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摘 要：电煤作为基础性能源，对一个国家经济社会发展至关重要。在研究中国电煤运输现状基础上，利用一般转运模型，同时结合中国电煤运输现状，对电煤转运模型进行优化。创新处在于利用求解转运模型时，将所有电煤需求点均视为中转站，除沿海城市“缓冲储存量”不为0外，其他需求点“缓冲储存量”均为0。通过电煤转运建模，能指导中国电煤转运，增加企业收益，应对宏观环境挑战，缓解运输瓶颈。
关键词：电煤转运；模型优化；缓冲储存量
中图分类号：F2
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.03.003
0 引言
当前，中国经济运行处在合理区间，表现为缓中趋稳、稳中求进势头。研究表明，在我国，经济发展程度主要取决于工业生产，而工业生产总值离不开能源消耗。由此可见，能源保障是我国经济发展的关键所在。眾所周知，“富煤、少油、贫气”是中国能源结构特点，煤炭在我国储存量最高，现阶段我国最主要的能源就是煤炭。Amanda Saint在文献[1]中指出由于日益增长的能源需求，人类不得不继续焚烧化石燃料。虽然可再生能源以稳定的比例逐年增长，但是煤炭仍然是世界上最主要的化石发电能源。然而，我国煤炭资源先天禀赋与煤炭需求呈现严重失衡。Zhang， F.； Bai， J.； Wang， N.在文献[2]指出煤炭生产与消费区域分布不平衡，决定电煤运输趋势为“北煤南运，西煤东运”。 Tao， S.； Ren， W.； Sun， K. 等在文献[3]中，比较能源从西部运输到东部的各种方式，得出我国煤炭运输主要有四种方式：一是公路运输，主要是煤炭短距离运输。二是铁路运输，铁路运输具备一次运量大，运行速度快的特点，是煤炭运输的另一种方式，但是铁路实施客货两运，煤炭运量增加，给铁路带来不小压力。三是铁水联运，水运具有运量较大，成本较低，污染较小、安全系数高，但时间长的特点。借助于铁路运输快的特点，多数情况下，煤炭运输采用铁水联运方式，其缺点是，在煤炭运输过程中往往存在一定车流径路。四是管道运输，管道运输具有造价低，低耗能的特点，但建设运输有限，推广较慢。
由此，建立合适的电煤转运模型，有效规划电煤运输路线，调高铁路水路运输能力，完善中国电煤转运体系将有效平衡煤炭运输。
1 中国电煤供求分析
中国是世界煤炭储量最大的国家，煤炭在全国分布不均。电煤供给结构整体特点是——西多东少，北富南贫，即：电煤主要分布地区以西部北方为主，东部南方相对匮乏。我国电煤生产主要集中在东北地区、西北地区、西南地区以及华北地区几个区域。东北区域电煤是以黑龙江鸡西煤矿为代表，西北电煤主要是新疆维吾尔自治区煤炭生产、山西、陕西以及内蒙古西部地区，西南地区包括四川、贵州、云南三省是电煤生产最主要区域，华北地区煤炭主要产地是河北、河南、安徽三省。因此，本文研究将山西、陕西、内蒙古、河北、云南、贵州及安徽作为我国电煤产地。
2 电煤转运建模
运输规划是一类常见而且极为特殊的线性规划问题。它最早是从物资调运工作中提出来的，是物流优化管理的重要内容之一。运输问题是根据物流系统要求的服务水平和可以接受的物流成本，考虑如何选择恰当的运输方式（一种或者多种联运）。本文主要是研究中国电煤运输下的转运问题，因此转运问题属于特殊的线性规划。转运模型是运输问题之一，其背景是：在运输问题中，由于地理、交通等因素的影响，商品的运输时经常出现的一种现象，亦即商品从产地运出，到达最终销地之前，其中间经过另外一些地方（产地或销地），这样往往能取得更好的调运结果。