成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型仿真研究

張旭 龐順新

摘 要：成熟資源型城市作為國家能源資源的核心保障區(qū)，綠色轉(zhuǎn)型任務(wù)不可輕視，為促進(jìn)其綠色轉(zhuǎn)型政策體系的構(gòu)建與完善，同時為轉(zhuǎn)型政策的制定提供理論研究基礎(chǔ)，本文運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法設(shè)計(jì)了能源資源、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、技術(shù)5個子系統(tǒng)的成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過調(diào)整政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)3大轉(zhuǎn)型主體的政策參數(shù)，模擬了各政策情境下的發(fā)展趨勢，研究結(jié)果表明：政府增加投資型環(huán)境規(guī)制政策的力度比費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制政策更能促進(jìn)城市綠色經(jīng)濟(jì)水平的提升，費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制會擠占企業(yè)的研發(fā)投入，適當(dāng)降低費(fèi)用型規(guī)制力度可以促使企業(yè)積極進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新，同時政府和企業(yè)均應(yīng)加大研發(fā)投入力度，提升城市綠色技術(shù)水平，利用創(chuàng)新驅(qū)動綠色轉(zhuǎn)型，最后應(yīng)注重優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升第三產(chǎn)業(yè)的投資比例，帶動城市產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展，做到節(jié)能減排降耗。因此，建立政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)三位一體的轉(zhuǎn)型政策體系，才能優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)成熟型資源型城市早日實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。

關(guān) 鍵 詞：資源型城市;綠色轉(zhuǎn)型;系統(tǒng)動力學(xué)

DOI：10.16315/j.stm.2019.03.018

中圖分類號： F205

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：A mature resourcebased city is the core guarantee base for national energy resources， and the task of green transformation cannot be underestimated. In order to promote the construction and improvement of its green transformation policy system and provide theoretical research foundation for the formulation of transformation policy， this paper designs the dynamic resourcebased urban green transformation system dynamics model of energy resources， economy， society， environment and technology. By adjusting the policy parameters of the three major transformation entities of government， industry and enterprise， it simulates the policy situation. The development trend shows that the governments efforts to increase investmentoriented environmental regulation policies can promote the improvement of urban green economy than costbased environmental regulation policies. Costbased environmental regulation will crowd out the R&D investment of enterprises， and appropriate reduction of costbased regulation can promote green innovation. Enterprises should actively carry out green technology innovation. At the same time， the government and enterprises should increase investment in R&D， improve urban green technology capabilities， and drive innovation in green transformation. Finally， we should focus on optimizing the industrial structure， increasing the proportion of investment in the tertiary industry， and driving the diversification of urban industries. Only in this way can we achieve the goal of saving energy and reducing emissions. Therefore， the establishment of a threeinone transformational combination system of government， industry and enterprises can complement each others advantages and promote the early realization of green transformation in mature resourcebased cities.

Keywords：resourcebased cities; green transformation; system dynamics

資源型城市為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了必不可少的能源與原材料，是城市經(jīng)濟(jì)乃至整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“命脈”所在。然而自然資源的過度消耗會激化經(jīng)濟(jì)增長與生態(tài)環(huán)境的尖銳矛盾，容易使地區(qū)發(fā)展陷入困境;因此，豐裕的自然資源不一定能為城市創(chuàng)造長久的發(fā)展?jié)撃?，還有可能帶來“資源詛咒”[1]。2013年，國務(wù)院頒布了《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的通知》，將 262 個資源型城市劃分為成長型、成熟型、衰退型和創(chuàng)新型4類，其中作為能源資源核心保障區(qū)的成熟資源型城市成為重點(diǎn)關(guān)注對象。成熟資源型城市應(yīng)提早進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，珍惜并合理利用豐富的自然資源，避免應(yīng)驗(yàn)“資源詛咒”，進(jìn)行綠色轉(zhuǎn)型，走經(jīng)濟(jì)與環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路。

