中國(guó)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策優(yōu)化方法研究

徐 峰，汪雅婷，李憲贏，趙雨秋，相 楠＊

（1. 北京化工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100029；2. 北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100124）

引言

黨的十八屆三中全會(huì)首次提出了“生態(tài)文明”概念，提出要堅(jiān)持綠色發(fā)展，必須堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)新格局。當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，而工業(yè)園區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的載體，正發(fā)揮著重要的作用。2016 年國(guó)家級(jí)的園區(qū)經(jīng)濟(jì)總量達(dá)到17 萬(wàn)億，占當(dāng)年全國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值（GDP）的23%，各級(jí)各類工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)總量占全國(guó)GDP 的60%以上，工業(yè)園區(qū)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要形式和主要力量[1]。但是，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程不斷深入，工業(yè)園區(qū)因工業(yè)項(xiàng)目集聚、資源能源消耗及污染物排放量大，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響顯著。資源環(huán)境等外部壓力和自身發(fā)展內(nèi)在制約的日益顯現(xiàn)，使得工業(yè)園區(qū)發(fā)展逐漸進(jìn)入瓶頸期。推進(jìn)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過(guò)程中解決資源環(huán)境問(wèn)題、促進(jìn)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

河北辛集市是國(guó)家命名的“中國(guó)皮革皮衣之都”，是全國(guó)最大的皮革服裝、皮革生產(chǎn)基地之一。辛集工業(yè)園區(qū)在發(fā)展過(guò)程中逐漸形成了以皮革、化工、鋼鐵機(jī)械、農(nóng)產(chǎn)品加工為主的工業(yè)格局，且以皮革行業(yè)為主導(dǎo)。在高污染、高能耗行業(yè)發(fā)展為主的背景下，辛集工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出。2014 年辛集監(jiān)控?cái)嗝嫠|(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為66.7%，水體為劣V 類且水質(zhì)有惡化趨勢(shì)?？諝赓|(zhì)量同樣日趨惡化，城市空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)百分比由2009 年的87.9%降至2014 年的13.4%，2014 年全年P(guān)M2.5日均超標(biāo)率82%。面對(duì)如此嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，辛集工業(yè)園區(qū)亟需開(kāi)展生態(tài)化發(fā)展，以污染物減排為抓手，以治理水和大氣污染為重點(diǎn)，以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為核心，在積極推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，全力解決環(huán)境污染和資源消耗問(wèn)題。以皮革行業(yè)為主導(dǎo)的辛集工業(yè)園區(qū)具有獨(dú)特的園區(qū)特征，因此本文選擇該工業(yè)園區(qū)作為案例，開(kāi)展實(shí)證研究，以期能對(duì)該工業(yè)園區(qū)的生態(tài)化建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供方向和對(duì)策。

1 文獻(xiàn)綜述

工業(yè)園區(qū)評(píng)價(jià)作為推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要政策工具，具有導(dǎo)向、激勵(lì)、鑒定、預(yù)測(cè)等功能，有利于傳播生態(tài)化發(fā)展思想，引導(dǎo)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化建設(shè)，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此開(kāi)展工業(yè)園區(qū)評(píng)價(jià)研究具有非常重要的意義。隨著大力推進(jìn)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化建設(shè)與發(fā)展，當(dāng)前有許多學(xué)者開(kāi)展了工業(yè)園區(qū)相關(guān)評(píng)價(jià)研究。目前，針對(duì)工業(yè)園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀分析[2]和績(jī)效評(píng)價(jià)的研究較多，絕大多數(shù)研究采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等定量分析方法集中于分析發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，并借鑒國(guó)際先進(jìn)工業(yè)園區(qū)的發(fā)展模式進(jìn)行研究，提出了促進(jìn)中國(guó)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化建設(shè)的模式[3,4]。近幾年，部分研究開(kāi)始關(guān)注工業(yè)園區(qū)的中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略取向，開(kāi)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)和路徑研究。然而大多數(shù)研究基本上通過(guò)定性分析評(píng)價(jià)發(fā)展趨勢(shì)以及發(fā)展路徑[5]，這些研究缺乏對(duì)工業(yè)園區(qū)具體特征的考慮，提出的建議不具有針對(duì)性。雖然有學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始采用數(shù)理模型[6]、投入產(chǎn)出模型等定量分析方法，但是總體來(lái)講相關(guān)研究仍然不足，尤其是采用動(dòng)態(tài)仿真模擬方法系統(tǒng)規(guī)劃工業(yè)園區(qū)發(fā)展目標(biāo)和實(shí)施方案，探究工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展優(yōu)化路徑的研究方法最為缺乏。常用的工業(yè)園區(qū)發(fā)展趨勢(shì)與路徑分析的定量分析方法有系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與投入產(chǎn)出模型?；谙到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論與方法，以反饋控制理論為基礎(chǔ)，建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真試驗(yàn)[7]。基于生態(tài)系統(tǒng)演化的動(dòng)力學(xué)方法通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)功能能較為真實(shí)的模擬各種資源循環(huán)利用狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)、自然環(huán)境和諧發(fā)展態(tài)勢(shì)，以達(dá)到最終模擬園區(qū)生態(tài)發(fā)展能力變化趨勢(shì)的目的[8,9]。

