石騰龍

[山東能源集團（棗莊）物商有限公司鐵運車務段，山東棗莊277000]

0 引言

在第75 屆聯合國大會上，我國提出二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標。這一目標在全球范圍內獲得了廣泛的好評和響應。2020年，中央經濟工作會議把實現“碳達峰、碳中和”列為重點任務之一。近年來，我國開始注重環(huán)境保護，積極落實全球氣候變化戰(zhàn)略，促進人類命運共同體的建設。

1 碳達峰和碳中和的概述及必要性

人類活動引發(fā)了一些嚴重的自然災害，如冰川融化和沙塵暴，氣候危機愈演愈烈，波及的范圍也越來越廣。由于全球變暖，人類面臨著許多嚴酷的環(huán)境，如熱浪、干旱等。二氧化碳的增加是造成全球變暖的主要因素，因此，降低二氧化碳排放可以保護環(huán)境。

《巴黎協定》條約中指出，各國應采取一系列措施減緩全球變暖，降低二氧化碳排放，從而在20世紀后半期達到碳中和。全球變暖帶來諸多災害，氣候問題是人類面臨的全球性問題，必須采取相應的減排措施。溫室氣體以二氧化碳為主，減排對減緩全球氣候變暖至關重要，應積極開發(fā)新的、潔凈的能源，控制和降低二氧化碳的排放。從我國來看，實現“碳中和、碳達峰”對我國應對氣候變化、推進生態(tài)文明建設提出了更高的要求，以促進經濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的協調發(fā)展；從國際看，這一重要宣示顯示了我國在全球氣候變化、推動可持續(xù)發(fā)展方面的主動與力量，為世界各國樹立了良好的榜樣[1]。

2 鐵路煤炭運輸基本格局及需求分布特點

2.1 基本格局

在我國，消耗的一次性能源中60% 左右都是煤。與此同時，我國的煤礦資源也出現了地區(qū)分布不均的特征。山西、陜西、內蒙古是我國煤炭的主要來源。華東、華南等發(fā)達地區(qū)的煤炭消費量約為總消費量的40%。

長期以來，我國的煤炭運輸主要靠鐵路運輸，占煤炭運輸總量的60%，其中，鐵水聯運和鐵路直通是主要運輸形式。第一，鐵水聯運?！叭鳌钡貐^(qū)（甘肅的河西、定西和寧夏的西海固）的煤炭主要由大秦（大同-秦皇島）、朔黃（河北-黃花）、瓦日（瓦塘-日照市）等主要的煤炭運輸通道以及華東、華南的水路運輸。水路運輸經由“海到河”運輸到長江流域。第二，鐵路直達。其主要路線有京滬線、京九線、京廣線、焦柳線等。

近幾年，我國鐵路運輸中煤炭的比例不斷提高。2000年至2011年為迅速增長時期。在宏觀經濟高速發(fā)展的帶動下，我國的煤炭產量和消費需求不斷增加，從14.1 億噸增長到38.8 億噸，年均增長9%。在這段時間里，鐵路的煤炭運量以每年11%的速度遞增，2011年的運量為22.7 億噸，超過了同期的煤炭消耗量；2012年至2013年為平穩(wěn)調整時期。在此期間，我國煤炭消費量持續(xù)增加，2013年煤炭產量為39.7 億噸，消費量42.4 億噸。然而，由于運輸市場的激烈競爭，煤炭運量在2012年第一次出現了下滑，產運率則下降到了0.58；2014 至2016 為急劇下降時期。由于國家宏觀經濟和能源政策的制約，煤炭消費水平不斷下滑，煤炭供求關系日益緊張，供需失衡。2014年，由于煤炭產量的下滑，煤炭運量急劇下降，三年內累計降幅達到18%。產運系數為0.53，較產煤同期減少了14.8 個百分點；2017 至2018年為迅速恢復時期。從2016年10月起，由于下游需求的持續(xù)增長，煤礦產量開始逐年上升，在公路治超、環(huán)渤海地區(qū)禁止汽運煤、公轉鐵等政策的推動下，煤炭運輸繼續(xù)保持增長態(tài)勢。2017年，煤炭鐵路貨運總量為21.55 億噸，較上年同期增長了13.3%，2018年產運系數更是創(chuàng)歷史新高，達到0.65?！肮D鐵”政策促使煤炭運輸從公路改為鐵路，鐵路市場份額得到了極大提高。