綠色轉(zhuǎn)型有別于傳統(tǒng)的一般轉(zhuǎn)型，單一經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型并不切合可持續(xù)發(fā)展觀的指導(dǎo)理論，綠色轉(zhuǎn)型應(yīng)是影響經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、能源等多方面轉(zhuǎn)變的系統(tǒng)工程。決策者，監(jiān)督者，實(shí)施者，服務(wù)者是推動綠色轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵主體，因而會涉及到政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)等多層次主體[2]。從城市綠色轉(zhuǎn)型主體角度來看，政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)作為最關(guān)鍵的參與者，在轉(zhuǎn)型過程中應(yīng)相輔相成，發(fā)揮政策協(xié)同作用。首先，政府作為轉(zhuǎn)變城市經(jīng)濟(jì)增長方式的主導(dǎo)力量，對綠色轉(zhuǎn)型起到方向性引導(dǎo)作用，對政策實(shí)施效果應(yīng)負(fù)起綠色監(jiān)管責(zé)任，而環(huán)境規(guī)制是政府實(shí)現(xiàn)綠色監(jiān)管最常用和最有效的手段[3]。針對環(huán)境規(guī)制的政策效果，學(xué)術(shù)界存在兩種主流觀點(diǎn)， “遵循成本說”理論發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制將環(huán)境的負(fù)外部性成本由企業(yè)內(nèi)化，加重了企業(yè)負(fù)擔(dān)，擠占了創(chuàng)新資源，對企業(yè)生產(chǎn)效率和競爭力產(chǎn)生負(fù)面影響[4-6]。然而，“創(chuàng)新補(bǔ)償說”理論認(rèn)為加強(qiáng)環(huán)境規(guī)制力度，可以彌補(bǔ)其帶來的治污成本，倒逼企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本[7-8]，張娟[9]通過資源型城市的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了這一假說。但有其他觀點(diǎn)表明，政府環(huán)境規(guī)制只有達(dá)到特定的時間和力度，才能對經(jīng)濟(jì)增長、技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能降耗產(chǎn)生促進(jìn)作用[10-13]，即存在門檻效應(yīng)。部分學(xué)者認(rèn)為環(huán)境規(guī)制對經(jīng)濟(jì)的影響會因?yàn)榉诸?、作用地區(qū)或行業(yè)差異而存在異質(zhì)性特征，也是造成爭議的主要原因。邱玉霞等[14]將環(huán)境規(guī)制分為投資型與費(fèi)用型，并實(shí)證驗(yàn)證了費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制對東部地區(qū)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新具有顯著的抑制作用，而投資型環(huán)境規(guī)制則具有顯著的激勵作用。另外，產(chǎn)業(yè)作為城市綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵載體，是綠色轉(zhuǎn)型的中觀主體，而主導(dǎo)型產(chǎn)業(yè)的選擇與布局也是綠色發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。薛衛(wèi)鋒[15]構(gòu)建了山西長治市經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、環(huán)境的系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過實(shí)證發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化能降低能源強(qiáng)度和環(huán)境損失量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方式的綠色轉(zhuǎn)型。資源型城市要構(gòu)建多元產(chǎn)業(yè)體系，促進(jìn)資源型行業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的有效對接和深度融合。然而，對于企業(yè)來說，作為綠色轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)力量，應(yīng)注重培育綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，西方經(jīng)濟(jì)學(xué)家提出了一系列“胡蘿卜加大棒型”的管理措施，成為治污和鼓勵綠色技術(shù)創(chuàng)新的主流，從而幫助內(nèi)化環(huán)境外部性成本[16]。李平[17-18]從目的、過程、系統(tǒng)的角度闡述了企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)涵，強(qiáng)調(diào)在可持續(xù)發(fā)展觀的基礎(chǔ)上技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)從傳統(tǒng)向綠色化轉(zhuǎn)變，企業(yè)作為綠色技術(shù)創(chuàng)新的唯一主體存在局限性，只有政府、科研院所、公眾等利益相關(guān)者共同參與才能打開傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的“黑箱”，從而解決綠色技術(shù)創(chuàng)新的外部經(jīng)濟(jì)性問題。何小鋼[19]揭示了企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新有利于提高全要素生產(chǎn)率，是經(jīng)濟(jì)增長的動力源泉，在降低生產(chǎn)成本的同時減少了對環(huán)境的污染。

在資源型城市分類型研究方面，韓鳳芹等[20]指出由于資源型城市處于不同發(fā)展階段，面臨的矛盾和問題不盡相同，四種類型資源型城市的轉(zhuǎn)型模式及可持續(xù)發(fā)展策略不可一概而論，因此分類指導(dǎo)、特色發(fā)展是關(guān)鍵。目前大多數(shù)學(xué)者對衰退資源型城市研究較多，主要集中在衰退癥結(jié)[21]、產(chǎn)業(yè)選擇問題及對策[22]、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型效率[23]、可持續(xù)發(fā)展[24]等方面。另外，王芳等[25]、胡愛萍[26]分別針對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綠色可持續(xù)發(fā)展等方面為成長型資源型城市提出相應(yīng)的政策建議。對成熟資源型城市的研究主要集中在轉(zhuǎn)型障礙分析[27]、轉(zhuǎn)型能力評價[28]、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型對策[29]等方面，但缺乏對成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型及系統(tǒng)傳導(dǎo)機(jī)制的研究。

