產業生態化動因機制及其模型構建

魯 雁

（吉林大學 經濟學院，長春 130012）

產業生態化動因機制及其模型構建

魯 雁

（吉林大學 經濟學院，長春 130012）

文章把生態經濟、循環經濟與產業經濟相結合，從產業結構與環境、產業組織與環境、產業經濟系統與自然系統相互間的關系，探究產業經濟體系與環境之間的內在機理，研究分析了產業生態化的動力因子及經濟特性。

生態動因機制；產業生態化；產業經濟

1 產業生態化表征及動因分析

產業生態化主要是利用物質生產力、物質利用強度及循環利用率來實現產業與外界的物質交換效率，具體如表1。從表1可以看出，產業生態化必須利用生態重構與物質減量化的途徑來進行產業改造，從而提高產業的生態效益，并在實施生態化過程中轉變消費模式及企業生產方式，從根本上減輕環境、資源壓力。物質減量化可以減少企業產出的生產過程中產生的廢棄物，實現利用最小化物質消耗來獲得最大化產品，這與末端污染控制策略不同，它強調通過產品的生態化設計、延伸生產者責任等途徑來從源頭上減少原材料投入，強化物質產品的循環再生。經濟系統的生態化就是根據生態學原理和自然生態系統的組成和運行方式，通過生產和消費結構的戰略性轉變來重新組織和安排經濟社會物質流動，從而推進經濟體系的整體演進。

表1 產業生態化表現形式

產業生態化理論利用生態理論研究產業經濟與環境問題，該理論模仿自然生態系統建構產業生態系統，即把企業、產業及自然系統看成一個體系，利用物種共生、物質循環再生的生態系統原理及工藝鏈與生態鏈的連接與組合來構建可持續發展為目標的新型產業發展模式，從而達到減少廢物的排放、資源的循環利用的目的。這個復雜的產業生產系統可以描述為：

產業生態系統={企業i|i=1,2,…,n;(不同企業間聯系)}

在產業生態系統中，基本元素是企業，然后通過企業與周圍的能源、物質、環境相互交換，實現傳統產業的生態化（見圖 1）。

從圖1可以看出，生態產業利用系統物質的往復封閉循環，在整個產業系統中構建了不同工藝流程、產品的縱向閉合及不同產業間的橫向共生，實現不同產業的區域耦合，形成廠內外自然與人工環境的一體化，從而利于有害污染物在產業系統內的回收及產業系統外的零排放。這一產業系統實現了資源的共享、物質的再生循環與分層利用，提高了產業效率，推動了產業結構升級、拉長了產業鏈。產業生態化主要來自于以下幾個動因：

（1）環境保護及清潔生產：隨人口爆炸式的增長及現代工業化、城鎮化的不斷發展，產業范圍內外的環境破壞、環境污染及產業結構等產業低級化現象進一步嚴重，如在假定產業鏈上企業最小化成本條件下：minC(X,E)+L(E)，其中X表示產業特征、E為污染排放C(X,E)為企業污染處理成本與生產成本與之和，且有鄣C/鄣E＜0。這樣就獲得產業污染需求函數：

eit=f(pit,energyit,scaleit,kit,techitstructureit,wageit)

從以上污染需求函數可以看出，這種污染與產業技術進步tech、產業特征X、能源消費energy等指標相關。所以，在產業結構升級及產業深化過程中，必須采用先進的生產工藝與設備，進行產業技術創新，在產業發展過程中減少物質與能量的排放，同時再減少廢棄物排放時要利用循環經濟模式進行綜合利用。

（2）同質產業間的競爭：現代企業競爭加劇，這樣導致了產業間的市場競爭也進一步加劇，這種競爭可以用生物種群的Logistic模型來刻畫，r為企業所在產業的平均產出水平的增長率：

x(t)=dx(t)/dt=rx(1-x)/N

在產業內只存在甲乙兩企業，且在相同市場環境中，那么兩個企業產量變動服從Logistic模型，x1，x2分別為甲乙兩企業的產出水平；r1，r2分別為甲乙兩企業所在產業的平均產出水平；N1，N2分別為甲乙兩企業的最大產出水平。在產業集群內兩企業消耗同種資源，這樣就會導致企業產出水平發生交替變化，這樣就可以假定：

x1(t)=r1x1(1-x1/N1-γ1x2/N2)

x2(t)=r2x2(1-γ2x1/N1-x2/N2)

其中γ1為甲乙企業相互競爭同種資源，γ1越大，乙對甲生存構成威脅較大。若γ1>1，γ2>1表明產業集群內甲乙競爭非常劇烈，占有優勢的一方迫使另一方退出市場；若>1，<1表明產業集群內乙對甲威脅是致命的，而甲對乙威脅不致命，這樣只要出現乙，那么最終甲就會退出市場。所以，為了實現從市場競爭中獲得更多壟斷勢力，提高本產業核心競爭力，那么產業應該適應消費者綠色產品的需求及生態消費觀念，尋求產業生態化及可持續發展生態模式。而且由于產業自然資源適用的邊際成本可能上升，特別是那些不可再生的產業資源，而通過產業生態化就可以減少廢物排放，對廢棄物循環利用，實現資源的節約及成本的降低。

