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高铁巨亏主要因耗电太多?科普来了

2024-06-15 01:13 阅读了

一位ID为“硬核科技迷”微博大神被多个大佬挂到了博文上,原因是他在3月8日发布的一条博文实在有辱智商,各位来围观一下,他到底是怎么写的:

高铁巨亏的主要原因是耗电太多?日本新干线听说后大为不解:你们跑一公里要一万度电,我们怎么只要43度电?

随博文的配图是一位“步论天下事”的网易号历史内容作者文章,标题为一公里耗一度电,14亿人都养不起中国高铁,现负债60000亿!要说历史号作者搞错了数据还情有可原,但科技类作者胡编乱造,实在有些说不过去了。

“硬核科技迷”的博文到底错在了哪里?

把“硬核科技迷”挂到博文上的大佬随文贴了个百度百科的数据,笔者根据这个内容把全文搜索了出来,关于高铁电能消耗的大致数据如下:

有关资料表明,时速350千米的高铁每小时耗电9600度、时速250千米的高铁每小时耗电4800度,也就是时速350千米的高铁每公里耗电是27.4度左右,时速250千米的高铁耗电是19.3度左右,按照当前工业用电1度1元计算,时速350千米的高铁一小时要花费近1万元左右,而时速250千米的动车每小时差不多要花费5000元左右。

按这个耗电量计算,这日本新干线的耗电一公里达到43度电,比中国的高铁要高出1.5甚至2倍,而且日本新干线普通营业最高速度只有260Km/小时,平均营业速度更是低至220公里/小时,这俩一对比,我国的高铁不仅比新干线速度高,而且还比新干线能耗低,这“硬核科技迷”洗地不成反而暴露了新干线的能耗高速度反而慢的问题。

不过这篇文章是一个“幼儿小课堂”的公众号发布的,已经被百度百科列为了“高铁每公里耗电”的关键词对应搜索,尽管一个不是专业相关的公众号也可能发出非常专业的文章,但就常规分析来看,可能涉及搬运,也可能是以讹传讹,可信度还是比较低的。因此需要一个更靠谱的信源佐证才能满足需求。

“南宁铁路”微信公众号在2021年8月份曾发表过一篇高铁耗电量的数据:

以南广高铁“蓝暖男”复兴号动车组时速250公里运行为例,在满载的情况下列车从南宁直达广州全程约562公里,根据车辆人机接口显示屏数据显示,大概需要消耗7200度电,人均百公里能耗仅为2度电。

平均一下,耗电大约为12.8度/千米,这个数据比百度百科中搜索到的数据更低,只有大约三分之二左右,并且数据中也贴心的给出了人均百公里耗电为2度。

光明网在2021年8月29日也发布过一篇报道,标题为“时速350公里的复兴号高铁,往返京沪耗电多少”,文中表示,复兴号动车组低阻力流线型、平顺化设计,头型创新设计,不但造型靓丽,而且能耗大大降低。

CR400AF型复兴号动车组,时速350公里运行时,人均百公里能耗仅3.8度电,另一个上新的CR400AF-Z型复兴号智能动车组,在节能环保上优势更加明显,以时速350公里运行时  人均百公里能耗还略低于3.5度。

CR400AF-Z型复兴号智能动车组为8辆标准编组,最高运营时速350公里,车宽3360毫米,车高4050毫米,全车总长208.95米,定员578人。按这个数据,假如折合到每小时耗电的话大约为:

3.5 x 3.5 x 578 = 7080.5 度

这是能耗降低后的复兴号动车组的的每小时运行消耗电能,比之前的动车组有大幅下降,主要是使用了空气动力性能更优秀的低阻力流线型设计,大幅降低了能耗。

不过还需要折合一个数据,也就是每公里能耗,CR400AF-Z型复兴号智能动车组每公里大约为20.23度,只有“硬核科技迷”发布的日本新干线每公里43度电的一半都不到。

所以“硬核科技迷”想要给日本新干线背书,鼓吹新干线低能耗,结果算了下我国的复兴号动车组不仅速度快,而且能耗居然还不到一半,实在被打脸打得很难看。

另一个结论是个“幼儿小课堂”的公众号发布的文章中数据大致也是靠谱的,因为那个数据是之前的动车组能耗,相对比较大一些。

高铁的能耗为何要那么大:那么多电用在了哪里?