綜上，多數(shù)學(xué)者更注重資源型城市的一般轉(zhuǎn)型而忽略了更深意義的綠色轉(zhuǎn)型，前人大多數(shù)肯定了技術(shù)創(chuàng)新在資源型城市轉(zhuǎn)型中的重要作用，但對綠色技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)注度不高，而且對綠色技術(shù)創(chuàng)新在推動資源型城市轉(zhuǎn)型的系統(tǒng)傳導(dǎo)機(jī)制研究不夠深入，大部分學(xué)者只研究了政府、產(chǎn)業(yè)或企業(yè)等某個單一主體在綠色轉(zhuǎn)型中的作用，并未形成綠色轉(zhuǎn)型政策體系。在資源型城市分類型研究方面，大多數(shù)研究集中在衰退型城市的轉(zhuǎn)型上，而對于數(shù)量占比高達(dá)54%的成熟資源型城市的研究不夠豐富。鑒于此，成熟資源型城市要實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，應(yīng)建立政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)的三位一體的組合轉(zhuǎn)型體系，要因地制宜制定城市轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，重視轉(zhuǎn)型政策的匹配和組合，發(fā)揮政策協(xié)同效應(yīng)。本文將建立成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)并進(jìn)行仿真模擬，發(fā)揮系統(tǒng)動力學(xué)政策實(shí)驗(yàn)室的作用，促進(jìn)成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型政策體系的構(gòu)建與完善。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)是多輸入、多輸出、多反饋結(jié)構(gòu)的高階次復(fù)雜時變系統(tǒng)，包含動力、推力、效果3大系統(tǒng)。其中動力系統(tǒng)是資源型城市的命脈，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的動力源泉，包括能源資源、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、技術(shù)子系統(tǒng)。推力系統(tǒng)則是城市轉(zhuǎn)型宏觀、中觀、微觀主體即政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)所采取的促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的一系列政策的組合系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)城市綠色轉(zhuǎn)型的重要推力。效果系統(tǒng)則是檢驗(yàn)推力系統(tǒng)效應(yīng)程度的試金石，即城市綠色轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵評價指標(biāo)，包括經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、社會福祉提高、資源高效利用、環(huán)境綠色發(fā)展、技術(shù)水平提升等方面。物質(zhì)流、資金流、信息流在系統(tǒng)中的交換傳遞，形成了聯(lián)系緊密且穩(wěn)定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，孤立分析其中某一變量或某一子系統(tǒng)很難得出準(zhǔn)確的結(jié)論，只有從整個城市系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究綠色轉(zhuǎn)型問題，才能為成功轉(zhuǎn)型提供豐富的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

系統(tǒng)動力學(xué)（簡稱system dynamics，SD）是以系統(tǒng)論、控制論、信息論為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，以解決某一具體實(shí)際問題為目的，針對關(guān)鍵影響因素建立系統(tǒng)模型，研究系統(tǒng)內(nèi)信息反饋并得出問題解決對策的方法。美國麻省理工學(xué)院的福瑞斯特（J. W. Forrester）教授在1956年創(chuàng)立該方法，并且曾從系統(tǒng)的層次研究了城市的興衰問題，于1969年出版了《城市動力學(xué)》。在企業(yè)、區(qū)域、國家甚至世界規(guī)模的發(fā)展戰(zhàn)略與決策分析中，SD方法均有應(yīng)用。在我國資源型城市可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域，趙黎明等[30]、劉小茜等[31]、喬國通等[32]、安貴鑫等[33]、安虎賁等[34]運(yùn)用SD模型對我國黃金產(chǎn)地招遠(yuǎn)市、煤炭城市鄂爾多斯市、礦業(yè)城市淮南市、石油城市東營市、林業(yè)城市伊春市進(jìn)行系統(tǒng)仿真以探究各類型資源型城市的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，曾麗君等[35]通過經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、資源等子系統(tǒng)探究了科技產(chǎn)業(yè)和資源型城市協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略。王艷秋等[36]在經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、資源子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入科技子系統(tǒng)，研究了大慶市綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展政策。綜上，城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)涉及變量頗多，互動關(guān)系十分復(fù)雜，因此SD方法非常適用于研究此類復(fù)雜巨系統(tǒng)。將經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、能源資源、技術(shù)等內(nèi)生變量全部納入到轉(zhuǎn)型系統(tǒng)中，可以幫助我們深入分析某一變量變動對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的效應(yīng)，也可以提供現(xiàn)實(shí)具體、有操作意義的政策建議。綜上，本文構(gòu)建了包括動力、推力、效果系統(tǒng)的成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)框架，如圖1所示，其中動力系統(tǒng)則包含經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、能源資源、技術(shù)5個子系統(tǒng)在內(nèi)。