（3）技術進步與創新：技術進步與創新是產業演進、產業結構提升的重要推動動因。隨生態理論發展，產業技術生態化不斷進行創新，產業污染防治的產業技術由過程末端處理向清潔生產轉變，對產業發展中廢棄物利用循環經濟模式進行重新再綜合利用，為實現產業循環經濟的發展模式提供來的技術支撐。

2 產業生態模式及經濟特征分析

為了構建生態產業模式，必須了解傳統經濟模型下產業發展模式，在傳統產業模式中一般進行如下假設：

（1）L與N某個產業中的產業鏈中上、下游關系的兩個子產業，兩個子產業產品總量分別用Q1與Q2來表示。

（2）L產業使用的生產要素為R，且該要素價格為 P0，L產業產品價格用P1表示，L產業生產函數用以下形式表示:

Q1=A1Rα1

A1為L產業技術進步要素，E為L產業生產過程中排放的廢棄能源，這些廢棄能源不需治理。

（3）N產業生產要素的中間產品為L產業的產品，且這些中間產品全部進入N產業生產過程中，N產業產品價格用P2來表示，N產業在生產產品過程中污染物排放量S表達式：

S=βQ1

β表示污染排放系數，且這些污染物的治理費用可以用P3來表示。利用質量守恒原理可以推出(1-β)Q1生產要素轉化為N產業產品，這樣就得到N產業生產函數:

A2為N產業技術進步要素。假設不考慮N產業產品生產過程中的其它成本與費用，L產業整個行業利潤為：

N產業整個行業利潤表達式：

L產業與N產業的整個總利潤表達式為：

為了獲得產業發展的生態模式，必須按照循環經濟理論與工業生態學原理把L產業與N產業置于一個生態工業園內進行生態化系統構建，在這個生態工業園內排放的廢棄物與副產品的循環利用生態鏈，將這些廢棄物與副產品在生態鏈中被重新循環利用，從而減少了消耗性污染，形成產業內企業間的共生關系，這從產業鏈運動過程中實現剩余物質最小化，并通過技術進步與技術創新減少物質與能量的消耗，形成產業的價值鏈。并假定：產業系統內的污染物S由N產業無償提供給L產業，廢棄能源E在生態工業園中被N產業循環利用，L產業將生態系統內污染物S通過生態工業園把資源轉化成資源R，且資源轉化率用來表示（<1），資源化成本用P4來表示，而且應該有P4

組成生態工業園后的N產業的利潤變成：

組成生態工業園后L產業與N產業的整個總利潤表達式為：

對方程（2）（3）與方程（5）、（6）進行比較分析可以獲得：

從方程（8）到方程（9）可以獲得以下的結論：

（1）從方程（8）與方程（9）可以看出，利用生態工業園可以對L產業與N產業進行生態化，而這種生態化促進了L產業與N產業空間布局并加強了L產業與N產業關聯度，使得產業鏈上的上游和下游產業的資源銜接匹配，產業鏈上游的L產業的廢棄能源可以被產業鏈上的下游產業循環利用起來，而且產業鏈下游的N產業排放的廢棄物通過產業鏈上游L產業源化后轉化為自身生產要素，而把生產過程中的廢棄物再工業循環生產過程中消耗掉，這樣兩個產業的利潤都增加了，這可以從方程（8）與方程（9）得到體現。而且從方程（8）來看，利用生態工業園中上游的L產業，生態工業園中廢棄物資源帶來的利潤增量由生態鏈上資源轉化率 (γ1)、廢棄物數量(S)及資源化成本(P4)，而γ1與(P4)產業技術及創新水平來決定，產業技術水平越高及產業技術創新能力越強，那么資源利用率越高，進一步提高廢棄物完全資源化，同時降低資源化成本。

（2）在L產業與N產業組成生態系統中，若L產業的產量不變，在產業中用的資源總量也會不變，但是隨生態系統中污染物S的資源化，L產業用的新資源數量將會降低，且減少的量可以表示為：

茳R=R-Sγ1

從以上方程可以看出，生態工業園利用廢棄物的循環使用，做大廢棄物的零排放，并這樣可以減少自然資源的投入的數量，從而提高L產業生產規模，獲得更大的產業利潤，這樣可以降低對不可再生資源的開采與利用，并提高產業資源物質循環利用率及對產業環境的同化力。而且對于污染物S來說，量越大，在生態工業園中產業資源轉化成更大的新增利潤空間就越大，并且從方程（8）中可以看出，π1′與β兩者正相關關系，但從方程（9）看出，對于N產業來說，與兩者負相關關系，而對于生態系統的總利潤來說，它與β關系如下（α2=1）：

鄣π′/鄣β=-A2Q1P2+Q1γP4由于：

Q1γ(P0-P4)-Q2P2＜Q1P0-Q2P2＜Q1P1-Q2P2＜0

從以上兩個方程可以看出，對于生態系統的總利潤與污染排放系數β負相關，成反比，這就是推行產業清潔生產，減少產業生產過程中生產要素的消耗量，實現產業污染物產生量最大限度極小化。

