基于SD模型的煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑仿真及對(duì)策研究

薛 陽(yáng)，秦金山，馮銀虎，郝曉燕

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

能源資源是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的動(dòng)力保障。煤炭資源作為我國(guó)的主體能源，在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)體系中居于主導(dǎo)地位。煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)國(guó)家能源消費(fèi)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑的探索現(xiàn)實(shí)意義重大。盡管各類新型能源作為輔助能源不斷發(fā)展，但以煤炭為主體的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)作為我國(guó)資源稟賦的重要特征，在今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以根本扭轉(zhuǎn)，其他能源形式也難以完全替代煤炭資源的戰(zhàn)略地位。內(nèi)蒙古是我國(guó)重要的煤炭資源富集區(qū)，煤炭探明儲(chǔ)量逾8000億t，每年為全國(guó)提供了四分之一的煤炭產(chǎn)能，是我國(guó)重要的煤炭工業(yè)基地和煤炭產(chǎn)銷(xiāo)第一大省區(qū)。2017年以后全區(qū)煤炭產(chǎn)能呈現(xiàn)恢復(fù)式上升，2019年全區(qū)煤炭產(chǎn)量達(dá)到10.9億t，占全國(guó)產(chǎn)能的比重達(dá)28.31%。煤炭產(chǎn)業(yè)在內(nèi)蒙古國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中居于重要地位，不但為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力，而且也對(duì)保障國(guó)家能源安全發(fā)揮著十分重要的作用。內(nèi)蒙古煤炭產(chǎn)能在經(jīng)歷了“黃金十年”的快速提升之后，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革等政策推動(dòng)下，全區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入深度調(diào)整時(shí)期。煤炭產(chǎn)業(yè)表面上快速發(fā)展的同時(shí)，還伴隨著煤炭等化石能源的不合理開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一且“偏重”、生態(tài)環(huán)境破壞等不可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，迫切需要對(duì)內(nèi)蒙古煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)問(wèn)題進(jìn)行思考，必須推動(dòng)全區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，走出一條煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。

1 相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)與綜述

資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展需要一系列引導(dǎo)性的調(diào)控政策來(lái)實(shí)現(xiàn)，而制定轉(zhuǎn)型策略的前提是對(duì)區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展問(wèn)題本質(zhì)充分的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)有研究圍繞資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展具體實(shí)現(xiàn)方式探索、“資源詛咒”現(xiàn)象及其突破以及區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展問(wèn)題等形成了一系列研究成果。

1)資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的實(shí)現(xiàn)方式。加拿大經(jīng)濟(jì)學(xué)家David J.Rapport和Anthony Marcus Friend提出了“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR模型)，后來(lái)加入了“驅(qū)動(dòng)力”和“影響”兩個(gè)因素形成DPSRI模型，用于研究轉(zhuǎn)型發(fā)展問(wèn)題的框架體系[1]。Joseph Huber運(yùn)用工業(yè)生態(tài)學(xué)理論，探索了如何通過(guò)改善環(huán)境績(jī)效，提高工業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)能力，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展[2]。薛陽(yáng)等以內(nèi)蒙古為例，對(duì)我國(guó)北方煤炭資源富集區(qū)生態(tài)承載力進(jìn)行了定量測(cè)度[3]。

2)“資源詛咒”現(xiàn)象及其突破。Sachs J D和Warner A M、Sachs J D和Warner A M等學(xué)者進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)，驗(yàn)證了“資源詛咒”現(xiàn)象的存在并指出了其中原因[4，5]。Harding T和Venables A J研究了“荷蘭病”現(xiàn)象，即部分中小型國(guó)家或經(jīng)濟(jì)體的礦產(chǎn)資源出口和加工等初級(jí)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展可能導(dǎo)致其他產(chǎn)業(yè)陷于停滯[6]。孫青林等認(rèn)為處于成熟期發(fā)展階段的煤炭資源型城市的轉(zhuǎn)型發(fā)展關(guān)鍵在于尊重發(fā)展規(guī)律，處理好能源基地與綜合型城市的發(fā)展關(guān)系[7]。