2.2 需求分布特點

鐵路煤炭運輸市場主要來源于省際的調撥和省內的煤炭運輸。由于我國煤炭供需結構的改變以及國家政策的驅動，鐵路煤炭運輸的需求分配呈現如下特征：

第一，鐵路運輸的發(fā)運需求集中在“三西”地區(qū)。2018年鐵路煤炭運輸總量達23.8 億噸，其中國家鐵路完成16.6 億噸，其他鐵路完成7.2 億噸。山西、內蒙古、陜西、安徽、河北歷年都是位居全國煤炭發(fā)送量的前五名。由于“去產能”的原因，安徽省鐵路運輸需求大幅下降；2018年陜西省的發(fā)運量比去年增加了36.63%，增幅最大。“三西”地區(qū)的發(fā)運量占比從2010年的55%增加到了69.7%，而鐵路煤炭運輸的需求則進一步集中在山西、陜西、內蒙古。第二，鐵路運輸向西部地區(qū)延伸。根據全國各地（地區(qū)內10 萬噸以上）煤炭運輸的統計資料，比較、分析了2000年至2018年各地區(qū)的煤炭運輸輻射范圍。山西省鐵路煤炭發(fā)送量最大、輻射范圍最廣，到達省份在19～24 個之間。2018年山西省到河北、山東的貨運總量達到了76.3%。內蒙古輻射范圍基本在11 個省左右，其分布較為穩(wěn)定，主要運輸到河北、東北三省、內蒙古，其運輸占比分別為25.4%、45.3%、25.9%。陜西和新疆的煤炭運輸輻射范圍進一步擴展，陜西地區(qū)的煤炭輸送省份由2000年的9 個增加到了2018年的16 個，相比之下，青海、安徽、江蘇等地的輻射區(qū)域在逐步減少。第三，煤炭運輸目的地主要集中在北部的沿海地區(qū)，如河北、山東、遼寧、天津等。2018年，河北、山東、遼寧、天津4 個省的煤炭達到量占全國的55.5%，主要是由于晉陜蒙鐵路運輸通道將秦皇島北部、黃驊、日照等沿海港口連接起來，其中河北省的煤炭達到量為5.9 億噸，占全國的35.74%，比上年增長9110 萬噸。

3 “雙碳”戰(zhàn)略背景下“十四五”特高壓建設和規(guī)劃

全球能源互聯網發(fā)展合作組織于2021年3月18號在北京舉行了“中國碳達峰碳中和成果發(fā)布暨研討會”，并為中國的特高壓電網建設提出了建議。第一階段：2030年前盡早達峰，2025年電力率先實現碳達峰，峰值45 億噸，2028年能源和全社會實現碳達峰，峰值分別為102 億噸、109 億噸。第二階段：2030～2050年加速脫碳，2050年實現電力近零排放，能源和全社會碳排放分別降至18 億噸、14 億噸，相比峰值下降80%、90%。第三階段：2050～2060年全面中和，爭取2055年實現全社會碳排放凈零，2060 之前實現碳中和目標。

“十四五”規(guī)劃有11 條特高壓線路，其中5 條在建，6 條規(guī)劃，2 條直流，9 條交流?！笆奈濉蹦?，鐵路預計開通31 條線路，按照交付地點的不同，以蒙東為起點的4 條、以蒙西晉北陜北地區(qū)為起點的7 條、以新疆甘肅青海為起點的6 條、以四川云南為起點的10 條、以晉中南為起點1 條、以河南為起點1 條、以皖南為起點1 條、以浙北為起點1 條。從區(qū)域上看，華北地區(qū)有2 條、華東地區(qū)有17 條、華南地區(qū)有11 條、西南地區(qū)有1 條。最大輸送總能力達9200 萬千瓦，再加上20 條已投入使用的線路，其最大輸送總能力達2.409 億千瓦。根據每條特高壓線路大致3年的平均建設周期，預測其投入使用的時間。

4 “十四五”特高壓線路對煤炭需求替代量預測

“十四五”期間，隨著我國電力水平的不斷提高，燃煤電廠的用電量有望下降?！笆奈濉逼陂g，我國電力煤炭供需結構不會有太大改變，2021年電力消耗達到2015～2019年的最低點。

第一，對“十四五”期間特高壓線路的輸電利用率維持2018年和2019年實際水平進行模擬預測。將31條電力線路按受端省進行歸類、匯總，得到受端省燃煤電廠用煤的替代量總表?！笆奈濉逼陂g，受端省特高壓輸電能力保持在2018年、2019年的實際利用率水平，2022～2025年受端省電力行業(yè)的煤炭需求總替代量分別為1.94 億噸、2.33 億噸、2.34 億噸、2.32 億噸。山東省是最大的火電替代省，其替代量為3911 萬噸，替代量最低的河北省為92 萬噸。第二，根據“十四五”期間特高壓輸電容量，按照設計能力滿額輸送進行模擬預測。將31 條電力線路按受端省進行歸類、匯總，得到受端省燃煤電廠用煤的替代量總表。根據“十四五”期間特高壓線路輸電量按照設計能力滿額輸送進行模擬預測，受端省電力系統在2021～2025年的總替代量分別為5.82 億噸、6.01 億噸、7.45 億噸、7.38 億噸、7.30 億噸。預計2025年受端省火電煤炭替代量最高的省份是山東省，其替代量為1.24 億噸，天津市為1446 萬噸。

5 “十四五”特高壓對鐵路煤炭運輸的影響

以2019年、2025年我國超高壓煤炭的替代率和軌道交通的消耗量為基礎，對我國鐵路運輸中超高壓煤的替代率進行了測算。可以看出，超高壓主機省的煤炭替代及軌道交通消耗占15.21%，而第一階段的煤炭替代和軌道交通消耗占20.54%，說明超高壓對鐵路運輸的影響正在逐步增大。