可能很多朋友都有个疑问,高铁每小时动辄消耗上万度电,能耗怎么会那么大?到底是怎么消耗的?车组的能耗主要有两块:

  • 1、车内照明、空调取暖与纳凉、车组运行的工作用电;
  • 2、动车组克服铁轨阻力与空气阻力的能耗;

尽管车组工作时候会消耗不少的电能,比如空调就是个大户,但和车组的动力系统一比,完全不在同一个级别,因为车组的动力系统功率之大可能会超出各位的想象。我国目前有三种客车类型:

  • 和谐号:这是我国引进德国、日本等国的高速动车组技术,在消化吸收再创新的基础上,生产的高速动车组系列的总称,包括CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH6等型号,最高时速为200~380 km/h,主要运行在高速铁路和普速铁路上。
  • 复兴号:这是我国自主研发的动车组,也称为中国标准动车组,包括CR400AF、CR400BF、CR300AF、CR300BF等型号,最高时速为250~400 km/h,主要运行在高速铁路上。
  • 绿皮车:这是中国传统的动车组,有25G、25B、25T等型号,最高时速为120~160 km/h,主要运行在普速铁路上。

三种客车类型的牵引功率有比较大的差异:

  • CRH的牵引功率在2 400 kW、3 200 kW、4 000 kW、4 800 kW、5 600 kW、6 400 kW、8 000 kW、8 800 kW、9 600 kW、12 000 kW等多个系列;
  • CR的牵引功率在根据不同的子型号,牵引功率有12 000 kW、12 800 kW、13 600 kW等几种;
  • G系列和T系列客车就不罗列数据了,这个型号实在太多

以复兴号CR400AF型电力动车组为例,采用的是多车厢布置牵引电机的方式,每个动车组有8节车厢,其中6节车厢配置牵引电机,每节车厢有2个牵引电机,共有12个牵引电机,每个牵引电机的功率为866.7 kW,总功率为10400 kW。

动车组采用的都是这种组合方式,所以动车组不同数量车厢配置时其功率也不相同,比如CRH380A:8编组为9800KW,16编组为19600KW。

意想不到:风阻比铁轨带来的阻力更大

车辆前进的阻力主要有三个,滚动阻力、风阻和上坡阻力,高铁的铁轨非常平缓,大部分时候都可以忽略这个上坡阻力,所以主要的阻力来源就是滚动阻力和风阻,低速运行的车辆甚至都经常不考虑风阻,比如拉货的大货车,甚至都是平头车型(使用流线型也能节省不少燃油,只是性价比一般,并且会增加制造成本)。

但动车组高速运行时就不一样了,风阻占整车阻力会逐渐增加,随着速度的提升,风阻就会按平方规律增加,研究表明,当高速动车以250km/h速度运行时,风阻占总阻力的70%以上。当高速动车以350km/h速度运行时,风阻占总阻力的90%以上。

因此,高速动车的车头外形会变得越来流线型,甚至被拉长到一个相当怪异的形状,比波音客机的机头都要更流线型,原因就是气动外形设计要有效降低风阻、而且在车组之间的接缝处都使用了过渡结构,避免截面突然变化增加风阻,这对提高能效、减少噪音等方面都有重要意义。

虽然看着高铁动车功率很大,但相对于其他交通工具而言,能耗还是非常低的,据国铁集团发布的数据,高铁每人百公里能耗仅为飞机的18%和大客车的50%左右。甚至与电动汽车相比也略有优势。

中国高铁为何亏损那么高?

截止到2022年12月,全国铁路营业里程由9.8万公里增加到15.5万公里,从2012年到2022年,国家铁路完成旅客发送量259.1亿人次,2017年开始,中国铁路营收就突破万亿,但年收入过万亿负债却超过了6万亿,2022年上半年中国铁路更是亏损了800亿元人民币,为什么会这样?

其实这不是我们经营不善,而是大规模的铁路与高铁基建。美国私营化铁路多年未新增铁路里程反而在减少,比如2019年美国铁路营业里程为18.30万公里,同比减少0.5%,仅为1960年的54.8%。而我国则在大规模建设铁路、公路后又开始投入高铁建设。

按我国300千米时速以上才被称为高速铁路(国际标准是时速200千米)标准算,我国第一条高速铁路是2008年8月1日开通运营的。到2015年底时我国高铁里程达到1.98万千米,2020年底时达到了3.79万千米,2022年底还没有数据,但估计应该会达到4.5万千米。

基建狂魔的目标是县县通高铁,如此大规模的投资铁路建设,对应的自然是高负债,以2022年为例,全国铁路完成固定资产投资7109亿元,铁路里程新增4100千米,其中高铁占了一半左右,建设需要资金,维护也需要资金,居高不下是必然的。

就像之前的村村通电、通电话、通公路、通宽带,再到大建铁路和高速公路,目前则是在高铁上加大投入,这都是让老百姓的出行更舒适,更安全,更便捷。可能有人会说美国人的私营化铁路更优秀,利润率很高,但各位知道美国每年因为缺少维护出轨多少次吗?