投入產(chǎn)出方法亦為資源環(huán)境與生態(tài)方面重要的研究工具，生態(tài)系統(tǒng)模型與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模型的結(jié)合已成為當(dāng)前環(huán)境和經(jīng)濟(jì)研究的新領(lǐng)域[10]。投入產(chǎn)出模型相較于其他經(jīng)濟(jì)模型來(lái)說(shuō)，在宏觀政策和微觀技術(shù)的模型鏈接上更具有靈活性，也能夠更好地反映區(qū)域的經(jīng)濟(jì)特征和產(chǎn)業(yè)特征[11,12]。

綜上所述，當(dāng)前關(guān)于工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的研究仍存在以下待解決問(wèn)題：①缺乏探討工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境之間的相互作用關(guān)系和耦合機(jī)理，尤其是對(duì)園區(qū)能源循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的相關(guān)性和系統(tǒng)關(guān)系的刻畫(huà)不足，難以從根本上找出制約工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的原因和作用機(jī)理；②對(duì)工業(yè)園區(qū)發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展路徑的研究仍不充分，尤其是利用多學(xué)科和多方法交叉的研究不足，難以從整體、系統(tǒng)的角度提出工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的中長(zhǎng)期目標(biāo)和政策優(yōu)化路徑。

針對(duì)上述問(wèn)題，本研究預(yù)期在工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展理論和方法上進(jìn)行拓展和創(chuàng)新，對(duì)以下關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究：①基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法刻畫(huà)工業(yè)園區(qū)的能源循環(huán)和資源循環(huán)的物質(zhì)流以及與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)的價(jià)值流，探尋工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源耦合機(jī)理；②結(jié)合耦合機(jī)理和動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出理論，構(gòu)建工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型，探究工業(yè)園區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部作用機(jī)理及其資源環(huán)境效應(yīng)，為制定工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)、探尋園區(qū)綠色可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)化路徑提供決策支撐。

基于本研究構(gòu)建的工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型，選擇河北省辛集工業(yè)園區(qū)作為案例，開(kāi)展實(shí)證分析研究，定量分析具體環(huán)境政策實(shí)施后產(chǎn)生的效果，從而綜合評(píng)價(jià)辛集工業(yè)園區(qū)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與優(yōu)化路徑，為推進(jìn)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展管理與決策提供科學(xué)的研究方法。

2 工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源的耦合機(jī)理研究

本研究采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法揭示工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境系統(tǒng)的相互作用關(guān)系和耦合機(jī)理，為構(gòu)建工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型提供基礎(chǔ)。

2.1 工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的作用機(jī)理

工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的作用機(jī)理，揭示經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部各主體之間的關(guān)聯(lián)和相互作用關(guān)系。工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)包括經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)行為和社會(huì)消費(fèi)行為。針對(duì)園區(qū)生產(chǎn)行為，本文研究了園區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部各主體之間在生產(chǎn)創(chuàng)造收入、收入導(dǎo)致需求、需求導(dǎo)致生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)循環(huán)過(guò)程中的價(jià)值流動(dòng)規(guī)律、相互關(guān)聯(lián)和作用的關(guān)系。