3)資源富集區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。CAI etal.在比較研究了生態(tài)城市、綠色城市、可持續(xù)城市等類似概念的基礎(chǔ)上，認(rèn)為其本質(zhì)具有一定的相似性，并且都受到發(fā)展方式的深刻影響[8]。張洪潮等研究了煤炭資源富集區(qū)與煤炭產(chǎn)業(yè)集群經(jīng)濟(jì)耦合效應(yīng)，并指出產(chǎn)業(yè)集群與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的耦合不僅表現(xiàn)在兩個(gè)子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度，還表現(xiàn)在協(xié)調(diào)作用下的系統(tǒng)耦合效率[9]。張新林等運(yùn)用DEA方法測(cè)度了不同區(qū)域煤炭資源流動(dòng)效率，并構(gòu)建了流動(dòng)效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)關(guān)系的耦合協(xié)調(diào)度模型，揭示了煤炭資源流動(dòng)效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合及協(xié)調(diào)關(guān)系[10]。

總之，煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展問(wèn)題歷來(lái)為各級(jí)政府和學(xué)術(shù)界重視。本文研究的邊際貢獻(xiàn)在于，運(yùn)用區(qū)域系統(tǒng)建模的思想，研究煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，系統(tǒng)要素作用關(guān)系及多情境條件下的系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律。同時(shí)，本研究通過(guò)系統(tǒng)建模揭示系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，明確轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑及政策選擇，較好地克服了傳統(tǒng)還原論思想研究復(fù)雜性事物時(shí)，將其簡(jiǎn)單分割致使信息損耗而造成的失真問(wèn)題，更充分地凸顯研究對(duì)象的本質(zhì)特征，揭示其內(nèi)在作用機(jī)理并將之可視化呈現(xiàn)。

2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立

2.1 系統(tǒng)邊界的確定

文章研究系統(tǒng)邊界為包括內(nèi)蒙古轄區(qū)各盟市。系統(tǒng)時(shí)間邊界為2009—2028年，考慮到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)滯后性，將2009—2018年設(shè)定為檢驗(yàn)期，2019—2028年設(shè)定為模擬期，時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)定為1年。模型預(yù)測(cè)所需數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒》以及有關(guān)年度統(tǒng)計(jì)公報(bào)等，部分缺失數(shù)據(jù)采用插值法等方法處理。根據(jù)定義，煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展系統(tǒng)的內(nèi)容邊界為經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)以及生態(tài)子系統(tǒng)三方面內(nèi)容。

2.2 因果反饋關(guān)系分析

通過(guò)對(duì)煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)三大子系統(tǒng)中的變量及各變量間因果反饋關(guān)系進(jìn)行研究分析，增加部分中間變量可以將煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展各子系統(tǒng)之間的因果反饋關(guān)系進(jìn)一步明確為總模型因果反饋關(guān)系，以更好的解釋影響因素之間的作用機(jī)制。該系統(tǒng)的總模型因果反饋關(guān)系，如圖1所示。

圖1 因果反饋關(guān)系圖

2.3 SD仿真模型建立

構(gòu)建煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展SD仿真模型，以測(cè)度模型所包含的測(cè)度指標(biāo)為基礎(chǔ)，涵蓋了區(qū)域發(fā)展轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及生態(tài)3個(gè)子系統(tǒng)。運(yùn)用Vensim軟件繪制煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展SD仿真模型流圖，如圖2所示。根據(jù)需要，建立SD仿真模型流圖的過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)邊界之內(nèi)加入部分相關(guān)輔助變量，使煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展系統(tǒng)反饋關(guān)系更加完善。其中，包含高速公路里程、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、地方財(cái)政支出、GDP、年煤炭產(chǎn)量、城鎮(zhèn)常住人口等6個(gè)水平變量，高速公路里程增等6個(gè)速率變量，城鎮(zhèn)化率等34個(gè)輔助變量。

