生態工業園在我國旱區經濟發展中的多重輔助功能探析

◇新疆科技學院經濟學系 蔡玲松 王 晨 祖拉提·力提甫

本研究從生產要素資源集約利用視角，闡述了生態工業園對我國缺水旱區所具有的多重生態服務功能，分析了各種工業園的資源節約和生態保護作用，實現生態工業園對農業產業和區域綠化的生態功延伸服務，并歸納提出了旱區生態工業園的三大輔助功能：一是形成以生態工業園為基地的資源利用集聚區；二是通過集約利用擴展有限生產要素資源、特別是水和能源資源的承載規模；三是生態工業園對周邊農業延伸的生態服務功能。這三項功能對我國旱區在有限能源和水資源以及環境修復能力條件下，發展區域經濟具有重要意義。

正確處理旱區經濟發展與有限資源利用的關系對我國許多地區、特別是西北干旱地區來說十分重要。由于經濟發展對實現區域性脫貧、提高居民生活水平意義重大，而發展經濟首先要發展工業經濟，從而導致工業生產的環境和資源外部效應。這就要求發展工業經濟的同時努力減少生產要素資源、特別是水和能源資源的消耗，減少污染排放、保護脆弱生態環境。我國很多旱區年均降雨量小于100毫米、部分極度旱區小于50毫米，這些地區用水主要依賴每年五至九月可用量僅有60%至80%的山上雪融水。由于不少旱區節水和節能工作滯后，資源粗放利用現象嚴重，區域性水資源超采量達到可用量的20%以上，致使地下水位下降、水質變差。這對依賴地下淺層蒸發水存活的地表植被、特別是沙漠植被造成了破壞性影響[1]。

這種現象引起了我國專家高度重視，對該領域的研究也擴展到區域環境、區域生態、人口經濟和資源承載力等相關領域，研究內容也在不斷改進和發展。目前我國學者對旱區問題的研究主要集中于工業生產要素資源的集約、循環和節約利用方面，構成了貫穿經濟發展、資源節約和生態保護綜合性研究。研究表明我國旱區、特別是西北旱區所占面積大，但可供人們從事農業和工業生產的綠洲化土地卻很有限。由于這些旱區大多伴隨沙漠氣候影響，例如新疆南部和東部地區受塔克拉瑪干沙漠影響較大，其生態狀況相對新疆北部更加脆弱。研究證實，旱區對重要自然資源的粗放利用和過度開發，不僅造成資源浪費，還導致工業經濟發展的巨大環境外部效應，生態環境受損嚴重。

旱區經濟發展的實踐表明，如果工業、農業、資源和環境失去協調性、獨立發展，將直接導致資源浪費和環境破壞，區域經濟的協調發展十分重要。旱區生態工業園的建設能夠抑制經濟發展存在的諸多資源環境問題，資源的集約和節約利用方式實現了有限水資源、能源資源和其他原料資源的高效利用，使資源循環利用、延長資源利用壽命，形成難以替代的資源節約優勢，等效擴展了資源承載規模。資源集約利用可大幅度降低工業的生產環境外部效應，將其環境和資源負荷降到最低，構成旱區經濟的科學發展途徑。因此，本文以旱區生態工業園的多重實際功能為研究對象，為我國旱區經濟發展提供理論參考依據[2]。

1 旱區生態工業園的內部構造與功能

1.1 旱區生態工業園的概念

旱區生態工業園與常規生態工業園的區別在于能源和水資源以及生態環境自凈能力的約束較強，資源集約和節約功能更強。旱區生態工業園由制造類企業和服務類企業組成，形成資源循環利用和生態優化的生產區域。區域內成員共同管理和經營環境和經濟問題，從而使環境、經濟和社會效益最大化。其目的在于增加經濟效益的同時，將企業環境外部效應降到最低。實施方法有綠色生產、資源節約、污染防治和企業生產耦合以及基礎設施建設等。旱區生態工業園不僅要具備上述條件，還應具備生態外延服務功能，構成生態健康前提下的綠色工業生產過程。圖1表示旱區生態工業園的基本構成。

適宜企業的選擇是重要環節，其生產將形成生產鏈的某一部分。生態工業園區的綜合系統包括原料、能源和水資源以及信息控制四個主要結構，這是生態工業園區的基本集成系統。技術服務將改進后的技術融入到集成信息系統中，形成共享平臺。工業生產的生態體系構成是企業生產優化組合的結果，資源的集約利用使其非常適合干旱和極度干旱地區發展工業。在估算生態工業產生的生態效率時，綠化價值計算公式可作為重要參考：

