yùn)煤能力比數(shù),表示運(yùn)煤占用的一位:t/kWh。中國煤化工比重;2.1.2度電營 業(yè)支出計(jì)算模型.YHCNMHG中,沿線土建鐵路運(yùn)輸度電營業(yè)支出C12 包括鐵路運(yùn)輸運(yùn)工程投資的比重,對普通雙線鐵路,營成本、鐵路固定資產(chǎn)投資折舊成本和財(cái)務(wù)成本,-般取0.9;212工程研究一 跨 學(xué)科視野中的工程, 7(3): 209 217 (2015)η-鐵路建設(shè)工程投資回收期,單位:1)度電運(yùn)維費(fèi)用年;度電運(yùn)維費(fèi)用C131 按下式計(jì)算:E鐵因-土建工程投資的固定部分和機(jī)C31 =e31(8)車車輛購置費(fèi), 對普通雙線鐵路,式中: e31-受端電廠度電運(yùn)維費(fèi)用,單位:- 般取總造價(jià)的10%單位萬元;元/kWh。Q運(yùn)煤一鐵路年運(yùn)煤量,單位:萬t/a。2)電廠建設(shè)投資折舊成本C1323)財(cái)務(wù)成本Cn=G*132=.9e32_(9)財(cái)務(wù)成本包括運(yùn)營期間固定資產(chǎn)的長期貸款G.電in2電°n和流動(dòng)資金貸款的利息等費(fèi)用。財(cái)務(wù)成本C123 可式中:G一受端電廠機(jī)組容量,單位:kW;按下式計(jì)算:e32 -機(jī)組單位容量造價(jià),單位:元/kW ;電一年發(fā)電小時(shí),單位:h/a;(e22 .上運(yùn)煤“么伙十E鐵網(wǎng)):a(1-9)1.5際.7他難(6)Q運(yùn)煤(1-B)-Fn2-電廠建設(shè)投資回收期,單位:年。式中: q1一鐵路建設(shè)資本金比重,分析計(jì)算2.1.4度電環(huán)境成本計(jì) 算模型中取50% ;度電環(huán)境成本C14按下式計(jì)算:i-鐵路建設(shè)貸款利率,分析計(jì)算中C14=e14( 10)取7.24%。式中: eq4-受端電廠發(fā)電污染環(huán)境成本，單2.1.3受端電廠度電營業(yè)支出計(jì)算模型位:元/kWh。受端電廠度電營業(yè)支出C13 包括度電運(yùn)維費(fèi)2.1.5度電可靠性成 本用(含財(cái)務(wù)費(fèi)用等)和電廠建設(shè)投資折舊成本兩度電可靠性成本C1s可按下式計(jì)算:部分,因而,C1s =es(11 )C3 =Ci31 +Ci32(7)式中:es-度電可靠性成本, 單位:元/kWh。,式中: C31-度電運(yùn)維費(fèi)用, 單位:元/kWh; 2.1.6 運(yùn)煤方案度電成本計(jì)算模型C132-電廠建設(shè)投資折舊成本,單位:經(jīng)歸納后，可得新建線路運(yùn)煤方案度電成本C1的計(jì)算模型:y運(yùn)煤e1+-Fe21. L運(yùn)煤+ 912個(gè)+(e22 : L運(yùn)煤.鐵+E鐵固).a( 1+(1-9)4tei31 +e132+e4 +es1-BF[Q運(yùn)煤n電n2( 12)β-兩端換流站(或變電站)損耗,單位:%;2.2輸電方 案度電成本計(jì)算模型β4-線路損耗,單位: %/km;2.2.1度 電購煤成本計(jì)算模型L輸電一電力輸送距離,單位: km。度電購煤成本C21 按下式計(jì)算:2.2.2輸電營 業(yè)支出計(jì)算模型.en:y葡電( 13)輸電營業(yè)支出C22包括輸電運(yùn)維費(fèi)用(含財(cái)務(wù)C21= 1-(A+P:4輸電)費(fèi)用等)和中國煤化工成本兩部分。式中: e21- 標(biāo)煤售價(jià),單位:元/t;建設(shè)投資折TYHCNMHG路工程投資折.y鉑電_坑口電廠度電標(biāo)煤消耗量,單舊成本和換流站(變電站)投資折舊成本兩類。位: t/kWh ;因而,傅志寰,等:運(yùn)煤輸電對比研究213C2 =C221 +C222 +C223( 14)1 )度電運(yùn)維費(fèi)用C231式中: C221-輸電運(yùn)維費(fèi)用,單位:元/kWh ;E231( 19)C22-輸電線路投資折舊成本,單位:. 