動力系統(tǒng)所包含子系統(tǒng)內(nèi)容如下：經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)主要由GDP、綠色GDP、產(chǎn)業(yè)投資、產(chǎn)業(yè)增加值等變量組成，經(jīng)濟(jì)是動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為整個城市發(fā)展提供了驅(qū)動性資源，產(chǎn)業(yè)增加值是各產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果的體現(xiàn)，并且與產(chǎn)業(yè)投資密切相關(guān)，相應(yīng)地，生產(chǎn)活動也會消耗能源資源，同時污染排放會對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響社會生活福祉。綠色GDP則是考慮了能源短缺和環(huán)境損失的綠色發(fā)展情況。

環(huán)境子系統(tǒng)包括工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣、工業(yè)廢固等“三廢”排放量及達(dá)標(biāo)率、污染物未達(dá)標(biāo)量和存量等。環(huán)境污染帶來的環(huán)境質(zhì)量下降會直接影響人們的生活質(zhì)量，從而對人口數(shù)量造成影響，同時嚴(yán)重的環(huán)境污染會促使政府采取環(huán)境規(guī)制進(jìn)行控制。

能源資源子系統(tǒng)主要包括能源生產(chǎn)量、各產(chǎn)業(yè)能源消耗量、可用儲量、能源供需缺口、能源強(qiáng)度等變量構(gòu)成。資源型城市依托資源而建，能源資源子系統(tǒng)是資源型城市的核心，是一切社會和經(jīng)濟(jì)活動的基礎(chǔ)，能源資源子系統(tǒng)可以控制人口和產(chǎn)業(yè)不能無限制的增長，與社會和經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。

社會子系統(tǒng)主要包含總?cè)丝凇⑷丝趦粼鲩L率等變量。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)、能源資源子系統(tǒng)的發(fā)展均對人口數(shù)量有著約束作用。同時社會子系統(tǒng)是人口和勞動力的重要來源，可以為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供勞動力，也可為技術(shù)子系統(tǒng)提供可貴的科研型人才。

技術(shù)子系統(tǒng)主要包括發(fā)明專利的申請量和累積量，政府、企業(yè)、學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)R&D投入等變量。技術(shù)創(chuàng)新對于資源型城市實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型有著重要的驅(qū)動作用，技術(shù)進(jìn)步可以提高資源能源的利用效率，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約所需成本，激勵經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，然而企業(yè)因環(huán)境規(guī)制所產(chǎn)生的排污成本也會隨之加重，企業(yè)研發(fā)資金的配置因此受到負(fù)面擠出效應(yīng)的影響，從而不利于創(chuàng)新水平的提升。

2 系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)因果關(guān)系圖

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合各子系統(tǒng)之間的相關(guān)聯(lián)系，本文建立了模型的因果反饋關(guān)系，如圖2所示，因果鏈的“+”表示變量間存在正相關(guān)關(guān)系，相反，“-”則反應(yīng)變量間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，一條回路中“-”的個數(shù)為奇數(shù)時，該回路表現(xiàn)為負(fù)反饋回路，反之則是正反饋回路。本文因果關(guān)系圖主要包括4條正反饋回路和9條負(fù)反饋回路。

分析以上因果關(guān)系圖，結(jié)果表明：調(diào)整產(chǎn)業(yè)投資比例，可以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)增加值，同時會增加產(chǎn)業(yè)能源消耗量，刺激能源供應(yīng)缺口加大，造成能源短缺經(jīng)濟(jì)損失的增加，對GDP造成負(fù)面影響，由此形成負(fù)反饋回路。除此之外，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升，能源工業(yè)投資會相應(yīng)地隨之增加，有利于能源生產(chǎn)，能源短缺經(jīng)濟(jì)損失會隨著能源缺口壓力減小而降低，形成了正反饋;企業(yè)生產(chǎn)力和競爭力的加強(qiáng)離不開技術(shù)革新的驅(qū)動力量，而各主體投入的研發(fā)資金又會直接影響企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)的生產(chǎn)效率與競爭力創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而又可以增加研發(fā)資金的投入，從而構(gòu)成正反饋循環(huán);生產(chǎn)制造過程中出現(xiàn)的污染物勢必會迫使環(huán)境管理部門提高監(jiān)管力度，對此企業(yè)需不斷提高污染治理的成本投入，而削減產(chǎn)品研發(fā)資金，會阻礙企業(yè)技術(shù)革新和整體進(jìn)步，造成競爭力下降和經(jīng)濟(jì)效益降低，負(fù)反饋回路因此形成;政府加強(qiáng)環(huán)境規(guī)制，會激勵企業(yè)為彌補(bǔ)成本從而加快綠色技術(shù)創(chuàng)新的腳步，創(chuàng)新成果可以降低能耗強(qiáng)度，提高利用效率，降低各產(chǎn)業(yè)對能源的高耗需求，減緩能源短缺壓力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，形成正反饋。綠色技術(shù)創(chuàng)新成果會直接提升環(huán)境質(zhì)量，同時提升綠色生產(chǎn)水平，因而約束了環(huán)境規(guī)制力度。