圖1 生態工業園區和生態系統的基本形成

其中，VGPV為生產的綠化價值，VTPV表 示生產產生的總綠化價值，WR就是由權重（體積）和常數轉換而來的資源價值之合，VLEV是由國家標準的環境內在價值所確定的環境損失值[3]。

1.2 旱區生態工業園環境外部效應與資源集約效益

（1）環境外部效應。環境外部效應是指在實際經濟活動中，生產者和消費者的活動給其他生產者或消費者帶來的非市場條件下的環境效應。這種效應可能是有益的，也可能是有害的。有益的效應被稱為對周圍環境的正外部性，有害效應被稱為負外部性，它增加了外部環境的負荷和成本，對周圍環境不利。生態工業園區可以有效降低排放量，從而減少對外部環境的負面效應，因此生態工業園良好的資源循環利用系統可能對外部環境有積極的效應。生態工業園生產過程中資源節約價值可以作為判斷園區生態率的重要參考指標，式（2）表示資源節約價值：

式中，VEF表示生態工業園產生價值，woi和roi分 別為無生態工業園時的生產過程中，第i類資源價值權重和資源價值，weoi和reoi為 生態工業園生產狀態價值。

（2）資源集約效益。這里最重要的標準是在規范經濟指標條件下形成集約化、循環利用的生產工藝流程。對于干旱地區而言，目標是實現能源和水資源、勞動力、資本和技術的集約和節約利用，而不是這些資源的獨立和非循環利用。目前的應用實踐充分表明，旱區生態工業園在這一方面發揮著難以替代的重要作用，通過集約和循環利用來節約了大量能源和水資源。資源節約效率是檢驗生態工業園節約效益的重要參考指標，各種資源計算類似，可用式（3）表示，其中能源資源可表示為：

式中ΔESE表示生態工業園節煤量，其正負值分別表示節能和不節能。WEi和VPi表示第i期的標準煤耗量和產值，VP(i-1)和WE(i-1)為i-1期（即前期）的標準煤耗量和產值。式（3）可表示了單位產值煤炭消耗量之差，與VPi的 乘積結果給出了兩期標準煤節約總量；式（3）可用于評估各類資源和各類工業園的節約效益。

（3）生態工業園對旱區經濟建設的多重輔助功能。各類生態工業園在旱區經濟建設中發揮著積極的作用，生態工業園區的運行模式是引導區域性產業發展的主要模式，也成為區域工業經濟發展的龍頭。旱區生態工業園區的優勢主要體現在以下四個方面[4]：

一是促進地方經濟發展。生態工業園能夠將當地所有與經濟發展相關的主要因素集中于生態工業園區的生產過程中。園區產品種類和生產方式的定位和多重延伸服務的功能可以有效地解決區域內許多棘手、甚至多年來難以解決的頑固性問題，例如有限資源的約束對區域經濟增長的影響，以及經濟發展滯后導致的區域性貧困等問題，從而促進地方經濟的發展。

二是節約生產要素資源。旱區工業園區、特別是生態工業園，極大地迎合了政府長期以來倡導的節約資源發展經濟的政策，因此得到了地方各級政府的大力支持。生態工業園對資源的節約相當于延長了資源利用壽命和資源承載規模，生產過程節約的重要資源可以用來進一步擴大當地的工業和農業發展，不僅實現了生產要素資源利用效率最大化、而且有效改善了區域生態環境。圖2表示生態工業園的資源節約功能。在自然環境下，生態工業園是一個生產產品的整體，通過資源循環利用實現鏈型生產過程，通過資源循環利用減少排放，上游企業的排放物可能成為下游企業的生產原料。

圖2 生態工業園在生產中廢物回收利用示意圖

三是惠顧其他行業經濟發展：生態工業園區把工業和農業生產有機結合起來，形成共同發展平臺。從各產業高度獨立運行轉變為協調運行模式，園區生產鏈的延伸能夠惠及其他鄉鎮企業和農業商品的需要，形成整體發展格局。生態工業園區的同區域合作功能能夠更加直接和穩定形成惠顧，其效果也更加明顯，這種發展方式很符合當地的實際需要。產業關聯度是評估生態工業園對其他行業回顧程度的重要指標，可用式（4）進行表示：