2.2 工業(yè)園區(qū)環(huán)境—能源系統(tǒng)的作用機(jī)理

能源系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)的作用機(jī)理相似，均與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有密切相關(guān)。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的生產(chǎn)與生活活動(dòng)中涉及資源和能源的供給—消耗—循環(huán)利用過(guò)程，為工業(yè)園區(qū)能源系統(tǒng)的內(nèi)部作用機(jī)理。經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)行為和社會(huì)消費(fèi)行為所產(chǎn)生的污染物質(zhì)（包括水污染物質(zhì)、大氣污染物質(zhì)、溫室效應(yīng)氣體、廢棄物等）的流動(dòng)，包括環(huán)境污染物質(zhì)的產(chǎn)生—處理—排放過(guò)程，為環(huán)境系統(tǒng)的內(nèi)部作用機(jī)理。

圖1 工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源系統(tǒng)的耦合機(jī)理框架

2.3 工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源系統(tǒng)的交互作用機(jī)理

以工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)行為為核心，本文總結(jié)了園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源系統(tǒng)的相互作用和協(xié)調(diào)發(fā)展的耦合機(jī)理。圖1 概念模型概括了工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源系統(tǒng)中的物質(zhì)、能源和價(jià)值流動(dòng)機(jī)理。工業(yè)園區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以工業(yè)生產(chǎn)行為為主，工業(yè)產(chǎn)業(yè)之間、以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間遵循投入產(chǎn)出價(jià)值流動(dòng)平衡。社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)需要資源、能源投入使用，隨著資源能源低效利用導(dǎo)致污染物、廢棄物的產(chǎn)生。能源與環(huán)境系統(tǒng)闡明資源供給、消費(fèi)、廢棄物處理和再利用為資源的物質(zhì)流；能源供給、消費(fèi)和大氣污染物質(zhì)的排放為能源流和物質(zhì)流。

3 工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型構(gòu)建

本文基于上述工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源的耦合機(jī)理研究，以動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出模型為經(jīng)濟(jì)模型基礎(chǔ)，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在投入產(chǎn)出模型基礎(chǔ)上拓展資源和環(huán)境模塊，構(gòu)建工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型，此模型包括三個(gè)子模型，即社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型、環(huán)境模型和能源模型。生態(tài)化發(fā)展決策模型構(gòu)建在綜合把握經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的價(jià)值流、物質(zhì)流和能源流的基礎(chǔ)上，利用多目標(biāo)優(yōu)化的規(guī)劃方法，動(dòng)態(tài)仿真模擬經(jīng)濟(jì)環(huán)境約束下工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的可行性以及實(shí)施路徑等。

3.1 目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)設(shè)為地區(qū)總產(chǎn)值（GRP）的最大化，模擬期為t 期，2013 年為基準(zhǔn)年，預(yù)測(cè)至2020 年。下文中的內(nèi)生變量簡(jiǎn)稱內(nèi)生，外生變量簡(jiǎn)稱外生。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型

本模型以投入產(chǎn)出模型中的產(chǎn)出平衡關(guān)系為基礎(chǔ)，各行業(yè)發(fā)展受到其他行業(yè)的制約，因此通過(guò)投入產(chǎn)出模型表現(xiàn)各行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

式中， Aii為直接消耗系數(shù)（外生）；為t 年最終消費(fèi)總額的列矩陣（內(nèi)生）；為t 年資本形成總額的列矩陣（內(nèi)生）；為t 年凈出口總額的列矩陣（內(nèi)生）；為t 年省域間調(diào)動(dòng)總額的列矩陣（內(nèi)生）。

3.3 環(huán)境模型

本研究基于辛集市“十三五”規(guī)劃，以控制水污染物質(zhì)、大氣污染物質(zhì)和二氧化碳排放量為提升環(huán)境質(zhì)量的主要指標(biāo)。

式中，控制排放污染物質(zhì)為p=1：COD；p=2：NH3-N；p=3：SO2；p=4：NOx；p=5：CO2。

3.3.1 水環(huán)境模型

辛集市水資源主要包括地下水、境外調(diào)水（南水北調(diào)）和再生水等3 種，利用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和居民生活。

產(chǎn)業(yè)用水總量等于各產(chǎn)業(yè)用水量之和。各產(chǎn)業(yè)用水量是由產(chǎn)業(yè)用水強(qiáng)度（單位產(chǎn)值工業(yè)用水量）和生產(chǎn)產(chǎn)值決定。