（3）在生態工業中資源循環使用的第二條途徑是對產業生產過程中廢棄物進行回收與利用，變成再生資源作為生產要素投入到下一輪生產過程中，建立起產業資源循環利用產業鏈，但是這種資源循環使用的持久及集約使用，才會實現產業生態化，因為這樣可以在延長產品的使用壽命市同時降低產業資源的流動速度，并提高產業的規模經濟效益，并使產業之源的利用率與共享使用提升，產生范圍經濟效益。在生態系統中用γ示L產業產品的使用時間，這與產業產品的質量來決定，并假定產業消費中，產業廢棄物產量為：

Q=Y2/λ

在生態工業中廢棄物經回收利用后變成再生資源作為生產要素Y1，設產業廢棄物的回收率為小于1的μ，回收后的廢棄物轉化資源用γ2表示，回收后的廢棄物轉化資源成本用P6表示，且有P6

π3=Ωμγ2(P1-P2)

進行資源化的速度及成本由產業的技術水平及產業創新能力來決定，產業的技術水平高及產業創新能力強那么資源化的速度就快，資源化的成本就小。而在生態工業中廢棄物的回收利用率μ由生態工業園中生態化過程來決定，這種生態化過程由產業綠色消費、生態營銷構建的回收體系來決定，這樣生態系統中N產業的利潤變為：

π2′=Q2P2-Q1P1+EP5+Y2/λμγ2(P1-P2)

從以上方程可以看出，產業生產過程中廢棄物資源化會轉為為產業產品的經濟效益，并降低廢棄物的排污成本。

（4）由方程（1）進行全微分，可得：

dQ2/Q2=dA2/A2+(1-β)α2dQ1/Q1

這樣在生態系統中N產業的產出增長模型為：

q2=a2+(1-β)α2q1

從以上兩個方程可以看出，在生態系統中產出彈性、技術進步率及M產品的增長率與N產業的產出增長率成正相關關系，N產業的產出增長率與污染排放系數(β)負相關，這樣在N產業中產出率(q2)不變條件下，可以通過提升產業技術步率(a2)與產業產出彈性a2并降低污染排放系數減少產業生產要素y1的消耗，節約產業生產過程中要素的數量。

（5）從以上分析可以看出，技術水平對產業生態化有重要影響，產業技術水平越高，產業創新能力越強，產業清潔生產程度越大，企業的生產要素使用率越好，相應的產業污染物排放水平就會降低。而且產業技術水平越高及產業創新能力越強，產業的產品質量越好，使用壽命越強，越體現清潔生產。從以上方程可以得出：

其中k1,…,k7為比例，T1,…,T7產業鏈的技術水平。從以上方程可以看出在產業生態系統中通過產業生態鏈，實現了產業技術很好融合，從而進一步提升工業生態園中產業生態鏈中各產業內的企業技術水平，這樣可以提高工業生態系統中企業的廢棄物綜合利用及清潔生產，提升產業資源生態環境的使用效率。

3 結論

從以上分析可以看出，產業生態化，就是要把產業內排放的廢棄物等產業“外部效應”，通過特定的產業技術水平，實現產業鏈中“內部化”，從而實現產業資源的循環利用，達到廢棄物的零排放。在這條產業鏈上的企業進行節能降耗、清潔生產，把產業污染物降到最低，而其他產業的企業則對這一產業產生的廢棄物進行循環再利用，最終形成一個完整的生態產業鏈。這種生態產業鏈不僅可以實現不同產業的物質循環與能量梯級利用，還可以提高不同產業的經濟關聯度。這種生態產業鏈可以通過生態產業園區來實現，生態產業園區是產業生態化的集聚地，這種積聚會產生成本優勢、規模效益、信息優勢及外部效益，從而形成高級化的產業集群，這種高級化的產業積聚又可以通過產業創新能力的提升，促進產業生態化的進一步升級。為了促進生態產業園區建設，政府應該采取以下措施：

（1）發展構筑符合資源節約型與環境友好型的環境產業體系。“兩型”社會建設需要以環境承載力為基礎，以遵循自然規律為準則，以綠色科技為動力，倡導環境文化和生態文明，重點發展減量技術、替代技術、再資源化技術、系統優化技術、再利用技術及共生鏈接技術等環境產業支撐技術；重效益、節能、節時、節約原材料的工業體系；設計優良、規劃科學、節地省材、質量過硬的基本建設體系；節地、節水、節能、節時的節約型農業體系；節能、節時、重效益的節約型運輸體系；勤儉節約、適度消費的節約型生活服務體系。

（2）實施有利于產業生態化的財稅政策。對產業系統中如清潔能源生產等前期投資巨大重大項目及重點產業，應進行財稅補貼，對于投資新式環保技術、淘汰落后技術的企業提供融資優惠；對于利用生態技術與生態材料企業進行出口退稅，并限制高能耗高污染技術產品的進口。

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F224

A

1002-6487(2011)04-0060-03

魯 雁（1978-），女，吉林白山人，博士研究生，研究方向：產業組織理論。

（責任編輯/亦 民）