趙友寶，袁芳芳，李學(xué)武，任一鑫

(1.山東科技大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，山東 青島266590;2.陜西未來能源化工有限公司金雞灘煤礦，陜西榆林719000)

一、引言

十八屆三中全會對我國的能源現(xiàn)狀與環(huán)境問題進行了全面分析，對各行各業(yè)提出了新的要求與目標(biāo)。煤炭礦區(qū)高污染、高耗能現(xiàn)狀，嚴(yán)重制約著礦區(qū)在當(dāng)前能源緊張、環(huán)境日益惡化形勢下的可持續(xù)發(fā)展。煤炭行業(yè)的高污染、高耗能已成為不爭的事實，但是由于我國以煤炭為主的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)嚴(yán)重依賴煤炭行業(yè)，很難實際操作、控制、減少煤炭的消耗量。為實現(xiàn)我國經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的“雙贏”目標(biāo)，急需研究降低礦區(qū)能源消耗的新方法與新思路。循環(huán)經(jīng)濟理論對煤炭礦區(qū)實現(xiàn)節(jié)能降耗環(huán)保具有重要的指導(dǎo)作用，也為煤炭行業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展開創(chuàng)了新途徑。

能源管理理論在煤炭礦區(qū)的深入研究及實踐活動，在很大程度上降低了能源消耗量，提高了能源利用效率，但仍然存在諸如能源共享利用程度低、綜合利用程度低、利用效率低等現(xiàn)象。目前，煤炭礦區(qū)普遍存在兩方面的問題:一方面，能源供給緊張、節(jié)能任務(wù)難以完成。我國正處在經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展階段，對煤炭資源的需求量較大。礦區(qū)為滿足能源的需求量，忽略了節(jié)約能源、提高資源利用效率等方面的問題。另一方面，太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬仍偕Y源，余熱、乏風(fēng)等閑置能源沒有得到合理開發(fā)利用，能源浪費嚴(yán)重［1］。許多礦區(qū)處在日照時間較長，風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，但是受到技術(shù)水平、利用成本等因素的制約，未對再生資源加以利用。煤炭礦區(qū)存在問題的表面原因是沒有從系統(tǒng)的角度統(tǒng)籌安排能源的開發(fā)與利用，而實質(zhì)是能源配置理論與方法不完善，優(yōu)化配置方法主要從宏觀方面進行研究，線性規(guī)劃主要在資源約束條件下研究如何安排產(chǎn)出，做到效益最大，它們研究的側(cè)重點都不是資源配置。礦區(qū)要提高能源管理水平，完成節(jié)能任務(wù)，建設(shè)低碳礦區(qū)，需要站在系統(tǒng)的角度從整體上考慮礦區(qū)能源分布與利用，依據(jù)不同領(lǐng)域能源獲取與使用的特點，創(chuàng)新能源優(yōu)化配置方法，設(shè)計符合礦區(qū)特色的能源配置方案。

二、能源時空配置概況

1.能源時空配置原則

由于煤炭行業(yè)生產(chǎn)的特殊性，決定了在對礦區(qū)能源重新配置時，要遵循以下原則:

(1)統(tǒng)籌兼顧、保證重點原則。統(tǒng)籌兼顧是指要站在礦區(qū)整體角度，從全局考慮能源時空配置方案。煤炭礦區(qū)生產(chǎn)、生活的各個方面都與能源存在密不可分的關(guān)系。煤炭主生產(chǎn)系統(tǒng)對能源的要求比較高，也是煤炭企業(yè)能夠正常運行的根本環(huán)節(jié)，因此，在進行煤炭礦區(qū)資源配置時，需要首先考慮并滿足該領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨罅?。時空配置要求對能源進行有計劃的分配及利用，做到因時、因地、因事制宜，既要保證重點耗能領(lǐng)域，又要兼顧輔助與生活領(lǐng)域，做到全面合理的配置與安排。