產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)（除第一產(chǎn)業(yè)）和城鎮(zhèn)居民生活活動(dòng)產(chǎn)生的污水通過(guò)市政管道輸送到污水處理廠進(jìn)行集中處理后向江河排放。第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和大部分農(nóng)村居民生活活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的污水未經(jīng)過(guò)處理直排。

式中， IWP(t ) 為t 年各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)量（內(nèi)生）； HWPt 年居民生活產(chǎn)生的污染物質(zhì)量（內(nèi)生）； p i wpi 為i 產(chǎn)業(yè)p 類水污染物排放強(qiáng)度（外生）；phi 為h 類人口p 類水污染物排放強(qiáng)度（外生）；Zh t為人口（內(nèi)生），h = 1 為城鎮(zhèn)居民，h = 2 為農(nóng)村居民

3.3.2 大氣環(huán)境模型

（1）大氣污染物質(zhì)（SO2、NOx）排放：各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程以及熱電廠運(yùn)行過(guò)程中排放大氣污染物質(zhì)。

（2）二氧化碳排放：各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、居民生活活動(dòng)和熱電廠發(fā)熱過(guò)程中使用電力、天然氣、煤炭等能源將排放二氧化碳。

式中：e=1 為煤炭；e=2 為天然氣；e=3 為電力；e=4 為熱電發(fā)熱；e=5 為再生能源；為t 期二氧化碳排放總量（內(nèi)生）；為t 期產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中排放的二氧化碳排放總量（內(nèi)生）；為t 期居民生活活動(dòng)中排放的二氧化碳排放總量（內(nèi)生）；( )t 為t 期熱電廠發(fā)熱過(guò)程中排放的二氧化碳量（內(nèi)生）；ERIe( )t 為t 期各產(chǎn)業(yè)e 能源使用量（內(nèi)生）；e( )ERH t 為t 期居民e 能源使用量（內(nèi)生）；e( )ERThP t 為t 期熱電廠e 能源使用量（內(nèi)生）；為e 能源二氧化碳排放強(qiáng)度（外生）。

3.4 能源模型

能源結(jié)構(gòu)以煤炭、天然氣、電力為主，熱電發(fā)熱、再生能源（生物質(zhì)、太陽(yáng)能等）為補(bǔ)充。為實(shí)現(xiàn)綜合能耗降低目標(biāo)，本研究提出提高能源效率、加強(qiáng)可再生能源的使用等措施。

以上為本研究所構(gòu)建的工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型的主要公式，基于此模型采用交互式的線性和通用優(yōu)化求解器（Linear Interactive and General Optimizer，LINGO）作為實(shí)驗(yàn)手段實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真模擬。LINGO 軟件能夠?qū)Ρ狙芯克鶚?gòu)建的投入產(chǎn)出模型和經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—能源系統(tǒng)模型進(jìn)行編程，建立動(dòng)態(tài)的仿真模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得對(duì)系統(tǒng)未來(lái)行為的模擬和預(yù)測(cè)，結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化方法，得到最優(yōu)的發(fā)展路徑和實(shí)施方案。

4 生態(tài)化發(fā)展情景分析

基于研究所構(gòu)建的工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型，本研究以辛集工業(yè)園區(qū)2013 年數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型的實(shí)證分析。案例預(yù)測(cè)辛集工業(yè)園區(qū)2014—2020 年的經(jīng)濟(jì)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)。為了驗(yàn)證模型的有效性，本研究首先對(duì)模型進(jìn)行敏感度檢驗(yàn)，利用2013—2014 年的實(shí)際數(shù)據(jù)與模型模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)誤差范圍在5%以內(nèi)，從而確定本研究模型的合理有效性。

生態(tài)化發(fā)展情景分析致力于確定辛集工業(yè)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，以及在此基礎(chǔ)上的環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，提出具體的政策建議和實(shí)施方案。情景設(shè)計(jì)在掌握了當(dāng)前實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r后進(jìn)行改進(jìn)，引入多種環(huán)境污染整治項(xiàng)目，包括水處理設(shè)施升級(jí)改造、污水處理廠建設(shè)、老城區(qū)雨污分流改造、農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)、熱電廠升級(jí)改造、工業(yè)以及生活垃圾處理等；并且依據(jù)辛集工業(yè)園區(qū)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃指標(biāo)制定各種環(huán)境污染物（COD、氨氮、二氧化硫、氮氧化物）的減排目標(biāo)。

