王 龙,梁 栋,李 华,曹 键,徐雪艺
(1、3中国铁路经济规划研究院有限公司 副研究员,北京 100038;2中国铁路经济规划研究院有限公司 研究员,北京 100038;4、5中国铁路经济规划研究院有限公司 助理研究员,北京 100038)
榆林能源化工基地,是全国唯一的国家级能源化工基地——陕北能源化工基地的核心组成部分,煤炭探明储量1 447亿t。“榆林煤”以其特低灰、特低硫、特低磷、中高发热量而著称,是优质的化工、动力及民用煤。2020年榆林市原煤产量5.17亿t,就地转化率为20%~30%,亦即榆林地区煤炭外输需求近3亿~4亿t。此外,榆林能源化工基地各工业园区年产化工品精甲醇330万t、聚氯乙烯160万t、烯烃240万t、金属镁50万t、兰炭4 000万t等,则除煤炭外其他类物资也存在较大量的外运需求。交通是经济发展的先行官,完备的交通基础设施条件和畅通的运输通道对于促进榆林能源化工基地招商引资和拉动地区能源经济发展具有重要支撑作用。
榆林地区能源与化工产品外运主要通过铁路和公路两种运输方式来完成,目前已开通运营的包西、浩吉、太中银、神朔—朔黄、朔准等干线铁路已为榆林地区构建起四通八达的大能力外运通道[1],而地区支线集疏运系统的欠缺使得区域内短驳费用高企,成为干线铁路能力难以有效发挥的重要原因之一,导致现状榆林煤炭外运有数以亿t级规模仍需通过公路完成,G337、G338、G210等“煤路”常年拥堵[2]。在运输结构调整的大趋势下,完善的铁路集疏运系统是缩减物流成本、促进大宗货物运输回归铁路、打赢“蓝天保卫战”的必要。
因此,在既有铁路网基础上,亟需结合煤矿、化工、电力新建和规划产能分布,对榆林能源化工基地支线铁路系统开展进一步的规划研究,更好地指导地区支线网建设和运营,从而形成更加高效完善的线网布局,助力榆林地区能源经济发展。
产能方面,2020年,榆林能源化工基地在产煤矿共计255处,产能合计5.6亿t/年。按照行政区划划分,神木市煤矿120处,产能3.18亿t/年;府谷县煤矿77处,产能0.98亿t/年;榆阳区煤矿35处,产能1.24亿t/年;横山区煤矿23处,产能0.24亿t/年。相比之下,先进产能主要分布在神木市、榆阳区,煤矿平均产能较大。产量方面,2020年,榆林市原煤产量51 709万t,总体产能利用率为91.3%。其中,神木市、府谷县、榆阳区、横山区产量分别为28 705万t、9 094万t、12 379万t、1 531万t。
根据《榆林市国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(以下简称《榆林十四五规划》),“十四五”时期,建成大海则、巴拉素、郭家滩、赵石畔、可可盖等煤矿;开工海则滩、海测滩、黄蒿界、河兴梁、横沟等煤矿;开展红墩界、红石桥、乌苏海则、西王寨、大保当、西红墩、古城一号、古城二号、中鸡一号、中鸡二号等煤矿前期工作。由此,“十四五”期间,榆林能源化工基地新建成煤矿产能5 100万t/年,新开工煤矿产能1 820万t/年。预计2025年,榆林能源化工基地新增煤炭产能5 000万~6 000万t/年,其中以榆横矿区为主,其次为榆神矿区。
榆林是国家规划的大型煤电基地、西电东送基地。截至2020年底,榆林能源化工基地火电总装机容量2 444万kW,2020年发电量111 6.39亿kW·h。