(2)注重效益、擇優(yōu)分配原則。煤炭礦區(qū)主要消耗煤、電力、水、石油等能源，每種能源在不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)均發(fā)揮著重要的作用。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，許多能源均可被其他新能源、可再生能源、閑置資源替代。如煤矸石可以替代煤炭進行發(fā)電，被處理后的礦井水可以替代新鮮水進行洗煤，粉煤灰、爐渣等可以替代水泥制磚等。煤炭礦區(qū)應(yīng)充分考慮到能源利用成本，結(jié)合經(jīng)濟效益、環(huán)境效益，擇優(yōu)配置能源。

(3)產(chǎn)需均衡，留有余地原則。煤炭礦區(qū)不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對能源的需求量存在較大差異，能源配置均衡，并不是按照部門平均分配，而是根據(jù)部門實際需求，做到相對均衡。留有余地則是為了保障重點耗能領(lǐng)域不會因為能源緊缺問題，而影響礦區(qū)的正常生產(chǎn)。在進行能源配置過程中，每個領(lǐng)域都應(yīng)該賦存一定的能源以應(yīng)對突發(fā)狀況，需要做好資源儲備工作。

(4)新能源、可再生能源優(yōu)先配置原則。一方面，煤炭、石油等不可再生資源的稀缺性，導(dǎo)致了對新能源、可再生資源的研究與利用。另一方面，這些化石燃料燃燒產(chǎn)生的氣體、固體均對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。能源供給緊張、環(huán)境惡化形式要求我們需要加大對新能源及可再生能源的開發(fā)與利用。

2.能源時空配置原理

礦區(qū)能源的利用及分配，均由能源配置系統(tǒng)內(nèi)部控制完成。能源配置系統(tǒng)中包含多種配置方法，其中最有效的方法是能源時空配置。由于能源生產(chǎn)與能源利用在時間和空間上不存在統(tǒng)一性，能夠存儲的能源(如煤炭)可以利用庫存來進行調(diào)節(jié)降低能源浪費(雖然使用成本高)，對于不能夠存儲的能源(如電力、風(fēng)能、太陽能等)如果不及時利用，就會造成浪費，因此，需要研究能源峰谷錯時利用;不同耗能領(lǐng)域所使用能源種類和數(shù)量不同，同種能源投入不同使用領(lǐng)域，所產(chǎn)生的綜合效益亦不同，因此需要研究能源空間分布問題。

能源時空配置是以能源管理、管理集成及優(yōu)化配置理論等研究成果為基礎(chǔ)，以科學(xué)分工、合理設(shè)置功能、確定統(tǒng)一目標(biāo)為原則，依據(jù)能源供給系統(tǒng)的能源供應(yīng)情況及耗能領(lǐng)域的不同用能規(guī)律，運用所創(chuàng)建的能源時空配置模型，合理地、有計劃地安排和組織各個耗能領(lǐng)域的用能時間、用能種類及數(shù)量，盡可能錯開用能的高峰期，而在低谷期利用不能存儲的多余能源，解決能源生產(chǎn)與利用峰谷不協(xié)調(diào)、能源種類和數(shù)量分布不匹配的問題。

3.能源時空配置的意義

煤炭礦區(qū)能源的時空配置從根本上解決了能源結(jié)構(gòu)不合理、利用效率低的問題，錯時用能緩解了用能高峰期造成的能源供給緊張、供不應(yīng)求的問題。時空配置在一定程度上有助于煤炭礦區(qū)的穩(wěn)定發(fā)展，不會出現(xiàn)大幅度的能源變動。在進行能源配置時，充分考慮到新能源、可再生能源、閑置資源的價值及利用空間，最大限度地應(yīng)用于煤炭礦區(qū)的各個方面，這很大程度上緩解了對一次能源的需求量，有效保護了環(huán)境，降低了污染環(huán)境的程度。