4.1 辛集工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)

圖2 表示辛集工業(yè)園區(qū)2013—2020 年經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化趨勢(shì)。通過(guò)模擬結(jié)果可知，辛集工業(yè)園區(qū)GRP 在2016 年之后可保持7%以上的增長(zhǎng)率，由于2014 年和2015 年存在環(huán)境污染整治項(xiàng)目補(bǔ)貼和技術(shù)限制等原因，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了一定的限制，其增長(zhǎng)率均未達(dá)到7%，分別為4.1%和5.0%?？傮w來(lái)說(shuō)，辛集工業(yè)園區(qū)GRP 將會(huì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，并保持較高的增長(zhǎng)水平。

與辛集工業(yè)園區(qū)GRP 總量的穩(wěn)定增長(zhǎng)率相比，產(chǎn)值總量和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。圖3 和圖4 分別表示2013—2020 年各行業(yè)產(chǎn)值和產(chǎn)值比重的變化趨勢(shì)。農(nóng)林牧漁業(yè)、化工業(yè)、鋼鐵制造業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)從2013—2020 年產(chǎn)值比重均出現(xiàn)了下降。農(nóng)林牧漁業(yè)比重由2013 年的8%下降到6%，鋼鐵制造業(yè)比重由2013 年的10%下降到7%，化工業(yè)比重由2013 年的4%下降到2%，農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)比重由2013 年的5%下降到3%，但總產(chǎn)值相對(duì)增加。皮革業(yè)、其他工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重呈現(xiàn)了增加趨勢(shì)，其中皮革業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)幅度較大，無(wú)論是產(chǎn)值還是比重都發(fā)生了較大的提高，兩個(gè)行業(yè)所占比重達(dá)到總產(chǎn)值的80%。這樣的發(fā)展趨勢(shì)符合辛集工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃。

圖2 2013—2020年GRP總量變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

圖3 2013—2020年產(chǎn)值變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

圖4 2013—2020年產(chǎn)值比重變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

4.2 辛集工業(yè)園區(qū)環(huán)境改善趨勢(shì)

動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)得到辛集工業(yè)園區(qū)2013—2020 年的各類環(huán)境污染物排放量和排放強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。污染物排放強(qiáng)度是污染物排放量與產(chǎn)值的比值，表示單位產(chǎn)值所排放的污染物。污染物排放強(qiáng)度在數(shù)據(jù)可取的情況下，可以由經(jīng)濟(jì)水平和環(huán)境水平計(jì)算得出，反映直接和間接污染物排放的效率。環(huán)境污染物排放強(qiáng)度的降低并不能完全反映環(huán)境改善的情況，因此本研究還考慮了對(duì)環(huán)境污染物排放總量的控制，共同反映環(huán)境的改善情況。

圖5 可以看出，四類環(huán)境污染物排放強(qiáng)度的變化程度和發(fā)展趨勢(shì)均呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，并且2020 年能達(dá)到各類環(huán)境污染物排放量與2013 年排放量相比減少10%的環(huán)境污染物減排目標(biāo)，說(shuō)明了通過(guò)實(shí)施本研究提出的環(huán)境污染整治措施，能在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)總量持續(xù)增加的同時(shí)，有效提高各種環(huán)境污染物質(zhì)排放效率。

盡管2013—2020 年四類環(huán)境污染物的排放強(qiáng)度逐年減低，然而圖6 顯示四類環(huán)境污染物的排放總量在2015 年后基本保持不變，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)之下，污染物排放總量難以下降。