《榆林十四五规划》提出优化火电布局和发展导向,统筹推动榆横、神府等综合电力外送基地建设,“十四五”新增煤电装机1 000万kW左右。预计2025年,榆林能源化工基地火电装机容量将达到3 400万kW。
经过20多年的快速发展,榆林能源化工基地已形成了现代化的煤化工产业集群。截至2020年底,榆林地区煤制油项目9个、产能398万t,煤制商品甲醇项目5个、产能220万t,煤制甲醇制烯烃3个、配套煤制甲醇产能540万t、煤制烯烃产能240万t,兰炭产能5 850万t。2020年,榆林 能源 化工基地煤制油产量296万t,精甲醇产量331.07万t,聚烯烃系列产品产量为247.35万t,兰炭产量3 740万t。
《榆林十四五规划》提出推动能源化工产业高端化终端化,建设“煤头化尾”的现代煤化工产业示范区,推动煤化工向榆神地区集中,重点实施陕煤180万t煤制乙二醇、榆能40万t煤制乙二醇、兰石化80万t乙烯等项目。目前,榆林能源化工基地一批规划的千亿级煤化工项目前期工作陆续开展,但考虑“碳达峰碳中和”和“能耗双控”政策的影响,煤化工项目上马将会受到抑制。由此,预计2025年,榆林能源化工基地煤制油产能500万t,商品甲醇产能300万t,煤制烯烃产能600万t,兰炭产能5 500万t。
煤炭是榆林能源化工基地最主要的能源形式,也是最主要的物流品类。研究清楚榆林能源化工基地煤炭生产、消费、外运情况,即可明确榆林能源化工物流需求的基本框架,因而本节对于榆林能源化工基地煤炭外运需求进行重点分析。
在我国社会从高碳向低碳发展的过程中,能源需求总量还将有所增加,但结合3060“双碳”目标,煤电占比持续下滑已经是不争的趋势。预计2025年、2035年我国煤炭占一次能源消费比重将分别下降至50%、40%。综合分析来看,“十四五”期间,全国煤炭消费在现状基础上将保持小幅增长趋势,预计将于“十四五”末、“十五五”初实现达峰。而榆林作为我国重要煤炭供应保障基地之一,在全国煤炭行业落后产能加快退出、先进产能有序释放的趋势下,榆林能源化工基地的能源保供作用进一步突出,煤炭生产规模也将适度扩大。因而“十四五”期间,榆林能源化工基地煤炭产量仍将保持增长。
21世纪初以来,省市各级都从促进榆林永续发展的愿望出发,强调煤炭资源就地转化利用,延长产业链。随之,榆林地区规划了一批煤电和煤化工项目,目前榆林能源化工基地煤炭就地转化率已达24%~25%。但一方面,一味地追求提升就地转化率指标,与国家对其能源外运保供的定位有所背离,另一方面,叠加能源消耗总量和强度“双控”要求,部分大型煤化工项目上马受到抑制,因而“十四五”及远景2035年,榆林地区煤炭消费比重与消费量的增长势头将放缓。
综上分析,在“双碳”和“双控”政策影响下,预计“十四五”及远景2035年,榆林能源化工基地物流趋势仍将以煤炭外运保供为主[3-4]。
2.2.1 煤炭产量预测
2020年,榆林能源化工基地原煤产量达到51 709万t、同比增长10.6%。参见图1。
图1 “十三五”历年榆林能源化工基地原煤产量
综合前文分析,预测“十四五”期间,榆林能源化工基地煤炭产量将进一步增长,至2025年,原煤产量将达到5.6亿t。考虑“双碳”政策影响下,我国煤炭产量将在2025年左右达峰,至2035年将处在高位平台期并小幅下降,结合榆林能源化工基地的能源保供作用,预测2035年产量与2025年相当,维持在5.5亿~5.6亿t规模。
2.2.2 煤炭消费量预测