1-(B.+B .L輸電)元/kWh ;式中: e231- 坑口電廠度電運(yùn)維費(fèi)用,單位:C23-換流站(變電站)投資折舊成元/kWh。本,單位:元/kWh。2)電廠建設(shè)投資折舊成本.1 )輸電運(yùn)維費(fèi)用C221由于度電運(yùn)維費(fèi)用已包括財(cái)務(wù)費(fèi)用,故電廠設(shè)年輸電運(yùn)維費(fèi)用占工程總投資的比例為建設(shè)投資折舊成本C32可按下式計(jì)算:運(yùn)，則e22C232 =(20)電[1-(B3 +B.. L輸電)].nC221=運(yùn).電F標(biāo)| E交流+e222. L輸電」(15)式中: e,32 -機(jī)組單位容量造價(jià), 單位:元kW。Q耗媒F[1-(B:+B; .L輸電)]式中:運(yùn)-年輸電運(yùn)維費(fèi)用占工程總投資的2.2.4度電環(huán)境成本計(jì)算 模型度電環(huán)境成本C24按下式計(jì)算:比例;C24E交流一變電站工程投資;C24=(21 )1-(B:+B4 .L輸電)e22-輸電線路每公里造價(jià),單位:萬式中: e24-坑口電廠發(fā)電污染環(huán)境成本,單元/km;位:元/kWh。Q輥煤一年耗煤量,單位:萬t/ao2.2.5度 電可靠性成本計(jì)算模型2)輸電線路工程投資折舊成本度電可靠性成本C2s可按下式計(jì)算:輸電線路投資折舊成本C222可按下式計(jì)算:e2C2s=(22)e222.L輸電電.F標(biāo)1-(B:+B4 . L輸電)C222 =-( 16)Q耗煤.FL1-(B:+Bs : L輸電)]:n2式中,e2s-度電可靠性成本, 單位:元/kWh。式中:n-電廠建設(shè)投資回收期,單位:年。2.2.6輸電方案度電成本計(jì)算模型3)換流站或變電站投資折舊成本經(jīng)歸納后,可得輸電方案度電成本C2的計(jì)算與C22的計(jì)算方法相似,換流站或變電站折模型:舊成本C223按下式計(jì)算:: (22'輸電+E交流)2地 .標(biāo)[⊥+ 2.E交流y電.F際Q耗煤.F[1-(B:+Bs . L輸電)](nz( 17)Q耗煤.F1-(B:+B:L輸電)]n+e231+-22+e24 +e2s2.2.3坑口電廠 度電營業(yè)支出計(jì)算模型1-(B+B, 41)41”7噸電.2坑口電廠度電營業(yè)C23支出包括度電運(yùn)維費(fèi)(23 )用(含財(cái)務(wù)成本)和電廠建設(shè)投資折舊成本兩部3臨界距離、共用距離與可用范圍分，因而,C23=C231 +C232(18)3.1 臨界距離中國煤化工式中: C231- 度電運(yùn)維費(fèi)用,單位:元/kWh ;運(yùn)煤方MHCNMHG在一個(gè)臨界距C3-電廠建設(shè)投資折舊成本,單位:離,它是指運(yùn)煤和輸電兩種方式成本的平衡點(diǎn)所對應(yīng)的距離。運(yùn)煤輸電臨界距離是運(yùn)煤輸電決策214工程研究一 跨學(xué)科視野中的工程, 7(3): 209 217 (2015)的一個(gè)主要定量指標(biāo)。0.5L(24)在數(shù)值.上,臨界距離是指運(yùn)煤方式的度電成sCo L本C與輸電方式的度電成本C2的平衡點(diǎn),它可以0.5L共(25)根據(jù)C =Cz的條件分析計(jì)算,運(yùn)煤與輸電成本線SC L2交叉點(diǎn)就是運(yùn)煤輸電臨界距離,如圖3所示。C↑0.32 [-運(yùn)煤0.31-輸電0.300.28主0.27L| 0C。0.2679000.25204001000距離/km圖4 L&計(jì)算示意圖圖3運(yùn)煤輸電臨界距離示意圖又因:-般來說,在計(jì)算參數(shù)取值-定的條件下，L+L=L(26)運(yùn)煤與輸電兩種方式比較的“臨界距離”是一個(gè)由式(24)式(25 )和式( 26)推導(dǎo)可得運(yùn)確定的數(shù)值(點(diǎn))然而,計(jì)算過程中的相關(guān)參數(shù)煤、輸電共用距離的取值范圍:(煤的發(fā)熱量、鐵路與輸電線路造價(jià)等)取值往往(27)是不確定的。