圖2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型

3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型檢驗(yàn)與情境設(shè)定

3.1 模型有效性檢驗(yàn)

根據(jù)模型有效性檢驗(yàn)的需要，一般系統(tǒng)模擬結(jié)果與歷史實(shí)際的偏差應(yīng)當(dāng)控制在10%以內(nèi)。對(duì)所構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行“降噪”的方法一般采用的是適當(dāng)增加輔助變量或者調(diào)整優(yōu)化既有變量關(guān)系的方式進(jìn)行。選取2009—2018年GDP等6個(gè)水平變量誤差保持在10%以內(nèi)處于模型有效性要求的范圍內(nèi)，說(shuō)明整體的仿真結(jié)果與實(shí)際情況具有較高的吻合度和一致性，因此可以確定本文研究構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型可以對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)部作用機(jī)制做出較為完整、可靠的模擬，進(jìn)而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)未來(lái)演變趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。

3.2 方案仿真情境設(shè)定

資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑探索是一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展演變過(guò)程。因此，本文對(duì)仿真情境的設(shè)定充分考慮檢驗(yàn)期內(nèi)調(diào)節(jié)變量參數(shù)的實(shí)際變化情況和差別化政策趨向。根據(jù)已有文獻(xiàn)和專家建議，通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古轉(zhuǎn)型發(fā)展系統(tǒng)的詳細(xì)考察，選定的GDP增速等8個(gè)調(diào)節(jié)變量進(jìn)行組合設(shè)置，模擬四種情境下的仿真方案，對(duì)2019—2028年間區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展的演變趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真預(yù)測(cè)。四種情境下的仿真方案分別為經(jīng)濟(jì)優(yōu)先型方案、社會(huì)優(yōu)先兼顧生態(tài)型方案、生態(tài)優(yōu)先兼顧社會(huì)型方案和協(xié)調(diào)發(fā)展型方案。本文研究采用的四種仿真方案調(diào)節(jié)變量參數(shù)設(shè)定和取值結(jié)果，詳見(jiàn)表1。

表1 四種仿真方案調(diào)節(jié)變量參數(shù)設(shè)定和取值結(jié)果

4 政策模擬仿真結(jié)果

根據(jù)總模型SD流圖，以內(nèi)蒙古為例，分別從煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的各子系統(tǒng)中選取關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)代入系統(tǒng)模型中進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬，比較四種仿真方案中關(guān)鍵指標(biāo)的變化趨勢(shì)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。其中協(xié)調(diào)發(fā)展型仿真方案模擬結(jié)果，如圖3—圖5所示。

圖3 協(xié)調(diào)發(fā)展型方案下經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型仿真結(jié)果

圖4 協(xié)調(diào)發(fā)展型方案下社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型仿真結(jié)果

圖5 協(xié)調(diào)發(fā)展型方案下生態(tài)發(fā)展轉(zhuǎn)型仿真結(jié)果

5 最佳路徑選擇與政策建議

5.1 最佳路徑選擇

通過(guò)比較四種仿真模擬方案發(fā)現(xiàn)(表2)，模擬期內(nèi)如果單純采用經(jīng)濟(jì)優(yōu)先型、社會(huì)優(yōu)先兼顧生態(tài)型、生態(tài)優(yōu)先兼顧社會(huì)型三種方案之一，會(huì)產(chǎn)生模擬期內(nèi)區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異的擴(kuò)大或生態(tài)環(huán)境超載等區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展的系統(tǒng)內(nèi)部失衡問(wèn)題，不利于資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展能力的改善和強(qiáng)化。協(xié)調(diào)發(fā)展型方案區(qū)域發(fā)展系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈現(xiàn)中高速水平，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距擴(kuò)大問(wèn)題得到了有效控制，區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施和基本公共服務(wù)的提升明顯，主要污染物排放增速顯著下降，生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度不斷加大且成效顯著?？紤]到模擬期內(nèi)不同發(fā)展階段不同方案發(fā)揮作用的不同，從實(shí)際需要的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)不同方案進(jìn)行對(duì)比分析，確定協(xié)調(diào)發(fā)展型方案作為模擬期內(nèi)煤炭資源富集區(qū)的最佳路徑。