榆林能源化工基地煤炭消费主要集中在电力、化工两大行业。2020年,榆林地区火电装机2 444万kW,火力发电量1 116.39亿kW·h,消耗原煤约4 200万t;化工行业,生产烯烃247万t、精甲醇331万t、聚氯乙烯164万t、煤制油74万t、煤焦油加氢220万t、兰炭3 740万t、烧碱117万t,合计耗煤约8 000万t;其他行业耗煤约300万t。由此,2020年,榆林能源化工基地本地原煤消费量约12 500万t,就地转化率为24.5%。
根据《榆林十四五规划》,“十四五”期间,榆林能源化工基地新增煤电装机1 000万kW左右,预计新增耗煤1 800万t/年;煤化工方面,“十四五”将重点实施一批煤化工示范项目,但考虑能耗“双控”政策影响,保守预计新增耗煤2 000万t/年。由此,2025年,榆林能源化工基地合计新增煤炭消费量3 800万t,即达到16 300万t,就地转化率达到29%。至2035年,考虑一批耗煤行业的落后产能将陆续被淘汰,预计煤炭就地转化率将有所下降,为27%左右,本地煤炭消费量降至1.5亿t左右。
2.2.3 煤炭外运量预测
根据上述分析,通过对榆林能源化工基地煤炭产量与消费量的核减,推测2020年榆林市煤炭外运量3.92亿t。以2020年榆林地区煤炭产运需数据为基础,结合上文关于榆林煤炭生产消费的预测,展望2025、2035年,预测榆林地区煤炭产销平衡表如下。
表1 榆林煤炭产销平衡表预测 万t
榆林能源化工基地现状干线铁路总里程889 km,其中纵向铁路3条,总里程415 km;横向铁路3条,总里程474 km;支线铁路共6条,总里程466 km;此外,在建支线铁路2条,为神瓦铁路、油坊坪至银子湾铁路。见表2。
表2 榆林市干支线现状情况 km
干支衔接方面,靖神铁路为包西铁路与浩吉铁路、太中银铁路之间的联络线,目前为浩吉铁路的主要集运线;红柠铁路东起神大铁路神木站,西接包西铁路神木西站;榆横铁路东自包西铁路闫庄则站,向西在转水庙站与靖神铁路相连;小纪汗煤矿铁路专用线北起靖神铁路小纪汗北站,南端接轨于榆横铁路液化厂站,本线货源可通过榆横铁路接入包西铁路;神大铁路南端与包西铁路大保当站接轨,北端于店塔站分别与包神铁路和准神铁路接轨;包神铁路与神朔铁路直接贯通,与朔黄铁路形成西煤东运大通道;准神铁路目前已建成运营郭(郭家湾)店(店塔)段,与神大铁路直接连通,本线货源流向神朔铁路需经由店塔至神木北联络线折角运输;朔准铁路为大秦铁路的集运铁路之一,经过府谷县北部边缘,目前尚未与其他干支线接轨。
榆林能源化工基地外运物资以煤炭为主,这里重点分析榆林煤炭外运系统的干支线衔接方面存在的问题。
目前,榆林煤炭南下通道主要包括包西和浩吉两大干线,且通过靖神和榆横铁路相连接,基本能够满足其间大部分矿区煤炭向两大通道集运的需求。榆林煤炭东输主要流向一是直达至河北、山东地区,二是运输至沿海港口下水再通过海运抵达华东、华南地区。东输直达运输方面,受制于后方通道石太线能力紧张,榆林煤炭通过太中银铁路继续东出的能力难以有效发挥,则目前榆林煤炭主要通过包西南下然后经由黄韩侯铁路东输,该运输径路有所迂回,且包西铁路延安以南段能力趋近饱和。东输至港口下水方面,据统计,除国能集团下水煤炭外,2020年榆林地区通过曹妃甸港下水煤炭运量近2 000万t、通过日照港下水500万t,另据粗略分析,神木地区煤炭公路短驳至山西境内上站装车经由大秦线下水运量约2 000万t,则榆林煤炭东出至沿海港口下水需求旺盛。