分析計(jì)算表明, 相關(guān)參數(shù)的不確定△C +△C性,使得臨界距離(點(diǎn))的數(shù)值在一定范圍內(nèi)擺式中:△Co一零距離時(shí)運(yùn)煤與輸電方案的動(dòng),形成點(diǎn)集。度電成本差,單位:元/kWh;3.2共用距離△C-距離為L時(shí)運(yùn)煤與輸電方案的度電成本差,單位:元/kWh;.工程計(jì)算表明,在靠近臨界距離(點(diǎn))的一L運(yùn)煤( 輸電)計(jì)算距離,單位:kmo定距離范圍內(nèi),運(yùn)煤、輸電兩種方案的度電成本共用距離概念的引入，將運(yùn)煤、輸電適用范相差無幾(0.01元/度左右)這就意味著,與理圍加以擴(kuò)大,可提高運(yùn)煤、輸電方案在電力工程論計(jì)算不同,在很多情況下,工程上往往難以只中的兼容性和互補(bǔ)性。用一個(gè)點(diǎn)(臨界距離)作為選用運(yùn)煤方式或輸電3.3可用范圍方式的分界線。換句話說,實(shí)際計(jì)算中存在-段距離范圍,運(yùn)煤、輸電可用范圍是指運(yùn)煤、輸電實(shí)際可在這個(gè)距離范圍內(nèi),運(yùn)煤、輸電兩種方式之間的使用的距離范圍。度電成本差甚小,小到兩種方式均可為決策者所從圖5可以看出,運(yùn)煤、輸電的適用距離不接受,這一距離可稱之為運(yùn)煤輸電兩種方案都可應(yīng)嚴(yán)格限于臨界距離(點(diǎn))的分割,在共用距離接受的”共用距離"。在”共用距離”內(nèi),任選運(yùn).的范圍內(nèi)中國煤化工適用的距離還煤或輸電方案在經(jīng)濟(jì)上都是合理的?？梢赃m度擴(kuò)MYHCNMH G若取ε為運(yùn)煤、輸電決策均可接受的度電成也就是說,輸電方案度電成本較運(yùn)煤方案度本比較差(圖4),由三角形相似理論，可得:電成本低的距離范圍可與共用距離組合,構(gòu)成輸傅志寰,等:運(yùn)煤輸電對比研究2150.32 r運(yùn)煤方案可節(jié)省輸送線路走廊占地。不過,在直.31-接占地方面,輸煤通道屬排他性直接占用土地;0.30:輸電經(jīng)濟(jì)距高7而輸電通道走廊下的土地作為耕地或植被加以29 t共用距離利用。各0.28趙0.27運(yùn)煤可用范圍從地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展角度看, 開展坑口發(fā)電輸電可用范圍有利于延伸西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈、增加就業(yè)、帶動(dòng)西0.26部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí),西部地區(qū)缺水,使輸電0.25400 5607901000 1020 Lx距離/km .方案受到限制。圖5運(yùn)煤輸電可用范圍示意圖從安全角度看,運(yùn)煤與輸電都是可靠的。由于煤炭可以儲存,在非常情況下,運(yùn)煤的可靠性電的可用范圍;同樣,運(yùn)煤方案度電成本低的距相對高些。離范圍也可與共用距離的組合,構(gòu)成運(yùn)煤的可用5運(yùn)煤輸電經(jīng)濟(jì)性比較的實(shí)例分析.范圍。此外,對輸電而言,其可用范圍要受到電壓在”運(yùn)煤輸電比較”課題的研究過程中,選等級的”經(jīng)濟(jì)輸送距離”。的限制。取了11個(gè)案例進(jìn)行分析。本文只選取電壓1 000 .kV、容量900萬kW交流輸電與新建普通雙線運(yùn)4節(jié)能、環(huán)保影響及可靠性分析煤進(jìn)行運(yùn)煤輸電經(jīng)濟(jì)性對比,計(jì)算的相關(guān)參數(shù)如運(yùn)煤輸電的能源消耗、對環(huán)境的影響及其可表1所示?？啃杂绊?對于制定能源外送戰(zhàn)略和綜合決策是若取可接受的運(yùn)煤輸電度電成本差ε=0.005十分必要的。