其中C為產業關聯常數，S為生態工業園對莫以行業可供給的產品數量，L為實際能夠得到的產品數量；式（4）也可用于產業鏈供給關系[5]。

四是促進旱區城鄉一體化建設。旱區生態工業園迎合了當地城鄉一體化建設，條件容許情況下，生態工業園的位置可以設置在人口集聚區、城鎮和人口眾多的大型村莊附近，這種方式稱為集中式生態工業園。這樣的選址不僅可以促進當地就業，還可以為熱能的循環利用提供條件，更有可能形成生態工業園生態建設的延伸服務。這對于生態脆弱旱區、特別我國西北部干旱和極度干旱地區能夠產生巨大的綜合效益。圖3為生態工業園所形成的城鄉建設示意圖。

圖3 生態工業園所形成的城鄉建設示意圖

上圖展示了旱區生態工業園連接城鄉之間區域的實際狀況，事實上形成了城鄉混合型生產和生活區域，擴展了城市模式的建設格局，連帶形成了加快城鄉建設的輔助功能。圖中雙箭頭表示企業間的產品和生態關系，虛線表示企業與生活區和生態區之間的生態聯系；生態工業園的新生活區功能可以惠及職工及其家屬生活，極大方便了園區職工的工作、提高工作效率。在水資源配置能力滿足的條件下，較大旱區生態工業園可以形成綜合服務體系；包括教育、醫療和娛樂等方面的服務功能，構成綠色生產和高質量生活的整合體[6]。

1.3 旱區生態工業園對資源承載規模的庫擴展效益

由于設計中納入節約資源的使命，旱區生態工業園能夠使有限自然資源得到集約和節約利用，由于資源利用效率的提高節省這部分資源可以等價認為對生產要素資源承載規模的擴展。這種擴展效應包括水資源承載規模的擴展，這在旱區、特別是極度干旱地區具有重要現實意義。

（1）生態工業園資源承載規模擴展功能。擴大生產要素資源承載規模是保證資源供給潛力最大化的重要途徑，在目前的生產工藝條件下，旱區資源利用率較低，因此資源節約空間較大。例如在農業水資源利用中，如果采用滴灌和噴灌可分別節約30%～50%的水資源，目前很多地區把農業灌溉水的節約列入年度發展計劃中。在實際應用中，可以利用式（5）描述區域性某類資源的利用現狀常數：

式中，KCES為現狀常數，QNRW為 該區域某類資源的自然儲備量，QTUW為某個產業或某個地區的資源總消耗量。如果KCES的 結果等于1，則資源供給能力已達到臨界狀態，若大于1時則表示資源供給能力處于相對安全狀態，如果小于1則說明資源供給能力處于不安全狀態。式（5）同樣可應用于其他各類生產要素資源，并根據資源類型、周邊環境，特別是經驗來確定現狀常數與安全程度。例如；對干旱和極度干旱地區水資源現狀常數的應用為例，KCES=1.3就表示已經處于限制狀態，30%的水資源要作為安全裕度給予保留，使相關區域生態得以維系，避免每年過度開采引起的環境破壞。因此，在實際應用中，需要預先確定每種資源的供應限制；圖4表示生態工業園區在節約資源和擴大資源承載規模方面的作用[7]。

在圖4中，ΔW表示資源節約量，η 表示當前工藝水平下、單位產值的資源耗量，其商表示在確定工藝水平下、資源節約的總價值，是生態工業園的重要評估指標。圖4分別說明了旱區沒有生態工業園和引入生態工業園的情況下資源節約過程，傳統生產方式相對獨立、沒有生產鏈的延伸，無法實現資源的節約和集約利用，資源節約量ΔW為零。例如旱區引入生態工業園后，水資源耗量差異可用式（6）表示：

圖4 生態工業園擴展資源承載規模示意圖

QEAW表示傳統生產耗水QTCW與生態工業園生產循環用水QCWE形 成的差異，這部分水可用于擴大水資源對生產的承載規模，其中QEAW可能創造的產值表示為：

式中，r為水資源單位耗量的價值轉換系數，VCV為水資源QEAW中 被有效利用部分（除去難以再循環利用的廢水）所生產的經濟價值。等式（7）可用于估算工業園各類其他資源的節約擴展價值。

（2）生態工業園能源節約功能。在旱區生態工業園的設計中，重點考慮適合當地生態資源和生產資源利用的合理布局，形成能源資源利用率的最大化。圖5表示以電廠為主要目標的能源高效利用過程示意圖；其連接系統上分說明；只要合理利用當地資源特點設計生態工業園生產布局，就能夠使資源得到循環和充分利用，延長了資源利用壽命。在具體設計中，要求保證資源生產鏈貫穿整個工業園區的企業。例如，圖5系統的生產涉及到農業、制造業、發電廠和化肥廠等。類似結構不僅節省能源，而且能夠在有限水資源的條件下，利用節約水資源進一步擴大工業生產規模，實現了生產要素資源的優化利用，對我國西北干旱和極度干旱地區很適應[8]。