三、礦區(qū)能源及能耗領(lǐng)域的特征

煤炭礦區(qū)以煤炭生產(chǎn)為核心，向周圍輻射，與農(nóng)村、城市融合為一體。同時，礦區(qū)兼有能源生產(chǎn)與消耗的雙重身份，對我國經(jīng)濟的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。煤炭礦區(qū)的能耗領(lǐng)域主要包括生產(chǎn)、生活及社會活動等多個領(lǐng)域，多種能源之間在開發(fā)利用上關(guān)聯(lián)性強、關(guān)系復(fù)雜，每種能源不僅能夠?qū)崿F(xiàn)層級利用、梯級利用，而且與其他能源之間還可以通過合理的配置組合，實現(xiàn)綜合利用。

1.能源特征

通過對多個礦區(qū)的實地調(diào)研與考察而獲得的數(shù)據(jù)分析，可將煤炭礦區(qū)能源的特征歸納為3個方面:能源種類多、能源間關(guān)聯(lián)性強、能源用途多樣化。

(1)能源種類多。煤炭礦區(qū)涉及到的能源種類不僅包括一次能源，而且包括新能源、可再生能源、閑置資源以及廢棄資源。為保障礦區(qū)正常的生產(chǎn)、生活，需要投入大量的一次能源諸如煤炭、石油等，但是，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高，越來越多的能源可以應(yīng)用到礦區(qū)的生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)。在投入大量能源進行生產(chǎn)的過程中，一方面，產(chǎn)生了大量可以再次利用的閑置能源，比如煤矸石、煤泥、電廠余熱資源、煤層氣等，而且產(chǎn)生了諸如報廢設(shè)備設(shè)施等廢氣資源。

(2)能源間關(guān)聯(lián)性強。礦區(qū)內(nèi)不同種類能源之間并不是孤立存在，而是彼此之間相互關(guān)聯(lián)。目前，能源之間較為常見的兩種關(guān)系是能源替代與能源互補。如，風(fēng)能可以發(fā)電補充礦區(qū)對電能的需求，太陽能也可以發(fā)電來補充礦區(qū)對電能的需求，因此風(fēng)能與太陽能之間就存在了一種互補關(guān)系，沒風(fēng)時，采用太陽能發(fā)電，陰雨天，就可以借助風(fēng)能發(fā)電，二者互相補充;煤矸石、煤泥替代煤炭發(fā)電，現(xiàn)在建設(shè)了很多矸石熱電廠，不僅消耗了大量的固廢資源，而且減少了固廢資源對環(huán)境的破壞。

(3)能源用途多樣化。煤炭礦區(qū)能源種類豐富，自身特性多樣。常規(guī)能源性能比較穩(wěn)定，易于控制與利用，但是該類能源儲量有限，短期內(nèi)不能再生，燃燒后對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞;可再生能源相對于常規(guī)能源而言，分布范圍較廣，但是集中度不高，同時供應(yīng)不穩(wěn)定、受不可控因素影響較大，利用起來成本相對較高，難度較大?？稍偕茉吹膬?yōu)點是可以無限獲取，屬于清潔能源，對環(huán)境污染較小。閑置資源在礦區(qū)普遍存在，煤矸石、煤泥、粉煤灰、余熱、余壓等資源，像煤矸石、煤泥的利用成本較低，運用領(lǐng)域較為廣泛，利用潛力比較大;但是像余熱、余壓等資源的收集與處理對技術(shù)要求比較高，利用難度大，且屬于低質(zhì)能源，利用難度較大［2］。

2.耗能領(lǐng)域特征

礦區(qū)主要能耗領(lǐng)域按耗能位置劃分可分為5個方面:井下耗能領(lǐng)域、地面生產(chǎn)耗能領(lǐng)域、地面輔助能耗領(lǐng)域、生活耗能領(lǐng)域、礦區(qū)服務(wù)行業(yè)耗能領(lǐng)域。各個領(lǐng)域耗能特征具體如下:

(1)井下耗能領(lǐng)域。井下耗能領(lǐng)域，又可以進一步分為:基本生產(chǎn)耗能、輔助生產(chǎn)耗能?；旧a(chǎn)耗能主要是指掘進與回采耗能，輔助生產(chǎn)耗能主要是指運輸、提升、排水、通風(fēng)、壓氣等工作耗能，這些領(lǐng)域以消耗電能為主，同時消耗少量的油類。掘進機、皮帶輸送機、刮板輸送機、水泵、風(fēng)機等都是靠電能帶動工作的;掘進設(shè)備、回采設(shè)備、運輸設(shè)備不僅消耗電能，而且需要少量的機油、汽油，特別是運輸設(shè)備更需要消耗汽油、柴油等油類資源。由于安全生產(chǎn)與穩(wěn)定生產(chǎn)的需要，對能源種類及供給要求極其嚴(yán)格，較難使用其它能源替代，更不能出現(xiàn)能源停供的現(xiàn)象。

(2)地面生產(chǎn)耗能領(lǐng)域。地面生產(chǎn)能耗領(lǐng)域，主要包括煤炭洗選與加工、機械制造、礦用設(shè)施設(shè)備維修、礦用物資生產(chǎn)、電力、建材、煤炭轉(zhuǎn)化及其它非煤產(chǎn)業(yè)，該領(lǐng)域主要耗費電能、煤炭、油類及加工后產(chǎn)生熱氣與冷氣等資源。地面生產(chǎn)系統(tǒng)是地下生產(chǎn)的延續(xù)，是煤炭礦區(qū)最主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。地面耗能領(lǐng)域與地下耗能領(lǐng)域相比，對能源的要求相對較低，可以考慮用其他能源進行替代。考慮到資源合理配置的要求，可以對地面耗能環(huán)節(jié)采取錯時利用方式，避開用能高峰期，使能源應(yīng)用到最需要的工作環(huán)節(jié)。

(3)地面輔助耗能領(lǐng)域。地面輔助耗能領(lǐng)域主要包括固廢處理、生活污水與工業(yè)廢水處理、地面運輸、辦公區(qū)域等，這些領(lǐng)域能耗種類比較多，能量使用量所占比例較小，其中以消耗電能為主。辦公區(qū)域的照明、空調(diào)等多數(shù)耗能設(shè)備均可以使用太陽能發(fā)電來維持其工作。固體廢棄物、生活污水、工業(yè)廢水處理后，均可產(chǎn)生大量可循環(huán)再利用的資源，可將這些資源重新投入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行再利用。地面輔助耗能領(lǐng)域是能夠使用新能源能源、可再生能源、閑置資源替代的，同時也是礦區(qū)資源實現(xiàn)循環(huán)利用的重點領(lǐng)域。

(4)生活耗能領(lǐng)域。生活耗能領(lǐng)域，主要包括職工公寓、浴池、家屬區(qū)、工業(yè)廣場、食堂、景觀等。該領(lǐng)域以消耗電能為主，由于對電的要求相對較低，可以借助太陽能、風(fēng)能發(fā)電來替代煤炭發(fā)電。職工公寓、浴池、家屬區(qū)的供暖可以采取礦區(qū)內(nèi)部電廠余熱資源來保障。景觀區(qū)域的樹木澆灌、工業(yè)廣場的地面噴灑、廁所沖水用水均可以采用被處理后的礦進水來替代新鮮水。生活耗能領(lǐng)域雖然耗能種類較多，但耗能量較小，對能源的穩(wěn)定性要求不高，均可采用其他能源來替代，是能源時空配置的最主要領(lǐng)域。

(5)礦區(qū)生活服務(wù)耗能領(lǐng)域。礦區(qū)生活服務(wù)耗能領(lǐng)域，主要有通信、賓館、商店、酒店、學(xué)校、醫(yī)院、銀行及郵政等單位及部門，主要消耗水資源、電能、煤炭，汽油、柴油等能源，該耗能領(lǐng)域的廁所沖水均可以使用處理的礦井水替代新鮮水，以節(jié)約水資源。耗能最多的另一種能源是電能，由于這些耗能單位對能源的要求較低，可以使用太陽能、風(fēng)能發(fā)電來滿足日常需要。該領(lǐng)域是資源綜合利用、提高能源利用效率的重點領(lǐng)域，同時也是礦區(qū)能源時空配置的重要領(lǐng)域［3］。