表2 四種方案下2028年部分指標(biāo)模擬結(jié)果比較

5.2 政策建議

根據(jù)前文研究，今后一段時(shí)期(模擬期)推動(dòng)煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型的主要任務(wù)分為兩個(gè)方面：①“補(bǔ)短板”，即著重補(bǔ)足產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、經(jīng)濟(jì)效益等經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型短板，基礎(chǔ)設(shè)施一體化和基本公共服務(wù)均等化水平不高等社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型短板，生態(tài)環(huán)境承載力超載等生態(tài)發(fā)展轉(zhuǎn)型短板；進(jìn)一步夯實(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的生態(tài)基礎(chǔ)，初步形成轉(zhuǎn)型發(fā)展的格局。②“促協(xié)同”，即在補(bǔ)足煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展能力提升“短板”的基礎(chǔ)上，形成區(qū)域“經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)”協(xié)調(diào)有序的互動(dòng)發(fā)展格局。為此應(yīng)明確以下政策措施：

1)“補(bǔ)短板”。區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)各子系統(tǒng)均達(dá)到較高水平。煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展轉(zhuǎn)型“補(bǔ)短板”，要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的需要，加大科技創(chuàng)新對(duì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的貢獻(xiàn)度，積極培育新動(dòng)能、升級(jí)或淘汰舊動(dòng)能，促進(jìn)新舊發(fā)展動(dòng)能轉(zhuǎn)換。特別要針對(duì)轉(zhuǎn)型發(fā)展中的痛點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題集中發(fā)力，處理好當(dāng)前發(fā)展需要與長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿ε嘤年P(guān)系，確保轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。要注重完善基礎(chǔ)設(shè)施和基本公共服務(wù)的供給，確保供給質(zhì)量和數(shù)量的“雙提高”，確保投入力度不斷加大，適當(dāng)引入社會(huì)資本以緩解財(cái)力支持不足的問(wèn)題。要夯實(shí)煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的生態(tài)底色，按照習(xí)近平總書(shū)記“兩山理論”的要求，突破對(duì)中低端資源型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“路徑依賴”，走低碳、綠色、生態(tài)轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。

2)“促協(xié)同”。影響煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展能力提升的因素往往具有歷史性、長(zhǎng)期性以及現(xiàn)實(shí)性等多重疊加，單純的強(qiáng)調(diào)某一方面問(wèn)題的解決往往不能滿足區(qū)域整體轉(zhuǎn)型發(fā)展的根本性需要。為此，要從區(qū)域“經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)”系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略層面進(jìn)行考量。具體而言，一方面，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展要優(yōu)化經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)“偏重”以及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程的資源要素節(jié)約集約、生態(tài)環(huán)境和諧友好，從根本上解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的對(duì)立。另一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善也為社會(huì)進(jìn)步提供了重要前提。社會(huì)發(fā)展關(guān)乎民生福祉，特別是隨著我國(guó)社會(huì)主要矛盾的轉(zhuǎn)變，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施、基本公共服務(wù)供給提高更高要求，同時(shí)對(duì)于良好生態(tài)環(huán)境的期待也更加迫切。要通過(guò)社會(huì)子系統(tǒng)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型營(yíng)造良好的環(huán)境條件，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展交易成本，同時(shí)為生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施支持等，不斷夯實(shí)煤炭資源富集區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的基礎(chǔ)。