在本文转运问题中，允许电煤运往其他任何中转港，然后再运往任一销地，有其他销地需求的商品经它转运而调出。当电煤调出量大于电煤调入量时，该地就是一个真正的电煤产地；而当电煤调出量小于电煤调入量时，该地就是一个真正的电煤销地；而当电煤调出量等于电煤调入量时，则该地是一个中转地。同时为使转运能够顺利进行，对每个电煤产地的供应量和每个电煤销地的需求量增加一个“缓冲储存量”，一般可取这个运输问题的供应量，即假设所有的商品都先集中运往某地，然后进行转运。在本文中，电煤从产地到销地的“缓冲储存量”即各需求地区需求量。
3 电煤转运建模
3.1 电煤转运建模假设
电煤转运系统较为复杂，在进行转运研究时，做出如下假设：
（1）假设所有省市电煤供给点都可以按照省会中心来加以简化。
（2）假设煤炭的供应量总能够满足煤炭的需求量。
（3）假设煤炭价格的波动对于煤炭需求没有影响。
（4）假设铁路，港口运输的运价为定值，短期内运输价格不随时间变动。
（5）假设忽略煤炭库存对于总成本的影响。
（6）假设运输的时间总能满足电厂对于煤炭运输的时间要求。
（7）设铁路和海运的运量限制短期内不发生巨大变化。
（8）假设电煤供应与电煤需求信息对称。
（9）假设所有运输量都为非负。
3.2 电煤转运建模参数说明
对于煤炭运输而言其主要的成本就在于运输费用，所以我们在设置目标函数时为总的运输费用最小，在这里我们讨论的是一种带港口吞吐量限制，铁路运量限制的电煤转运模型。运输费用由两部分构成：电煤从产地到中转站运费以及电煤由中转站到需求地运费。
设电煤产地为Ai，i=1，2，…，n，且Ai的年产量ai；电煤需求省为Bj，j=1，2，…，m，且Bj点的电煤发电量为bj；沿海港口为Ck，k=1，2，…，p且Ck的港口煤炭吞吐量为ck；铁路线为Dl，每条铁路线的运量为dl。
变量设置：
Xij从电煤产地i到电煤需求省j的运输量 Xik從电煤产地i到电煤需求省k的运输量
Xkj从沿海港口k到电煤需求省j的运输量
符号说明：
Cij从电煤产地i到电煤需求省j的运输费用
Cik从电煤产地i到沿海港口k的运输费用
Ckj从沿海港口k到电煤需求省j的运输费用
3.3 电煤转运模型
一般地，电煤转运模型是将运输成本作为目标函数，然后对目标函数进行规划求解。那么，在此，电煤转运模型见公式：
第一部分表示电煤利用火车直达运输，第二部分是电煤通过铁路直达至港口，再经港口转运到煤炭需求地区。
约束条件设置：
4 结论与展望
本文首先对数学线性规划运用至物流转运进行概述，然后通过物流转运模型结合中国铁路港口运输实际对该模型进行优化。建立了电煤转运模型，探索最优的电煤转运方式，关键在于假设全国所有省市都是中转站，除去秦皇岛、天津、青岛及连云港所在省份中转量不为0，其他地区的中转站“缓冲储存量”设为0。最终，将电煤供求数据以及最终转运模型分为：铁路直达以及铁水联运。得出最终电煤转运模型。在实际求解时，电煤产量可由历年产量提供。电煤需求则可先由各省发电量，再根据中电联每千瓦时电耗煤量得出电煤需求量。单位运费，根据实际里程计算各运输方式单位运输费用。
参考文献
[1]Saint A. Cleaning up coal power[J]. Energy & Technology， 2015.
[2]Zhang F， Bai J， Wang N， et al. Discussion on future coal transportation capacity in China[J]. Electric Power， 2008，41（1）：4-8.