据美国运输统计局数据显示,1990年至2021年,美国累计发生54539次列车出轨事故,平均每年1704次123。另据中国交通运输部的数据显示,从1980年至2022年,中国铁路发生的重大、大脱轨事故有十几起,2022年全年,全国铁路发生行车事故共计5起,其中脱轨事故2起,死亡人数0人。

这个对比应该很直观了吧,美国人私有化铁路就是不想投入,压榨最大利润,是造成事故频繁的主要原因,最近一次特大事故就是东巴勒斯坦的化学品列车事故脱轨,这事儿到现在还在发酵呢。

延伸阅读:吃个瓜

这位硬核科技迷这种调调讽刺高铁,实在让人看不惯,不过令人舒心的是这大神刚刚在3月10日被微博禁言了,至于是因为什么原因被禁言笔者就不知道了,翻了下他的博文,基本都是这种阴阳怪气的调调,看了让人很不舒服。

其中就有一个微博用户就表示“今天的第一件喜事,硬核科技迷被禁言了,希望这次是半年或者一年,真的不想看到这个蛆了 ”,看来不止是种花家看他不顺眼。

网友看法

1、网友史中怪事:一公里10秒钟,电流就是1000A,得用直径1米的铜缆,要不马上烧化了。

2、网友无界推送站:近年来,高铁成为了中国交通运输行业的代表之一,它的出现改变了人们出行的方式,提高了出行的速度和效率,也极大地方便了人们的生活,但是,让人感到意外的是,高铁居然亏钱了,这是一件令人惊讶的事情。 高铁亏钱的原因,有些人认为是因为它每年的耗电量太大,导致电费太高,造成了公司的财务压力,从而导致亏损。这个观点似乎是有一定道理的,毕竟高铁的运行速度相当高,车辆所需的电力是不可避免的。而且,高铁与其他交通工具不同,它所需的电力是不断变化的,有时需要大量电力保持高速,有时需要减缓速度,再加上运行的时间、距离不同,因此高铁每次行驶的耗电量都是不一样的。 然而,高铁亏钱的原因并不只是因为每年的电费过高。高铁建设和运营非常昂贵,高铁线路需要开凿大量的隧道和桥梁,这可能需要炸山开路,修建大桥和水利工程,投资巨大。运营过程中需要维修和更新设备,还需要支付员工的工资和保险等费用。因此,高铁的成本是相当高的,这是一个非常重要的原因。 此外,高铁的票价也是一个问题,高铁的运营成本是如此之高,以至于票价在进行高速运营的同时需要大量的补贴,但是又不能涨得太高,否则会影响消费者的出行欲望,造成高铁的客流量减少,从而加剧了亏损的情况。 在如此高的成本和如此低的票价之间,高铁很难取得盈利,特别是在疫情期间,高铁的客流量受到了很大的影响,这使得高铁的亏损变得更加严重。不过,高铁作为现代交通运输行业的代表,它的出现和发展都是有其积极意义的,它提高了出行效率,缩短了人们的出行时间,给人们的生活带来了方便,这是不容置疑的。 综上所述,高铁的巨额亏损是一个困难的问题,它除了需要政府的投资补贴以外,还需要高效管理,降低成本,提高售票量等措施。高铁的亏损,其实也是一个行业的成长烦恼,我们相信,随着科技进步和管理水平的提高,高铁将来一定能够摆脱亏损,成为更加强大的代表。

3、网友薇薇逛红尘:一万度说的是一小时,43度确实是一公里

4、网友保10杰65402959:以南广高铁“蓝暖男”复兴号动车组时速250公里运行为例,在满载的情况下列车从南宁直达广州全程约562公里,根据车辆人机接口显示屏数据显示,大概需要消耗7200度电,人均百公里能耗仅为2度电。

5、网友川乡闻妈咪:支持中国高铁,我觉得中国高铁真的快,国家要发展,高铁缩短距离的好工具,近两年国企改革变化很大,缩岗缩编力度大,想泡一壶茶过一天混日子的基本没有了,全是一个萝卜一个坑的。