四、礦區(qū)能源時空配置模型

1.礦區(qū)能源時空配置可行性分析

通過對能源種類及能源消耗領(lǐng)域的分析，對煤炭礦區(qū)的用能狀況有了初步了解。井下耗能領(lǐng)域作為礦區(qū)所有生產(chǎn)工作的根本，其對能源的要求較高，在考慮能源時空配置時，僅能考慮時間配置，即通過錯時用能來達到將能源應(yīng)用到最需要的領(lǐng)域中以保障井下工作的正常運行。井下各項用能還不適合采用其他能源替代，隨著對各項能源技術(shù)的掌握，在后期應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)井下能源的時空配置。

地面生產(chǎn)耗能領(lǐng)域相對地下耗能領(lǐng)域?qū)δ茉吹囊筝^低，但是地面生產(chǎn)系統(tǒng)作為地下生產(chǎn)的延續(xù)，需要保持連續(xù)穩(wěn)定運行，才能與井下生產(chǎn)系統(tǒng)配套，從而能夠?qū)崿F(xiàn)礦區(qū)的經(jīng)濟效益。因此，對地面生產(chǎn)系統(tǒng)進行能源配置需要考慮到上述因素。油類資源，即柴油、汽油無法使用其他能源進行替代。洗煤廠用到的水資源可以使用礦井水替代，礦區(qū)可以加大對礦井水的處理與利用強度。電力是該領(lǐng)域消耗最多的能源，目前電能主要來自于礦區(qū)內(nèi)部電廠或者附近電廠的供應(yīng)。電廠通常以煤炭發(fā)電為主，目前煤矸石、煤泥等發(fā)電效果也很好，煤矸石、煤泥可以替代煤炭發(fā)電，這樣不僅可以充分利用煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的這些固廢資源，而且減少了它們的占地面積，保護了環(huán)境，同時，也降低了發(fā)電成本。煤炭洗選與加工、建材、煤炭轉(zhuǎn)化及其它非煤產(chǎn)業(yè)與機械制造、礦用設(shè)施設(shè)備維修、礦用物資生產(chǎn)之間可以實現(xiàn)錯時利用，在用能高峰期，礦用設(shè)施設(shè)備維修、礦用物資的生產(chǎn)可以先暫停，先滿足煤炭洗選加工、煤炭轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。綜上，地面生產(chǎn)系統(tǒng)在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)能源時空配置。

地面輔助生產(chǎn)耗能領(lǐng)域，是實現(xiàn)固廢資源再利用的重要領(lǐng)域，也是能源時空配置較好的領(lǐng)域。處理后的礦井水可以應(yīng)用到礦區(qū)多個耗水的環(huán)節(jié)，大大減少了新鮮水的用水量。礦區(qū)產(chǎn)生的大量煤矸石、煤泥等固體資源，可以用于電廠發(fā)電。煤矸石還可以用于井下充填，防止地表塌陷;用于制磚，增加了磚塊的堅固性;生產(chǎn)水泥，增加了水泥的牢固性，煤矸石的用途還可以應(yīng)用到其他建材的生產(chǎn)中。固廢處理、生活污水與工業(yè)廢水處理、辦公區(qū)域等在使用電能時，完全可以錯時用能，避開礦區(qū)用能的高峰期，先滿足井下生產(chǎn)系統(tǒng)及地面主生產(chǎn)系統(tǒng)對能源的需求。地面輔助生產(chǎn)領(lǐng)域可以實現(xiàn)能源的時空配置，通過重新配置，在很大程度上能夠提高礦區(qū)能源的利用效率。

生活耗能領(lǐng)域及礦區(qū)生活服務(wù)領(lǐng)域以消耗電能、水為主。電能的消耗量較小，所以完全可以通過太陽能、風(fēng)能發(fā)電來滿足，太陽能和風(fēng)能發(fā)的電在短時間內(nèi)都能儲存，因此該方案是可行的。居民生活飲用水必須由新鮮水來滿足，但是沖廁用水完全可以使用處理后的礦井水，即使用礦井水替代新鮮水。景觀區(qū)綠化用水、工業(yè)場地除塵用水也均可以采用礦井水替代新鮮水。公寓、家屬區(qū)的供給供暖，完全可以采用電廠的余熱資源來滿足，最大限度地減少對電能的消耗。生活耗能領(lǐng)域及礦區(qū)生活服務(wù)領(lǐng)域進行能源時空配置的空間較大，潛力較大。