[3]Tao S， Ren W， Sun K， et al. On the optimal way of coal transportation， Beijing， China， 2002[C]. shers， 2002.
[4]魏邦成.煤炭运输通道布局优化研究[D].北京：北京交通大学，2008.
[5]赵可培.运筹学[M].上海：上海财经大学出版社，2008.
关键词：电煤转运；模型优化；缓冲储存量
中图分类号：F2
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.03.003
0 引言
当前，中国经济运行处在合理区间，表现为缓中趋稳、稳中求进势头。研究表明，在我国，经济发展程度主要取决于工业生产，而工业生产总值离不开能源消耗。由此可见，能源保障是我国经济发展的关键所在。眾所周知，“富煤、少油、贫气”是中国能源结构特点，煤炭在我国储存量最高，现阶段我国最主要的能源就是煤炭。Amanda Saint在文献[1]中指出由于日益增长的能源需求，人类不得不继续焚烧化石燃料。虽然可再生能源以稳定的比例逐年增长，但是煤炭仍然是世界上最主要的化石发电能源。然而，我国煤炭资源先天禀赋与煤炭需求呈现严重失衡。Zhang， F.； Bai， J.； Wang， N.在文献[2]指出煤炭生产与消费区域分布不平衡，决定电煤运输趋势为“北煤南运，西煤东运”。 Tao， S.； Ren， W.； Sun， K. 等在文献[3]中，比较能源从西部运输到东部的各种方式，得出我国煤炭运输主要有四种方式：一是公路运输，主要是煤炭短距离运输。二是铁路运输，铁路运输具备一次运量大，运行速度快的特点，是煤炭运输的另一种方式，但是铁路实施客货两运，煤炭运量增加，给铁路带来不小压力。三是铁水联运，水运具有运量较大，成本较低，污染较小、安全系数高，但时间长的特点。借助于铁路运输快的特点，多数情况下，煤炭运输采用铁水联运方式，其缺点是，在煤炭运输过程中往往存在一定车流径路。四是管道运输，管道运输具有造价低，低耗能的特点，但建设运输有限，推广较慢。
由此，建立合适的电煤转运模型，有效规划电煤运输路线，调高铁路水路运输能力，完善中国电煤转运体系将有效平衡煤炭运输。
1 中国电煤供求分析
中国是世界煤炭储量最大的国家，煤炭在全国分布不均。电煤供给结构整体特点是——西多东少，北富南贫，即：电煤主要分布地区以西部北方为主，东部南方相对匮乏。我国电煤生产主要集中在东北地区、西北地区、西南地区以及华北地区几个区域。东北区域电煤是以黑龙江鸡西煤矿为代表，西北电煤主要是新疆维吾尔自治区煤炭生产、山西、陕西以及内蒙古西部地区，西南地区包括四川、贵州、云南三省是电煤生产最主要区域，华北地区煤炭主要产地是河北、河南、安徽三省。因此，本文研究将山西、陕西、内蒙古、河北、云南、贵州及安徽作为我国电煤产地。
2 电煤转运建模
运输规划是一类常见而且极为特殊的线性规划问题。它最早是从物资调运工作中提出来的，是物流优化管理的重要内容之一。运输问题是根据物流系统要求的服务水平和可以接受的物流成本，考虑如何选择恰当的运输方式（一种或者多种联运）。本文主要是研究中国电煤运输下的转运问题，因此转运问题属于特殊的线性规划。转运模型是运输问题之一，其背景是：在运输问题中，由于地理、交通等因素的影响，商品的运输时经常出现的一种现象，亦即商品从产地运出，到达最终销地之前，其中间经过另外一些地方（产地或销地），这样往往能取得更好的调运结果。在本文转运问题中，允许电煤运往其他任何中转港，然后再运往任一销地，有其他销地需求的商品经它转运而调出。当电煤调出量大于电煤调入量时，该地就是一个真正的电煤产地；而当电煤调出量小于电煤调入量时，该地就是一个真正的电煤销地；而当电煤调出量等于电煤调入量时，则该地是一个中转地。同时为使转运能够顺利进行，对每个电煤产地的供应量和每个电煤销地的需求量增加一个“缓冲储存量”，一般可取这个运输问题的供应量，即假设所有的商品都先集中运往某地，然后进行转运。在本文中，电煤从产地到销地的“缓冲储存量”即各需求地区需求量。