元,可計(jì)算得到運(yùn)煤輸電可接受的共用距離L北為由于用于比較分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有的難以獲_2x 0.005 x 1000= 2x 230(km)得，有的不具有權(quán)威性,因此本文采用了定性分0.0173+0.0045析方法。將交流1 000kV、900萬kW的輸電方式與鐵.從能耗角度看,運(yùn)煤方案較低,輸電的損耗路運(yùn)煤比較,算得的共用距離為(2x 230) km ，稍大,但是輸電優(yōu)勢是可以通過”風(fēng)-水-火”打這意味著圍繞臨界距離(點(diǎn))向兩端延伸,即:捆方式將西部的風(fēng)電、水電等可再生能源進(jìn)行遠(yuǎn)790 km+230 km=1 020 km ; 790 km-距離輸送,具有較高的綜合利用價(jià)值。230 km=560 km。從環(huán)境角度看,運(yùn)煤輸電線路的建設(shè)和運(yùn)營由此計(jì)算得到的輸電可用范圍為560 km以上,期都會(huì)對沿線環(huán)境和居民生活造成一定影響。鐵但受到1000kV輸電經(jīng)濟(jì)距離(400~1000km)的路運(yùn)營的噪聲對沿線的影響較大,輸電方案對于限制,最后得出輸電可用范圍為560~1 000 km。東部發(fā)達(dá)地區(qū)環(huán)境影響小,比運(yùn)煤有利。而運(yùn)煤可用范圍為0~1 020km ;當(dāng)超過1 000從占地規(guī)?？唇ㄔO(shè)1條年運(yùn)量2億t的運(yùn)煤km時(shí),輸電受到限制。因此可采用運(yùn)煤方式,其專線,相當(dāng)于建設(shè)12回+ 800kV 直流輸電線路，運(yùn)煤的可用范圍為任意距離 (圖5)中國煤化工.MHCN MHG①輸電經(jīng)濟(jì)距離是指輸電在經(jīng)濟(jì)上對企業(yè)有效益的距離,是用來反映輸電運(yùn)宮特址的拍你。棚電雙血叉電壓、電容量、線損率等因素的制約,經(jīng)濟(jì)距離是有限的。216 I 程研究-跨學(xué)科視野中的工程, 7(3): 209 -217 (2015)表1運(yùn)煤輸電方案度電成本計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)種類項(xiàng)目符號數(shù)據(jù)單位運(yùn)煤通用鐵路建 設(shè)貸款利率i7.24%-鐵路建設(shè)資本金比重q50%鐵路固定資產(chǎn)投資中沿線土建工程投資的比重0.9煤產(chǎn)地標(biāo)煤售價(jià)元/t鐵路建設(shè)工程投資回收期n25a煤種i的發(fā)熱量F5500kcal標(biāo)煤發(fā)熱量7000運(yùn)煤損耗率β0.3%鐵路運(yùn)輸與運(yùn)輸距離有關(guān)的運(yùn)營成本0.09元/(t km)鐵路運(yùn)輸與運(yùn)輸距離無關(guān)的運(yùn)營成本e12固0鐵路總造價(jià)中機(jī)車車輛購置費(fèi)比重by購5%%運(yùn)煤距離L運(yùn)煤1111km鐵路每公里造價(jià)e1226000萬元/km鐵路沿線土建工程投資的固定部分與機(jī)車E鐵固66600萬元車輛購置費(fèi)之和運(yùn)煤量Q遠(yuǎn)煤1723萬t運(yùn)煤能力比數(shù)0.156 .發(fā)電輸電標(biāo)煤售價(jià)er40通用數(shù)據(jù)電廠 建設(shè)投資回收期受端電廠度電運(yùn)維費(fèi)用0.104元/kWh受端電廠機(jī)組單位容量造價(jià)e1323675元/kW坑口電廠度電運(yùn)維費(fèi)用e231坑口電廠機(jī)組單位容量造價(jià)e2323883元/ kW電廠年發(fā)電小時(shí)電000h/a受端電廠度電標(biāo)煤消耗量y諧媒3.0*10*t/kWh坑口電廠度電標(biāo)煤消耗量(風(fēng)冷)y輸電3.3x10*變電站損耗Bs (交流)0.36%交流輸電線路損耗( 1000kV )B (交流)0.00222%輸電距離L輸電1000kn年輸(電運(yùn)維費(fèi)用占輸電工程總投資的比例2.5%變電(換流)站投資Eg600000每公里輸電線投資e2221800年耗煤量2耗煤19406結(jié)論運(yùn)價(jià)、運(yùn)營成本,以及新建雙線和運(yùn)煤專線運(yùn)輸本文從一般理論分析入手,提出了適用性較能力等。