2.2 系統(tǒng)流量圖

基于上述因果關(guān)系圖中變量間的動態(tài)反饋關(guān)系，區(qū)分了模型邊界內(nèi)各變量的性質(zhì)，涉及到狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量、常量等不同性質(zhì)，由此建立系統(tǒng)流量圖，如圖3所示。

系統(tǒng)模型共選取了包括GDP、環(huán)境污染治理投資、污染存量、累計(jì)發(fā)明專利申請量和剩余能源資源可用儲量、總?cè)丝诘?個狀態(tài)變量，GDP增長量、每年環(huán)境污染治理投資額、污染物增加值、年發(fā)明專利申請量、能源生產(chǎn)量、能源消耗量、人口凈增長量等7個速率變量，研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)投資、各產(chǎn)業(yè)能源消耗量、“三廢”排放量與達(dá)標(biāo)率等若干輔助變量建立成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)，以供后續(xù)模擬研究。

2.3 系統(tǒng)變量函數(shù)關(guān)系

2.3.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取的研究對象是山西省，山西省礦產(chǎn)資源豐富，從品種到儲量在全國都居于重要地位，尤其煤炭資源在全國首屈一指，其他各類資源也十分豐富。在國務(wù)院頒布的《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的通知》中，山西省11個地級市均屬于資源型城市，其中大同市、陽泉市、長治市、晉城市、晉中市、運(yùn)城市、沂州市、臨汾市、呂梁市等9個城市均屬于成熟資源型城市，2018年山西省成熟資源型城市經(jīng)濟(jì)總量約占全省經(jīng)濟(jì)總量的90%，山西省成熟資源型城市分布，如圖4所示，其中綠色部分為成熟資源型區(qū)域。雖然山西省資源儲量極為豐富，但是武春友[37]通過探索性空間分析方法對中國30個省（直轄市、自治區(qū)）的省域綠色轉(zhuǎn)型能力進(jìn)行研究的結(jié)果表明，山西省的綠色轉(zhuǎn)型能力較為薄弱，因此如若不及早科學(xué)規(guī)劃綠色轉(zhuǎn)型，容易應(yīng)驗(yàn)“資源詛咒”。鑒于數(shù)據(jù)的完整性和可得性，本文選取山西省作為成熟資源型區(qū)域綠色轉(zhuǎn)型的典型代表進(jìn)行研究。為了保證歷史值的可比性和統(tǒng)計(jì)口徑一致，本文主要在《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2017》《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2017》《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2017》《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2017》《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒2006—2017》《山西省環(huán)境狀況公報(bào)2006—2017》《山西省科技經(jīng)費(fèi)投入統(tǒng)計(jì)公報(bào)2006—2017》等資料中收集研究變量的歷史數(shù)據(jù)。

2.3.2 系統(tǒng)模型方程

1）系統(tǒng)模型的主要基本方程。根據(jù)模型中各因素間的邏輯關(guān)系和文獻(xiàn)基礎(chǔ)建立模型的基本方程，綠色GDP、能源短缺經(jīng)濟(jì)損失、污染經(jīng)濟(jì)損失等變量的方程據(jù)此確立，如表1所示。能源短缺經(jīng)濟(jì)損失中能源供需缺口的單位經(jīng)濟(jì)成本由消耗1單位萬t標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的工業(yè)增加值的平均值計(jì)算得出，參數(shù)為0.582 3萬元/t標(biāo)準(zhǔn)煤。污染經(jīng)濟(jì)損失中的工業(yè)廢水、廢氣、廢固排放產(chǎn)生的單位經(jīng)濟(jì)損失是根據(jù)《中國綠色國民經(jīng)濟(jì)核算研究報(bào)告2004》[38]中的環(huán)境退化成本合算結(jié)果計(jì)算，報(bào)告顯示2004年水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體污染單位環(huán)境退化成本為4.712元/t、4 939.3元/t、7.07元/t。但是環(huán)境退化成本還應(yīng)將通貨膨脹因素考慮在內(nèi)，本文借鑒李娟偉等[39]使用工業(yè)品出廠價格指數(shù)（PPI）折算歷年環(huán)境退化成本的方法，折算公式為：第t年的單位環(huán)境退化成本=2004年的單位環(huán)境退化成本×第t年的定基比PPI指數(shù)。