3 电煤转运建模
3.1 电煤转运建模假设
电煤转运系统较为复杂，在进行转运研究时，做出如下假设：
（1）假设所有省市电煤供给点都可以按照省会中心来加以简化。
（2）假设煤炭的供应量总能够满足煤炭的需求量。
（3）假设煤炭价格的波动对于煤炭需求没有影响。
（4）假设铁路，港口运输的运价为定值，短期内运输价格不随时间变动。
（5）假设忽略煤炭库存对于总成本的影响。
（6）假设运输的时间总能满足电厂对于煤炭运输的时间要求。
（7）设铁路和海运的运量限制短期内不发生巨大变化。
（8）假设电煤供应与电煤需求信息对称。
（9）假设所有运输量都为非负。
3.2 电煤转运建模参数说明
对于煤炭运输而言其主要的成本就在于运输费用，所以我们在设置目标函数时为总的运输费用最小，在这里我们讨论的是一种带港口吞吐量限制，铁路运量限制的电煤转运模型。运输费用由两部分构成：电煤从产地到中转站运费以及电煤由中转站到需求地运费。
设电煤产地为Ai，i=1，2，…，n，且Ai的年产量ai；电煤需求省为Bj，j=1，2，…，m，且Bj点的电煤发电量为bj；沿海港口为Ck，k=1，2，…，p且Ck的港口煤炭吞吐量为ck；铁路线为Dl，每条铁路线的运量为dl。
变量设置：
Xij从电煤产地i到电煤需求省j的运输量 Xik從电煤产地i到电煤需求省k的运输量
Xkj从沿海港口k到电煤需求省j的运输量
符号说明：
Cij从电煤产地i到电煤需求省j的运输费用
Cik从电煤产地i到沿海港口k的运输费用
Ckj从沿海港口k到电煤需求省j的运输费用
3.3 电煤转运模型
一般地，电煤转运模型是将运输成本作为目标函数，然后对目标函数进行规划求解。那么，在此，电煤转运模型见公式：
第一部分表示电煤利用火车直达运输，第二部分是电煤通过铁路直达至港口，再经港口转运到煤炭需求地区。
约束条件设置：
4 结论与展望
本文首先对数学线性规划运用至物流转运进行概述，然后通过物流转运模型结合中国铁路港口运输实际对该模型进行优化。建立了电煤转运模型，探索最优的电煤转运方式，关键在于假设全国所有省市都是中转站，除去秦皇岛、天津、青岛及连云港所在省份中转量不为0，其他地区的中转站“缓冲储存量”设为0。最终，将电煤供求数据以及最终转运模型分为：铁路直达以及铁水联运。得出最终电煤转运模型。在实际求解时，电煤产量可由历年产量提供。电煤需求则可先由各省发电量，再根据中电联每千瓦时电耗煤量得出电煤需求量。单位运费，根据实际里程计算各运输方式单位运输费用。
参考文献
[1]Saint A. Cleaning up coal power[J]. Energy & Technology， 2015.
[2]Zhang F， Bai J， Wang N， et al. Discussion on future coal transportation capacity in China[J]. Electric Power， 2008，41（1）：4-8.
[3]Tao S， Ren W， Sun K， et al. On the optimal way of coal transportation， Beijing， China， 2002[C]. shers， 2002.
[4]魏邦成.煤炭运输通道布局优化研究[D].北京：北京交通大学，2008.
[5]赵可培.运筹学[M].上海：上海财经大学出版社，2008.