2.能源時空配置模型的建立

礦區(qū)用能可分為基本用能和發(fā)展用能，基本用能是指礦區(qū)各單位維持生產(chǎn)及居民維持生活的用能量，這一部分用能對礦區(qū)來講是必須滿足的，除基本用能之外的用能為經(jīng)濟發(fā)展用能。礦區(qū)能源時空配置主要是以經(jīng)濟發(fā)展用能為配置對象。

為研究能源消費的邊際效益與污染排放水平之間的關(guān)系，本文借鑒微觀經(jīng)濟學(xué)中的邊際產(chǎn)出理論。設(shè)E表示t時刻能源總量，在時空配置模型中以i表示區(qū)域［4］;Qi0表示礦區(qū)在發(fā)展經(jīng)濟的過程使用的能源總量;Ei表示獲得的能源量，各用能領(lǐng)域能源消費的邊際效益記為fij，j=1，2，…，N;zij為用能領(lǐng)域 j的污染排放水平，j=1，2，…，N;設(shè)各用能領(lǐng)域接受能源量為Eij，則各用能領(lǐng)域產(chǎn)生的污染量為Pij=zij×Eij，由以上假設(shè)可得

其中，Ui表示礦區(qū)總用能量，Qij表示礦區(qū)用于經(jīng)濟發(fā)展能源Qi0在各用能領(lǐng)域之間的分配量，在模型中不考慮當(dāng)?shù)啬茉吹呐渲脝栴}，但其大小會影響各用能領(lǐng)域能源消費的邊際效益，從而影響礦區(qū)能源的配置。Pi表示接受輸入能源量為Ei時，第i區(qū)域引起的污染總量。為研究能源消費的邊際效益與污染排放水平之間的關(guān)系，可以將上述公式轉(zhuǎn)化為在公式(6)、(7)、(8)的約束下，進行求解，即

構(gòu)造拉格朗日乘數(shù)函數(shù)

由公式(7)式可得

且

由公式(8)得

由上述公式可知，當(dāng)各用能領(lǐng)域能源消費的邊際效益與污染排放水平之差均衡時，礦區(qū)總的社會效益最大。顯然，某耗能領(lǐng)域能源消費的邊際效益越高，污染排放水平越小，該耗能領(lǐng)域就可分到更多的能源，就可以更好的發(fā)展。

由公式(10)有

公式(11)確定了各耗能領(lǐng)域分配到的能源量，gij是將記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過二次擬合得到的結(jié)果。因此，當(dāng)用能領(lǐng)域的能源消費邊際效益與能源消費的污染排放水平差值達到均衡時，礦區(qū)能源消費效益達到最大值。該模型還有許多未考慮的因素，后期將會收集更多的數(shù)據(jù)進行驗證分析。

五、礦區(qū)能源時空配置方案設(shè)計

1.時空配置分析

在進行能源配置時，不僅要考慮到各個領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨罅?，更要將能源消耗后對環(huán)境的污染情況放在首位。礦區(qū)在倡導(dǎo)低碳發(fā)展的同時，要將建設(shè)綠色生態(tài)礦山作為礦區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新途徑，應(yīng)該從節(jié)能降耗、減排等多個方面展開能源配置工作。礦區(qū)的高污染、高消耗雖然在短時期內(nèi)難以解決，但是污染是可以控制的，一次能源的消耗量也可以采用能源優(yōu)化配置的方法，達到消耗量最低?？刂莆廴九欧帕繉ΦV區(qū)而言是投入多，幾乎沒有產(chǎn)出的工作，沒有經(jīng)濟利益很難帶動企業(yè)主動控制。國家需要采取一定的措施，比如征稅、法律法規(guī)等強制手段來迫使礦區(qū)對污染進行控制及治理。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新能源、可再生能源、閑置資源可以替代一次能源，在每個耗能領(lǐng)域，均可以引入適當(dāng)?shù)钠渌茉磥砭S持正常的生產(chǎn)活動。