強(qiáng)的運(yùn)煤輸電經(jīng)濟(jì)性比較的計(jì)算方法,并用實(shí)例2)工程實(shí)踐中, 運(yùn)煤、輸電的適用距離不可驗(yàn)證了計(jì)算方法。通過研究得出以下結(jié)論:能嚴(yán)格按臨界點(diǎn)(距離)分割。若在臨界點(diǎn)兩端1)運(yùn)煤與輸電方案的比較臨界距離不是固定的-定距離中國煤化工種方式的度電的,是由相關(guān)因素決定的綜合性指標(biāo),這些相關(guān)成本相差不MYHCNMHG時(shí)可任選運(yùn)煤因素包括煤種、煤價(jià),電廠建設(shè)投資和電廠運(yùn)維或輸電方式。費(fèi)用、輸電線造價(jià)和輸電運(yùn)維費(fèi)用,鐵路造價(jià)和3)在選用-定計(jì)算參數(shù)條件下, 500 kV交流傅志寰,等:運(yùn)煤輸電對比研究217輸電與新建普通雙線運(yùn)煤方案比較,輸電可用范在對運(yùn)煤方案和輸電方案各自優(yōu)勢進(jìn)行分析比較圍為400~700 km ,運(yùn)煤可用范圍不受限制;的基礎(chǔ)上,因地制宜地選取優(yōu)勢明顯的方案。但1 000kV交流輸電與新建普通雙線運(yùn)煤方案比應(yīng)該指出,如果鐵路運(yùn)價(jià)繼續(xù)提高,將影響其競較,輸電可用范圍為550~1 000 km ,運(yùn)煤可用范爭能力。圍不受限制;士800 kV直流輸電與運(yùn)煤專線方案參考文獻(xiàn)比較,輸電可用范圍為960~2 200 km ,運(yùn)煤可用范圍為0~1650km。實(shí)際上,由于鐵路運(yùn)輸適應(yīng).1] 張金霞.特高壓等級及輸電方式的選擇[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2007(1): 14-18.性強(qiáng)，凡輸電可用范圍以外的運(yùn)輸需求都可以選[2]曾惠娟. 特高壓輸電[J].科學(xué)世界, 2014(2): 14-49.用運(yùn)煤方案。[3] Jain L C. Economics of Power Transmission Versus Coal4)從能耗角度看, 運(yùn)煤方案能耗較低。從環(huán)Transportation[R] . New Delhi: Central ElectricityAuthority, 2001.境角度看,輸電方案對于東部發(fā)達(dá)地區(qū)環(huán)境影響[4] Dincer 1, Dost S. Energy and GDP[J]. International要小。從地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展角度看,開展坑口發(fā)Journal of Energy Research, 1996, 21(4): 153-167.電有利于延伸西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈、帶動(dòng)西部地區(qū)經(jīng)[5] 李儒魁,胡炳榮,譚顯第，等.準(zhǔn)格爾向東北地區(qū)輸煤濟(jì)發(fā)展。但西部地區(qū)缺水,使輸電方案受到- -定送電比較[R].北京:東北電力設(shè)計(jì)院,華北電力設(shè)計(jì)院，1987.限制。從安全角度看,運(yùn)煤與輸電都是可靠的。[6] 馮飛，石耀東,楊建龍，等.我國能源輸送方式研究由于煤炭可以儲存,在非常情況下,運(yùn)煤的可靠[R] .北京:國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院,2005.[7]韓豐,趙彪,劉海波,等.煤電運(yùn)綜合平衡分析[R].北性相對略高。京:國電動(dòng)力經(jīng)濟(jì)研究中心, 2005.