6、网友骑着蜗牛玩漂移996:其实是否有必要建那么多高铁,不是节假日的时候,我做高铁发现一个车厢才6个人

7、网友博学豆浆She:我不会认为耗电是高铁亏损的主要原因。实际上,高铁的运营成本非常高,包括建设、维护、人力资源等方面。此外,高铁市场竞争激烈,票价也经常受到政府干预。因此,高铁盈利不易,这个问题困扰很多国家和地区。尽管如此,由于其快速、舒适和安全等优点,高铁仍然是人们喜爱的出行方式。

8、网友聪颖钢笔PJ:讨论的重点不对,很多时候做某件事只是为了做而做。就拿道路来说高速路一般品质都比较好,环城路次之,市区乡镇的路基本每年都要修一修。乃至于出口到国外的品质都是比较拔尖的,国内的消费偏次些。建这么多高铁从没看到有分析说合理不合理,规划正确与否。得利者甚。当然了,会讨论这些的都是路人甲,气愤的不过是不能雨露均沾罢了

9、网友yushaoyao:文帖观点依然片面,一些还存在严重错误! 一、交通工具的能耗,与运行时速是指数关系,而并不是同比关系! 物理学定律是:速度的平方于阻力!即在同一线路、同一车型下,时速300公里的运行阻力是时速200公里的2.5倍,更是时速100公里的9倍之巨! 正因如此,国际轨道交通公认的三时速是:最佳经济时速为100公里,这也是铁路货运、地铁、普客营运时速一般不大于100公里的由来。最佳性价比时速为160~200公里,这是城际铁路一般设计时速为200公里、欧洲各国大力发展时速160~200公里快速铁路,高铁营运时速一般也只有200公里的根源。上限经济时速为270公里,这还是国外高铁最快营运时速均不超过270公里的缘由! 同样以我国动车组(8节车)为例:设计时速250公里级的中低速动车组,其牵引总功率均不超过4500kw;而设计时速350公里级的高速动车组,其牵引总功率均超过10000kw,是250公里级动车组牵引总功率的2.5倍左右!这意味着350公里级动车组的运行电耗,在风阻系数相同、上座率亦相同、且在同一线路上行驶的局面下,肯定是250公里级动车组运行电耗的2.5倍左右! 一些人说:时速350公里动车的人均百公里耗电3.8度,而时速250公里动车人均百公里电耗是2度!这肯定是不对的。一是车型不同,风阻系数就不同,根本不可比。二是上座率不同导致人均电耗差距太大,也不可比!三是250级高铁的线路标准远不如350级高铁,运行阻力更大,同样不可比! 二、高铁的营运成本中,电费只是其“零头”而已! 现高铁营运成本中,主要由三大块组成。一是折旧费。铁路统一是按3%计算。二是财务费用。铁路投入一般是优惠贷款和企业债券,但平均年利率也达4.5%左右。三是委托营运费。这一部分大约占总营运成本的一半,包括动车组购置及维护费用、铁路维护费用、营运人员费用、营运水电费、管理费、税费等。电费在其中仍是小头! 三、中国高铁营运巨亏的唯一原因是“白菜票价”! 中国高铁现年营运巨亏是多少?个人估算少说已高达2500亿元之巨!为何? 中国铁路运输业过去一直是盈利的,其中铁路货运过去一直是大盈利。在经历2004~2015年间12年13次铁路货运大提价后,如今铁路货运早已成了“暴利”,每年盈利至少在2500亿元以上;同时,国家近年又对铁路公益性运输每年给予了巨额营运补贴。但铁路运输业却反倒进入了全行业亏损的局面!而铁路普客运输是连年在大降,则唯一巨亏只能是高铁了! 现全国高铁每年的票款收入还不到2500亿元,则中国高铁营运是“运一人次亏一人次”,“运得越多则亏得更多”! 中国高铁营运巨亏的根源是“白菜票价”。中国高铁在平均营运时速远高于欧日,营运电费、损耗及维护费用也应高于欧日的局面下,票价居然仅有欧日的四~六分之一!而欧日按市场规则营运下普遍还是长期巨亏,中国成本严重倒挂的高铁“白菜票价”,居然还能盈利? 京沪高铁公司纯靠缴纳了一丁点委托营运费(每年总营运总成本已达350亿元,却只象征性缴纳了30亿元),才实现了所谓人为的“帐面盈利”!它若按武广高铁公司标准缴纳委托营运费(也未缴足),必年巨亏150亿元!它若按广深公司标准缴是委托营运费,必年巨亏300亿元!而京沪高铁的年票款收入是约300亿元,正好是“运一人次亏一人次”! 中国高铁若要实现盈亏平衡,在政府已承担50%~70%投入的局面下,票价必大提1倍以上!若民航、公路、水运已基本按市场机制进行投入和营运,则票价更需大提2倍左右! 到时,中国还有人会座高铁吗?中国庞大的高铁网不是“白建了”吗? 结论:中国高铁发展是“超级超前了”!且巨债、巨亏问题不仅无解,还将持续大增长!