水環(huán)境單位退化成本=4.712×10-5×定基比PPI指數(shù);

大氣環(huán)境單位退化成本=0.049 393×定基比PPI指數(shù);

固體污染單位退化成本=7.07×10-5×定基比PPI指數(shù)。

其中，定基比PPI指數(shù)以2004年為基年，通過對2005—2016年環(huán)比PPI指數(shù)的折算獲得，并運(yùn)用指數(shù)平滑法進(jìn)行擬合和預(yù)測，建立定基比PPI指數(shù)的表函數(shù)。

定基比PPI指數(shù)=withlookup（time，[（0，0）-（2025，200）]， （2004，100），（2005，104.84），（2006，108.02），（2007，111.21），（2008，119.06），（2009，112.48），（2010，118.67），（2011，125.79），（2012，123.65），（2013，121.3），（2014，118.99），（2015，112.81），（2016，113.45），（2017，114.05），（2018，114.62），（2019，115.16），（2020，115.67），（2021，116.14），（2022，117.02），（2023，117.43），（2024，117.79），（2025，118.14））

2）系統(tǒng)模型的主要回歸方程。運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中最小二乘法、極大似然估計(jì)法進(jìn)行線性和非線性回歸擬合，確立系統(tǒng)模型的回歸方程，主要變量間的回歸方程，如表2所示。

3 系統(tǒng)仿真模擬

3.1 模型檢驗(yàn)

為了使構(gòu)建的模型能夠切實(shí)反應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)情況，需要對模型仿真結(jié)果的模擬值和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，即進(jìn)行歷史值檢驗(yàn)，通過檢驗(yàn)的模型對于本研究才具有可靠有效性，才能客觀反映實(shí)際系統(tǒng)的規(guī)律及特征。通過Vensim軟件針對構(gòu)建的系統(tǒng)動力學(xué)模型變量2005—2016年的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史值檢驗(yàn)。結(jié)果表明，產(chǎn)業(yè)能耗系數(shù)和“三廢”排放量等變量的絕對誤差率保持在10%以內(nèi)，GDP、各產(chǎn)業(yè)增加值、人口數(shù)量、研發(fā)投入、發(fā)明專利申請量等變量的絕對誤差率保持在5%以內(nèi)，說明建立的系統(tǒng)模型可以大致反映城市綠色轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)情況，系統(tǒng)擬合程度較好，達(dá)到研究標(biāo)準(zhǔn)，其中累計(jì)發(fā)明專利申請量、能源消耗量和工業(yè)企業(yè)R&D投入的檢驗(yàn)結(jié)果，如表3所示。

3.2 情景設(shè)計(jì)

從政府-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)轉(zhuǎn)型主體角度，建立三位一體綠色轉(zhuǎn)型政策體系，選取環(huán)境污染治理投資、人均排污費(fèi)、政府研發(fā)投入強(qiáng)度、企業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)投資結(jié)構(gòu)等作為輸入變量。在政府層面，選取投資型和費(fèi)用型兩類環(huán)境規(guī)制政策變量及政府研發(fā)投入強(qiáng)度這一技術(shù)創(chuàng)新政策變量，其中環(huán)境污染治理投資代表投資型環(huán)境規(guī)制，人均排污費(fèi)代表費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制;從產(chǎn)業(yè)的角度出發(fā)，選取產(chǎn)業(yè)投資結(jié)構(gòu)作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的政策變量;從企業(yè)的角度出發(fā)，選取企業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度這一衡量企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的政策變量。本文通過調(diào)整所選取的5個輸入變量的強(qiáng)度大小，設(shè)置了11種政策模式，如表4所示。其中按照各輸入變量歷史數(shù)據(jù)平均值設(shè)定的政策模式是current模式，也是其他各情景模式參考對比的基準(zhǔn)模式。C11、C12、C21、C22、C31、C32、C41、C42、C51、C52政策模式是單獨(dú)分析增強(qiáng)或者減弱某一政策變量而控制其他政策變量值不變的前提下，得出的仿真結(jié)果對系統(tǒng)的影響;而C6模式則是研究政府-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)三位一體轉(zhuǎn)型體系對城市綠色轉(zhuǎn)型的政策組合效應(yīng)，即同時調(diào)整5種輸入變量的政策組合。情景模擬主要考察的輸出變量有綠色GDP、能源強(qiáng)度、剩余資源可采儲量、污染存量和累計(jì)發(fā)明專利的申請量。