總體而言，運(yùn)煤與輸電缺一不可,應(yīng)協(xié)同發(fā)[8] 劉海波,韓豐,趙彪,等.輸煤與輸電經(jīng)濟(jì)性分析[R] .北展;就每個(gè)項(xiàng)目而言,要具體問題具體分析，應(yīng)京:國電動(dòng)力經(jīng)濟(jì)研究中心, 2004.A Comparison of Coal Transport and Power TransmissionFu Zhihuan', Hu Siji2, Wu Xu2(1. China Railway, Beijing 100038, China;2. School of Traffit and Transportation, Bejing Jiaotong Universtity, Bejing 100044, China)Abstract: As an energy source, coal can be transported to coal-fired power plants through railway and othertransportation modes, and then electricity could be delivered to the end user through the grid after powergeneration. Also, we can choose to construct electric power stations near coalmines, and then transmit electricpower over a long distance to the end user through the grid. Based on the analysis of the production process in thecoal transport and power transmission, the study put forward a general calculation model of the coal transport andpower transmission KWH costs. According to status quo of coal transport and power transmission in China, thepaper compares the coal transport scheme and the power transmission scheme with an analysis using qualitativeand quantitative methods, respectively from the aspects of economy, environmental impact and reliability againstthe background of energy resources distribution and economic layout in our country. The study compared acpower transmission with the voltage of 1000 kV and capacity of 9 million kW with coal transport through a newlyestablished common double-line railway on their cost as an example to verify the method and model,demonstrated the suitable distance of coal transport and power transmissi中國煤化工upport aswell as practical demonstration for the selection of energy transportation m:TYHCNMHGKeywords: coal transport; power transmission; comparison; economy; reliabllity; environment