10、网友奇幻钢笔YA:降低电价和铁路国管化

11、网友成飞虎608:不懂就问[what][what][what]350公里时速的人均百公里是3.5度电,就按照5度电来算,1度电1元,北京到上海1200公里,这样电费也才60块,票价500多,这样算票价的10%是电费啰[吃瓜群众][吃瓜群众][吃瓜群众]

12、网友用户啸天豹:时速350的能耗是人均百公里3.8度,时速250的人均百公里2度,并且350的车辆及轨道磨损也急剧增加,那么为什么不把速度控制在最佳的能耗的范围。对于绝大多数乘客而言时间没那么值钱,如果有选择,更多的人会乘坐价格更经济性价比更优的车次。

13、网友劲霸kafei:高铁一节690千瓦,一般是八节左右。就按照10节6900千瓦计算。6900×0.7的机械效率×0.8的功率因数=3864,记住,这是最大功率。3864*350=11.04度电每公里[尬笑][尬笑]。既满负荷状态下最多每公里11度电[听歌]

14、网友桃李塘:中国高铁如果只算客流量的话,好像只有京沪线不亏吧?但是国家建高铁不只是单单从客流一方面算吧?1,拉动民生维护稳定,养很多很多人,没大型基建的话,什么行业能养这么多人?2,高铁的成本主要在建设这一块,但建设用的钢铁,铝材,铜材,水泥等等,国家都是要收税的。3人员流动,或工或商或学,只要他们某些人达成交易,那么就可能为国家创造税收。

15、网友你纯粹就是个棒槌:这么说吧,水电站发的电和工农业等用电消耗电能是同步进行的,这东西貌似不能储存吧?只是把电能转换成另外一种能量! 发的电不用,岂不是浪费了?我们工业用电、民用电经常说节约用电,其实节约的是你的钱[捂脸][捂脸][捂脸] 电池储存电能那是另外一回事!

16、网友察其言观其行998:1小时行驶350千米用电9600度,电费1小时9600元。还有一组数据:1小时行驶250千米耗电4800度,电费1小时4800元。这个看不懂的人就不要评论中国高铁能耗高(耗电高)了!!!新基建、票价、还贷、上座率是中国高铁亏损的原因!!![捂脸][捂脸][捂脸]

17、网友开朗宇宙MZ:时速350千米的高铁每小时耗电9600度、时速250千米的高铁每小时耗电4800度,也就是时速350千米的高铁每公里耗电是27.4度左右,时速250千米的高铁耗电是19.3度左右,按照当前工业用电1度1元计算,时速350千米的高铁一小时要花费近1万元左右,而时速250千米的动车每小时差不多要花费5000元左右。数学不好,不知怎样得出下面数据???

18、网友海洋之星郑江君:以复兴号CR400AF型电力动车组为例,采用的是多车厢布置牵引电机的方式,每个动车组有8节车厢,其中6节车厢配置牵引电机,每节车厢有2个牵引电机,共有12个牵引电机,每个牵引电机的功率为866.7 kW,总功率为10400 kW。那请问10400KW一小时得多少度电呢?

19、网友相约2020看樱花:中国高铁亏不亏我们不知道,但我们很多城市的高铁站远离城区无形中会流失部分客源,还有就是高铁站追求高大全,好多高铁站工作人员比乘客多,再次就是高铁站遍地都是,该不该建有没有必要建缺乏科学论证,为建而建。

20、网友美丽新世界6953:没有高铁人员流动的效率会慢很多,还有就是很多人回个家更费劲了!按照高铁的投资高铁的票价真的很便宜,也许相对于我们普通人已经不便宜了,放按照国家高铁投资真的便宜的很给我们带来了无限的便利,所以请不要拿高铁亏损说事,我们应该感谢国家的付出!

高铁巨亏主要因耗电太多?科普来了

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