2.能源時空配置方案設(shè)計思路

礦區(qū)能源時空配置必須考慮保障煤炭生產(chǎn)及其安全、保障生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、安全設(shè)施設(shè)備及職工必需生活需要，根據(jù)各分區(qū)耗能領(lǐng)域的特點，擬定能源分配的布局和順序。

電能優(yōu)先用于生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是在井下基本生產(chǎn)工序和輔助生產(chǎn)領(lǐng)域只能使用電及少量油;煤炭加工與轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域主要使用煤炭、電力、油類資源;電廠用煤矸石、煤泥等替代煤炭資源進行發(fā)電，并且大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能及核能發(fā)電;錯時用能主要針對機修、洗選產(chǎn)業(yè)及非煤產(chǎn)業(yè);井下降溫、井口防凍、家屬區(qū)采暖等可以利用太陽能、地?zé)?、余熱等能?地面輔助領(lǐng)域，除固廢資源、生活污水及工業(yè)廢水等處理必須用電外，其它領(lǐng)域應(yīng)盡量采用太陽能、風(fēng)能、余熱、地?zé)?、余壓、生物質(zhì)能、煤炭使用或深加工中產(chǎn)生的氣體、液體、固體等可燃物質(zhì)等來替代能源;人們生活等耗能應(yīng)該盡量減少電能、煤炭、石油等的使用，盡可能采用煤層氣、生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能、余熱及加工過程中產(chǎn)生可燃固體、氣體與液體等新能源或替代能源，以廢棄能源利用為主;景觀與工業(yè)廣場應(yīng)該盡可能采用風(fēng)能、太陽能及礦井水，大力發(fā)展互補能源;圍繞礦區(qū)生活服務(wù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)該盡量減少對煤炭、電力、天然氣等能源的利用，盡可能利用太陽能、余熱、地?zé)岬饶茉矗蕴娲?、互補為主［5］。

六、結(jié)論

煤炭礦區(qū)開展能源時空配置不僅可以緩解用能高峰期、能源供給緊張問題，而且通過新能源、閑置能源的使用，有效降低了對常規(guī)能源的需求量，在一定程度上緩解了煤炭礦區(qū)用能緊張局勢。根據(jù)邊際效益相關(guān)理論建立的時空配置模型，有助于分析礦區(qū)能源消費效益與污染水平之間的關(guān)系，只有二者之差趨于平衡時，才能使礦區(qū)整體社會效益達到最大，才有利于礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。在進行能源時空配置的過程中，礦區(qū)仍需根據(jù)自身實際情況，將新能源、閑置資源最大限度地應(yīng)用到各個用能領(lǐng)域中。能源時空配置不僅為礦區(qū)緩解能源緊張局勢提供了新思路，而且有利于保護環(huán)境，減輕環(huán)境污染問題，是礦區(qū)實現(xiàn)經(jīng)濟環(huán)保發(fā)展的必經(jīng)之路。

［1］任一鑫，鐘舉.礦區(qū)水資源集成利用途徑設(shè)計［J］.礦冶工程，2011，(3):122－126.

［2］任一鑫，郭慶春，張 翼，等.循環(huán)經(jīng)濟學(xué)［M］.北京:九州出版社，2011.

［3］謝科范，董芹芹，陳云.基于資源集成的自主創(chuàng)新模式辨析［J］.科學(xué)學(xué)研究，2007，4(S1):110－113.

［4］Silva，cetinkaya，Halite Usher.Gopalakrishnan Easwaran，and Burch Baric Kerstin An Integrated Outbound Logistics Model for Frito － Lay［J］.Coordinating Aggregate － Level Production and Distribution Decisions Interfaces September/October，2009，3(9):460－475.

［5］任一鑫，曾憲迪，張士強.煤炭礦區(qū)能源集成利用方式研究［J］.礦業(yè)工程，2013，23(4):123－126.