目前,主要有三条下水通道,一是经由“神朔—朔黄”至黄骅港下水通道,二是通过包西铁路北上、经由唐包铁路至曹妃甸港下水通道,三是通过太中银铁路东出,在山西境内经由吕临铁路折向瓦日铁路,至日照港下水。但是,“神朔—朔黄”通道为国能集团企业铁路,可为地方煤炭提供的运输能力有限;“包西—唐包”和“太中银—吕临—瓦日”通道径路里程较长,增加了企业的运输成本。同时,区域内仍存在通过朔准线至大秦线的下水通道和通过瓦日线下水的通道,但目前尚无衔接榆林能源基地与此两通道的支线铁路,导致煤炭下水通路不尽顺畅。
因此,现状榆林能源化工基地支线铁路最突出的矛盾即为煤炭东输存在瓶颈,需进行适当的能力补强,打造更加顺畅、更大能力的煤运东输通道。
坚持问题导向,综合考虑榆林能源化工基地运输需求,充分挖掘地区路网运输瓶颈和空白缺失段,以集约化利用有限的廊道资源为宗旨,通过串联整合、打通堵点、扩大辐射,解决支线铁路建设不均衡不匹配的问题,形成集约高效的支线网;坚持目标导向,以节省物流成本推动榆林能源化工基地高质量发展、增强运力供给支持国家能源保供体系、促进大宗物资运输“公转铁”支撑国家“碳达峰”战略为目标,提升区域支线铁路网内畅外达运输能力和便捷性。
一是着力解决煤炭外运干支衔接不畅问题,打通榆林煤炭外运、特别是东输的便捷通路。
二是以提高路网覆盖率为目标,规划新线填补路网空白。
三是以满足基地供需物流为目的,打通内部循环的连通径路。
四是最大化盘活存量资源,充分利用既有铁路、有效激活停建铁路,发挥既有资源效能,促进规划路网建设节支增效。
4.2.1 神瓦铁路
神瓦铁路西连红柠铁路、东接瓦日铁路,形成榆林煤炭直达豫北、鲁南地区以及山东日照港下水的铁路通道,并且可通过瓦日线与京九、京沪等线联络线下线至华中、华东地区,同时,也可抵达梁山北站转运至京杭大运河南下运输。由此,神瓦铁路是榆林能源化工基地煤炭东出的新通道,是榆林煤炭外运系统的重要组成部分。目前,神瓦铁路处于停建状态,“十四五”宜继续推进本项目建设。
但是,榆林煤炭通过“神瓦—瓦日”通道下水径路里程过长,达1 340 km,是制约神瓦铁路增量的关键因素,考虑到神瓦铁路在瓦塘端与山西省境内的地方铁路岢瓦铁路相连接,“神瓦—岢瓦—宁岢—北同蒲—大秦”下水通路里程1 020 km,相比于“神瓦—瓦日”通路可节省里程达320 km,则可作为进一步盘活神瓦铁路,促进其增量的优化措施。参见图2。
图2 承接神瓦铁路的榆林煤炭下水通路
4.2.2 准神铁路
准神铁路北起鄂尔多斯市朔准铁路红进塔站,南接神大铁路神木站,目前,陕西段(郭家湾—店塔)已通车,内蒙段尚未建成,下行方向为重车方向,货源主要通过“准神—神大—包西”通路外运。若准神铁路内蒙段打通,实现与朔准铁路连通,将使得准神铁路具备路网通道功能,可形成榆林煤炭经由“准神—朔准—北同蒲—大秦”的东出大通道。
在“准神—朔准—北同蒲—大秦”通路竞争力方面,综合以上分析,总结榆林煤炭东出下水存在5条通路,以神木地区相应车站为起点,比较各径路里程如表3、图3。
表3 神木煤炭东出下水通路 km
图3 榆林煤炭下水径路