3.3 仿真結(jié)果輸出與分析

通過Vensim軟件實(shí)施模擬過程，系統(tǒng)仿真模擬時間設(shè)定為2005—2025年，步長為1年，通過觀測模型在C1至C6等11種政策情景模式下的運(yùn)行，得出的仿真結(jié)果，如圖5所示。

通過對比政策模式C11和C12的仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，政府增加投資型環(huán)境規(guī)制的政策力度，增加環(huán)境污染治理投資，能夠提升工業(yè)廢水、廢氣和固體廢棄物的達(dá)標(biāo)率，直接降低了工業(yè)“三廢”的排放量，減少了每年污染物的增加值，降低污染經(jīng)濟(jì)損失，提升城市綠色生產(chǎn)水平，綠色GDP得到顯著提升。因此政府提高環(huán)境污染治理投資力度，能夠提升城市的綠色經(jīng)濟(jì)水平，是降低城市工業(yè)污染的重要且有力的措施。

對比政策模式C21和C21的仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加征收排污費(fèi)，會增加企業(yè)的成本壓力，擠占了企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的研發(fā)投入，降低了企業(yè)的技術(shù)水平，并未倒逼企業(yè)進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新，相反地，降低企業(yè)的排污費(fèi)征收力度，能讓企業(yè)有很多的精力投入到綠色技術(shù)創(chuàng)新活動中去，只有技術(shù)水平的提高才能降低產(chǎn)業(yè)能源的消耗強(qiáng)度和轉(zhuǎn)化效率，節(jié)能減排效果顯著，綠色GDP水平也有所提升。因此適當(dāng)降低排污費(fèi)征收力度可以促使企業(yè)積極地進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新以驅(qū)動成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型。

通過政策模式C31、C32、C41和C42的仿真結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，政府和企業(yè)增加對城市科研活動的投入力度，可以直接促進(jìn)提高企業(yè)和學(xué)研機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的能力，不論理論研究還是實(shí)證論證都表明，綠色技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動城市實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，城市整體技術(shù)水平的提高，可以降低能耗和污染，對驅(qū)動綠色經(jīng)濟(jì)水平的提升和人類生活福祉的改善都具有重要意義。因此，政府和企業(yè)提升對城市科研活動的投入力度，能夠創(chuàng)新驅(qū)動成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型。

通過對比政策模式C51和C52的仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，成熟資源型城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也對綠色轉(zhuǎn)型效果有著重要的影響，由于第二產(chǎn)業(yè)中的工業(yè)是產(chǎn)業(yè)能源消耗的主力，也是城市污染的主要來源，工業(yè)三廢的排放對人類的健康生活有著極其有害的影響，而且對城市的綠色生產(chǎn)水平的提升有害無利，因此“二三一”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使得城市的能耗和污染水平居高不下。而在“三二一”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式下，提高對第三產(chǎn)業(yè)的投資，能夠驅(qū)動第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)將代替第二產(chǎn)業(yè)成為城市經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，可以有效地節(jié)能減排降耗，促使城市經(jīng)濟(jì)從“黑色”轉(zhuǎn)變成“綠色”。

綜合比較各情景模式的系統(tǒng)仿真結(jié)果，模式C6對應(yīng)的政策組合仿真效果最優(yōu)，政府增加環(huán)境污染治理投資，提高投資型環(huán)境規(guī)制的力度，并適當(dāng)降低費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制的力度，減少征收排污費(fèi)，可以讓企業(yè)有更多的精力進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，同時政府和企業(yè)均增加對城市科技創(chuàng)新的資金投入，是城市技術(shù)創(chuàng)新水平提升的直接推動因素，注重創(chuàng)新水平的提升對于成熟資源型城市來說是非常關(guān)鍵的，利用創(chuàng)新驅(qū)動城市綠色轉(zhuǎn)型，使得成熟資源型城市經(jīng)濟(jì)增長可以擺脫對資源的依賴，避免了走邊污染邊治理的老路。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，提升第三產(chǎn)業(yè)的投資比例，可以顯著降低工業(yè)帶來的高能耗、高污染、高排放，促進(jìn)城市產(chǎn)業(yè)多元化布局，使得第三產(chǎn)業(yè)代替第二產(chǎn)業(yè)成為資源型城市新的綠色經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