基于案例中采用的促進(jìn)環(huán)境—經(jīng)濟(jì)的激勵(lì)措施，模擬實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)引進(jìn)提升能夠促進(jìn)辛集工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)有效提升環(huán)境效率，促進(jìn)生態(tài)化建設(shè)。辛集工業(yè)園區(qū)污染物質(zhì)排放分別達(dá)到并優(yōu)于2015—2017 年和2018—2020 年的自身規(guī)劃目標(biāo)，并且依據(jù)提案政策發(fā)展，辛集工業(yè)園區(qū)GRP 將實(shí)現(xiàn)年均6.4%的增速，并于2020年達(dá)到地區(qū)生產(chǎn)總值521 億元的目標(biāo)。但需要注意的是，為保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境效率可有效提升，然而污染物排放總量較難得到控制。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)實(shí)證分析，本研究所構(gòu)建的工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型通過(guò)敏感性檢驗(yàn)驗(yàn)證了其科學(xué)可靠性。通過(guò)2013—2020 年辛集工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境狀況的仿真模擬結(jié)果可以看出：

圖5 2013—2020年各類污染物排放強(qiáng)度變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

圖6 2013—2020年各類污染物排放總量變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

首先，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，尤其是從高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行總量控制和結(jié)構(gòu)改善，對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重發(fā)展目標(biāo)均衡具有關(guān)鍵作用。從辛集工業(yè)園區(qū)產(chǎn)值趨勢(shì)預(yù)測(cè)可知，除皮革業(yè)和其他工業(yè)之外的產(chǎn)業(yè)的比重會(huì)得到減縮，高耗水量和高污染的產(chǎn)業(yè)將會(huì)被污染排放強(qiáng)度相對(duì)小的產(chǎn)業(yè)所替代。農(nóng)業(yè)由于水污染物排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，因此總體比重呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且需要進(jìn)一步控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水污染物排放量。

其次，在經(jīng)濟(jì)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的情況下，辛集工業(yè)園區(qū)的環(huán)境污染物排放效率也日益提高，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。然而為保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境效率可有效提升，環(huán)境污染物排放總量較難得到控制。這對(duì)辛集工業(yè)園區(qū)的長(zhǎng)期生態(tài)化建設(shè)提出了進(jìn)一步改善的要求，在滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)之下，還需要進(jìn)一步進(jìn)行環(huán)境污染物排放總量的控制，制定合理的總量控制目標(biāo)，進(jìn)而為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)奠定良好的環(huán)境基礎(chǔ)。

當(dāng)前中國(guó)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展仍具有較大的提升空間，科學(xué)地評(píng)估工業(yè)園區(qū)的發(fā)展情況、合理制定生態(tài)化發(fā)展目標(biāo)和實(shí)施路徑，可有效促進(jìn)園區(qū)的綠色可持續(xù)發(fā)展。本研究梳理工業(yè)園區(qū)環(huán)境能源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之間的交互作用關(guān)系，基于3E 系統(tǒng)構(gòu)建工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策模型，通過(guò)情景分析和仿真模擬為工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展提出合理的政策導(dǎo)向和優(yōu)化路徑，促進(jìn)工業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境改善與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的均衡。

本文對(duì)完善工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的理論和方法具有較為重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，易于推廣到其他環(huán)境經(jīng)濟(jì)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究領(lǐng)域。此外，本研究在一定程度上能夠促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、一般均衡理論和系統(tǒng)工程理論的交叉融合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出模型和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型多種建模方法的有效耦合，促進(jìn)多學(xué)科交叉的理論和方法創(chuàng)新研究。

本文所構(gòu)建的創(chuàng)新性模型和研究方法，也能夠?yàn)楣I(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展提供實(shí)踐指導(dǎo)。目前中國(guó)正在大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，工業(yè)園區(qū)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要空間載體，綠色、安全、可持續(xù)發(fā)展面臨著巨大挑戰(zhàn)。本研究采用實(shí)證研究開(kāi)發(fā)可推廣的工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展決策方法和模型，對(duì)于推進(jìn)工業(yè)園區(qū)綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，并可進(jìn)一步推廣到更多類型的工業(yè)園區(qū)的綠色發(fā)展實(shí)踐中。由于篇幅有限，本研究?jī)H針對(duì)工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最大化目標(biāo)進(jìn)行了實(shí)證分析，當(dāng)前國(guó)家針對(duì)工業(yè)園區(qū)的管理強(qiáng)調(diào)資源、能源消耗總量和強(qiáng)度的雙控，在今后研究中還需進(jìn)一步依據(jù)資源環(huán)境目標(biāo)，設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)仿真模擬。