可见,以神木为起点,经由“神朔—朔黄”铁路通道下水无疑是里程最短、最为顺畅的通路;其次,“准神—朔准—北同蒲—大秦”下水通路与“神瓦—岢瓦—宁岢—北同蒲—大秦”下水通路里程相当,相比于现状大量走行的包西北上、经由唐包通道下水通路,可节约里程近200 km,相当于吨煤运费节省约30元;最后,“神瓦—瓦日”下水通道径路里程最长,在瓦日铁路不进行运价下调情况下,竞争力最弱。由此,若准神铁路内蒙段打通,所形成的榆林煤炭东出下水通道具有较强的竞争力,宜近期实施。
4.2.3 油坊坪至孤山川(张家峁)铁路
油坊坪至银子湾铁路起点为朔准铁路油坊坪站,终点为庙沟门镇银子湾站,先期是府谷煤业集团与榆林市煤炭运销集团共同投资兴建的一条运煤专线,于2012年开工建设,2013年底由于资金链断裂停工至今。为进一步盘活既有停建铁路项目,这里提出项目延伸方案以促进项目成网后上量增收:
1)南延方案——可考虑向南延伸至神朔铁路孤山川站,形成府谷沿线煤源通过本线与“朔准—大秦”通道和“神朔—朔黄”通道的外运通路,既可填补路网空白功能,又可提高路网完整性、加强运输组织灵活性,宜近期实施。此外,也可考虑进一步南延至神瓦铁路,形成府谷地区煤炭通过神瓦铁路东出的通路,但考虑通过瓦日通道外运同样将面临运输径路历程过长的问题,因而该段可作为远期规划研究项目。
2)西延方案——根据前文分析,准神铁路的作用可见一斑,但准神铁路陕西段2009年已通车,而内蒙段至今仍未建成,则可另换思路,寻求其他连通径路。考虑到油坊坪至银子湾铁路与朔准铁路相接,则将其向西延伸至神木地区,形成神木等地通过朔准铁路东出的外运通道,同时也可为油坊坪至银子湾铁路增运增收,并且接轨于张家峁站也有利于实现与神瓦铁路互联互通。因此,若准神铁路内蒙段仍无法推进,则本方案宜近期实施。
4.2.4 榆佳临铁路
榆佳临铁路自包西铁路红石峡站引出,跨黄河接轨于山西省境内瓦日铁路上的临县站。榆佳临铁路建成后,将主要承担榆神一期矿区煤炭通过瓦日铁路的东输任务,同时为麻黄梁工业区和榆佳经开区提供原材料输入、产成品输出等物流服务。而考虑到麻黄梁工业区和榆佳经开区的运输需求有限,且运输品类多为小批量零散物资,可为榆佳临铁路提供的运量不足,因而榆佳临铁路宜作为远期规划项目。
4.3.1 朱盖塔至神木西铁路
朱盖塔至神木西铁路由朱盖塔至大保当铁路调整演变而来。朱盖塔至大保当南铁路自包神铁路朱盖塔站引出,途经榆神矿区四期规划区北部及神府矿区西部,终止于大保当南站,主要功能为将朱盖塔集运站及沿线的煤炭资源运输至清水工业园,供应园区内煤化工项目。
从功能上看,朱大铁路是一条内循环铁路,服务于榆林能源化工基地内部特定的供需点对;从线位走向看,朱大铁路是一条尽头线,并有相当长一段线路与包西线“中鸡—大保当”段并线走行,而包西线此段运量并不饱满,从节约用地、充分利用既有铁路资源角度看,不宜同通道建设新线。并且,清水工业园铁路专用线一期已建成投运,接轨于包西铁路大保当站,服务清水工业园的原料运入和产品运出。因此,可对原朱大铁路建设方案进行优化调整,使其从包神铁路朱盖塔站引出后,沿原线位接入包西铁路神木西站,形成朱盖塔至神木西铁路。由此,既可维持原朱大铁路功能,通过本线和包西线“神木西—大保当”段及清水工业园专用线输送煤炭,又可进一步通过包西线扩大沿线煤炭外运的送达范围,提升本线运量。随着清水工业园煤化工项目陆续投产,耗煤量将增加,则本项目宜近期实施。
4.3.2 锦东至清水工业园铁路
锦清铁路由靖神铁路锦东站引出,向东上跨包西铁路后接入清水工业园榆林化学装卸站,主要承担由小保当和曹家滩煤矿至清水工业园内陕煤集团榆林化学公司煤炭分质清洁高效转化项目(以下简称“榆林化学项目”)的煤炭调运任务。