4 結(jié)論與政策建議

4.1 研究結(jié)論

本文運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)方法設(shè)計(jì)了能源資源、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、技術(shù)5個子系統(tǒng)的成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過深入研究各變量間的相互作用關(guān)系，構(gòu)建了城市綠色轉(zhuǎn)型的結(jié)構(gòu)圖、因果關(guān)系圖、流量圖等一系列SD模型，借助線性和非線性回歸方法如最小二乘法、極大似然估計(jì)法等，擬合并確定了系統(tǒng)的函數(shù)關(guān)系式。通過對該模型的檢驗(yàn)，證明了模型具有可靠性和穩(wěn)定性，能夠較好地反應(yīng)山西省成熟資源型城市2005—2016年的發(fā)展情況。然后，本文設(shè)置了11種不同的政策模式，并仿真模擬了所有情景模式下山西省成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢。研究結(jié)論表明：費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制對成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型有負(fù)向影響，投資型環(huán)境規(guī)制、政府及企業(yè)研發(fā)投入、提高第三產(chǎn)業(yè)投資對城市綠色轉(zhuǎn)型有顯著的正向作用，值得關(guān)注的是，政府-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)政策組合的政策效應(yīng)要優(yōu)于任一單一政策。綜上，要想有效促進(jìn)成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型，需要合理進(jìn)行政策組合，形成互補(bǔ)優(yōu)勢。因此本文從綠色轉(zhuǎn)型宏觀、中觀、微觀主體的角度提出政府-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)的三位一體政策組合，政府應(yīng)形成以投資型環(huán)境規(guī)制為主導(dǎo)的環(huán)境規(guī)制政策體系，適度降低費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制。同時，政府和企業(yè)均應(yīng)加大研發(fā)投入力度，提升城市綠色技術(shù)水平，利用創(chuàng)新驅(qū)動綠色轉(zhuǎn)型。產(chǎn)業(yè)層面應(yīng)注重產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高第三產(chǎn)業(yè)投資比例，適度降低第二產(chǎn)業(yè)投資比例，進(jìn)行節(jié)能減排降耗。

4.2 政策建議

為了促進(jìn)成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型政策體系的構(gòu)建與完善，增強(qiáng)不同政策的作用效果，發(fā)揮各類型政策的互補(bǔ)作用，根據(jù)政策情景的仿真模擬結(jié)果，本文有以下政策建議：應(yīng)建立政府-產(chǎn)業(yè)-企業(yè)的資源型城市綠色轉(zhuǎn)型政策組合體系，政府應(yīng)適當(dāng)增加投資型環(huán)境規(guī)制力度，增加環(huán)境污染治理投資，應(yīng)建立城市綠色投資金融體系，加大對企業(yè)綠色生產(chǎn)的大力支持，降低污染排放提升人民福祉。同時，在當(dāng)前形勢下，應(yīng)適當(dāng)降低費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制力度，否則會變相加重企業(yè)生產(chǎn)成本，抑制企業(yè)進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新的主動性，生產(chǎn)效率和競爭力降低，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升。由此，政府應(yīng)引導(dǎo)政策向削減費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制的方向發(fā)展，合理設(shè)置環(huán)境稅費(fèi)、排污費(fèi)、排污許可交易等費(fèi)用型環(huán)境規(guī)制的政策力度，完善市場激勵型規(guī)制體系，加快環(huán)境稅費(fèi)征收體系的落實(shí)。再者，政府和企業(yè)應(yīng)加大對城市科研活動的研發(fā)投入，因?yàn)檠邪l(fā)投入能直接促進(jìn)城市綠色技術(shù)水平的提升，從而降低能耗強(qiáng)度和污染排放，創(chuàng)新驅(qū)動城市綠色轉(zhuǎn)型能有效地避免走邊污染邊治理的老路，促進(jìn)城市綠色經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。而成熟資源型城市要想早日實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，也不能忽略產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問題，現(xiàn)在成熟資源型城市普遍存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)矛盾突出、一業(yè)獨(dú)大的問題，應(yīng)完善資源企業(yè)的破產(chǎn)退出制度，選擇和布局多元化的綠色產(chǎn)業(yè)體系，依靠科技力量化解產(chǎn)能過剩問題，早日推動優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)程，發(fā)展特色鮮明、類型豐富的第三產(chǎn)業(yè)，落實(shí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色化布局，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)從“黑色”向“綠色”發(fā)展。通過綠色轉(zhuǎn)型主體——政府、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)三位一體政策組合發(fā)力，成熟資源型城市綠色轉(zhuǎn)型任務(wù)才能取得更好成效，從而促進(jìn)節(jié)能減排降耗，實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、資源、科技的可持續(xù)發(fā)展。

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[編輯：厲艷飛]