第一，特高壓替代煤的數量每年都在增長。在“十四五”期間，以受端省輸電能力仍保持在2018年和2019年實際輸出率的前提下，預計2022～2025年，受端省電力的總替代量將分別達到1.94 億噸、2.33 億噸、2.34 億噸、2.32 億噸?！笆奈濉逼陂g，根據特高壓輸電容量的滿負荷情況，預計2022～2025年，受端省燃煤電廠的總替代量將分別達到6.01 億噸、7.45 億噸、7.38 億噸、7.30 億噸。

第二，特高壓對我國東部沿海省份形成了更大的替代效應，而對“兩湖一江”（湖北、湖南、江西）區(qū)域的替代效應則相對薄弱。“十四五”末期，我國東南沿海各省的特高壓替代煤炭總量將達到16832 萬噸，約占全國總替代量的73%，而“兩湖一江”地區(qū)的替代量將達到3066 萬噸，約占全國總替代量的13%。

第三，超高壓對煤炭運輸產生了較大影響。預計到2025年，受援省的煤炭替代和鐵路運輸將由15.21% 增加到20.54%。可見，特高壓在煤炭運輸中的作用正在逐漸增強[2]。

6 實現碳達峰和碳中和的根本途徑

第一，優(yōu)化運輸結構，擴大煤炭運輸的市場份額。隨著“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略的實施，特高壓輸電線路對煤炭的替代作用日益顯著，全國煤炭運輸總量將在穩(wěn)定的基礎上逐漸降低。“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略將繼續(xù)加強環(huán)保要求，而道路交通的不利影響也會越來越明顯。今后，煤炭資源的開采、消費和運輸將會受到限制，必須強化鐵路運輸的優(yōu)勢，發(fā)展煤炭運輸。

第二，通過對鐵路運輸組織的優(yōu)化，實現污水處理與直通的最佳比例。在“雙碳”的大環(huán)境下，我國煤炭消費的增長速度將逐漸減緩，清潔能源的替代作用將更為明顯。沿海地區(qū)因其得天獨厚的海上優(yōu)勢，適合以“鐵路+海上”的方式運輸煤炭。“兩湖一江”區(qū)域作為內陸地區(qū)，在測算綜合運輸成本和運輸時間受限的前提下，提出了增加鐵路直達運輸比重的建議。

第三，改革鐵路運輸模式，發(fā)展集裝箱。在“雙碳”的大背景下，我國對鐵路運輸的需求將會越來越大。因此，應重點發(fā)展無專用線的散煤，以高貨值的塊煤、焦炭、蘭炭等煤類為主，發(fā)展敞頂箱運輸，從而實現鐵路運輸的創(chuàng)新。

6.1 大力推動清潔能源的發(fā)展

在科技日新月異的今天，新能源是熱門話題。目前的交通和工業(yè)發(fā)展，主要還是依賴傳統的能源，政府應對此進行改革，推動新能源的利用，從而達到減排的目的。西部和北部的太陽能、風能，西北的水力發(fā)電項目等，都應加速建設，并根據地域特點，積極探索新的發(fā)電模式。逐步以新型能源取代傳統的礦物能源，減少燃煤發(fā)電的能耗，促進綠色節(jié)能技術的發(fā)展，改善和優(yōu)化鋼鐵、化工等傳統工藝，開發(fā)低碳節(jié)能技術，優(yōu)化工業(yè)結構，提升節(jié)能效益。逐步采用潔凈能源替代石油和天然氣，采用新設備、新方法，以達到控制排放的目的[3]。

6.2 加快發(fā)展特高壓電網

加快特高壓網絡的建設，是我國電力系統建設的重要方面，也是實現碳達峰、碳中和的重要手段。特高壓技術在我國尚屬首創(chuàng)，它能有效實現長距離、大帶寬和低損失。通過加強特高壓的建設，引入新材料，可以保證電網的安全，既能發(fā)展智能電網，又能促進碳峰和碳中和。在不同行業(yè)中，最大限度地使用互聯網降低二氧化碳排放量。

6.3 宣傳和落實碳達峰、碳中和政策

政府有關部門應積極向企業(yè)和個人宣傳有關碳達峰和碳中和的相關政策，使他們充分認識并采取相應的措施。企業(yè)要通過優(yōu)化工業(yè)結構降低二氧化碳的排放量。要推動“兩個替代”：在能源生產環(huán)節(jié)以太陽能、風能、水能等清潔能源替代化石能源發(fā)電；在能源消費環(huán)節(jié)以電代煤、以電代油、以電代氣、以電代柴，牢記并貫徹落實習近平總書記關于“四個革命、一個協作”的思想，以零碳為能源系統的革命目標，推動綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。

7 結語

總體而言，碳達峰和碳中和在中國社會發(fā)展中具有重要作用，但同時在實現碳達峰和碳中和的過程中，也存在諸多挑戰(zhàn)。因此，必須統籌考慮，立足國情，以大格局、大思路，借助互聯網形式加快全球能源轉型和綠色低碳的發(fā)展，朝著構建人類命運共同體的方向進行，走出一條以高效、低排放、高質量發(fā)展為目標的道路。