若无锦清铁路,则小保当和曹家滩煤矿的煤炭运输至榆林化学项目需经由孟家湾至红石峡联络线通过包西铁路运抵大保当站,再通过清水工业园专用线运输至榆林化学项目,径路有所迂回。而考虑到包西铁路“红石峡—大保当”段能力比较富余,短期内可满足榆林化学项目的煤运需求,并且从集约化利用既有资源角度出发,宜充分利用清水工业园环形铁路专用线满足园区内各化工项目的煤炭供应需求,避免过度建设,因而短期内不建议启动锦清铁路,后期随着榆林化学项目的进一步扩建择机实施,则锦清铁路宜作为远期规划研究项目。
4.4.1 榆神四期矿区铁路
榆神四期矿区铁路位于榆神矿区四期规划区内,正线北起尔林兔,向西南经袁家圪堵,上跨包茂高速公路,继续经小壕兔、尔林滩、什它汗、刘家伙场,南端接轨于靖神铁路大海则北站;支线至小壕兔折向东南,上跨包茂高速公路,接轨于靖神铁路纳林皋兔站。
榆神矿区四期规划区为陕西省唯一一个尚未开发的优质整装煤田,需加强榆神矿区四期高质量规划研究。榆神四期矿区铁路承担榆神四期煤炭外运功能,对榆神四期矿区开发具有重要意义。但是,受到榆阳区红石峡和瑶镇饮用水源保护区的禁采限制,榆神四期矿区目前尚不具备大规模开发的条件,因此,坚持生态优先原则下,本项目短期内暂不建议实施,宜视煤炭开采的环保措施改进情况择机实施,因此,本项目宜作为远期规划研究项目。
4.4.2 榆横南区矿区铁路
榆横南区矿区铁路从榆横铁路化工南站引出,向南沿朱家峁井田和芦殿井田东侧边界走行,经芦殿井田东南边缘后折向西,沿芦殿井田和芦河井田南侧边界布线,最后接轨于靖神铁路赵石畔站。
目前,对于榆横南区矿区,靖神铁路“红石桥—靖边北”段能够兼顾榆横南区西侧井田的煤炭运输任务,但对于榆横南区东侧的朱家峁、芦殿、芦河等矿井,尚处于铁路空白地带,榆横南区矿区铁路可以对其形成较为有效的覆盖。但考虑到相关煤矿建设开发进度较为滞后,因而榆横南区矿区铁路宜作为远期规划项目。
为满足陕北能源化工基地货物运输需求,支撑世界一流高端能源化工基地建设,在“二南(包西、浩吉)三东(神朔、太中银、朔准)”干线铁路网的基础上,结合既有支线铁路网布局,增加需求支撑、通路顺畅、发展需要的支线铁路,构建以“三纵三横”支线铁路为主脊架、区域连接线相衔接的支线铁路网。
根据上文分析,准神铁路与油坊坪至银子湾至张家峁铁路存在功能重叠,若同时上马,将会产生同质性分流作用,不利于区域铁路可持续发展。而考虑短期内准神铁路内蒙段实施可能性不大,则本研究主推油坊坪至银子湾至张家峁铁路项目,由此,结合上述分析,得到榆林能源化工基地支线铁路方案如图4所示。
图4 榆林能源化工基地支线铁路规划方案
如图所示,结合前文分析,编排榆林能源化工基地支线铁路近远期建设时序如表4所示。
表4 规划支线铁路建设时序
以榆林能源化工基地既有支线铁路和上述支线铁路规划项目为基础,构筑“三纵三横多联”支线铁路网体系,如表5与图5所示。
表5 榆林能源化工基地“三纵三横”支线铁路网规划格局
图5 榆林能源化工基地“三纵三横”支线铁路网规划格局
根据本研究规划方案,构建榆林能源化工基地“三纵三横多联”的支线铁路网规划格局,路网短板有所补强、区域覆盖更加全面、干支衔接日趋顺畅。并通过分期实施,将形成内畅外达、集约高效,且功能有需要、运量有支撑、效益有保障的地区支线铁路网,从而进一步促进“公转铁”运输结构调整、助力国家“双碳”和污染防治目标,推动榆林能源化工基地高质量发展。