圖5 以火力發電廠為主的生態工業園的節能功能

1.4 形成以生態工業園為依托的產業集聚區

在干旱和極度干旱地區，水資源的地理分布決定著當地居民、農業和工業的地理位置，這種現象是旱區的主要特點。結合干旱區域水資源、能源資源和生產原料等重要資源的自然分布，可以清楚地發現，人類經濟活動主要是跟隨水資源的自然分布而分布的。在有效利用水資源和其他資源方面，生態工業園建設雖然會在建設初期對水資源的需要較多，但建成后能夠發揮重要經濟作用。

（1）依托生態工業園區的產業集聚區概念。受干旱和極度干旱地區水資源自然分布的約束，生態工業園和園區生活新區需要就近設置采水點，旱區生態工業園及其產業集聚區的建設也要跟隨水資源分布確定地理位置。生態工業園的建設除必須的內部結構外，還需要具有綜合服務功能的外部配置，基本涵蓋外部生態系統、服務型企業、生產輔助型工業企業和鄉鎮企業、外部生活區；由這些外部單元構成的區域可界定為工業集聚區。實際上這種產業集聚區的形式在我國（長沙黃興國家生態園）和國外已經有較多的實際存在（丹麥卡倫堡生態工業園區產業集聚區），是一個以生態工業園為中心、具有多種生產、服務和生態功能的社會體系[9]。

（2）生態工業園對產業集聚區的延伸服務功能。由于生態化建設的需要，生態工業園的產業集聚區所屬生活、農業和工業單元相互交叉配置，互為功能關聯部分，其關聯點可以通過生產鏈確定的最長資源壽命、由關聯度數學公式量化確定，從而形成生態工業園與產業集聚區間的量化關聯，其值大小說明關聯緊密程度。生態工業園與產業集聚區具有獨立小社會的多種功能，其擴展結構包括市政、企業、農業、農場和其他輔助工業；其中生態系統產品是園區生活和生產所需產品，這種就近生產就近消費模式可節約運輸成本和運輸能耗。生態工業園的延伸服務功能所體現的生態保護、資源集約、經濟效益和社會效益在旱區未來發展中是難以估量，這也是旱區和極度干旱地區經濟發展的未來方向。生態工業園對產業集聚區的延伸服務效益可通過式（8）和（9）加以描述，在傳統生產體系中相對獨立的資源利用計算模型為：

式（8）分別表示消耗的總資源量WTC和所消耗總資源的價值VTC；分別代表了各種消耗資源w1，w2…wn和相應的資源價值w1r1，w2r2…wnrn；其中r代表某種資源的單位價格，這個產生系統的有害排放物需要通過環境自凈吸鈉，形成環境負荷。引入生態工業園后的資源消耗模型如式（9）所示：

式（9）中各項代表的意義與上述式（8）和式（2）基本相同，但(9)適用于解釋一個社會形態的大型生態系統；其中Δwcs為 生態工業園引入后所節約的各種生產要素資源，wac為資源節約量，VAC為 所節約資源的價值。

（3）生態工業園對周邊農業的延伸服務功能。生態工業園區的另一個重要功能是服務于旱區農業，實踐證明生態工業園區的農業服務功能對區域農業發展具有重要推動作用，對旱區農業的拓展服務主要包括以下幾個方面：①基于生態工業園生產循環水的農村地帶生態環境綠化服務；② 基于生態工業園熱排放的農業大棚經濟作物規模化生產服務；③基于生態工業園熱循環水的農村生活區域供熱；④基于生態工業園建設的社會效益；主要體現在農民就業等方面。

對于干旱和極度干旱地區而言，在生態工業園建設中，可以根據情況進行新型生態工業園，也可以根據當地實情，有計劃地將常規工業園向生態工業模式轉型，這對農村及其周邊地區的生態化建設具有重要的現實意義。圖6展示了以生態工業園為依托的綠色經濟體系，從企業生產的資源節約和循環利用層次到綠色經濟體系的形成，這個體系使公共利益從企業擴大到周邊農村及其社會區域，減少資源利用過程的廢物排放量，是服務于旱區生態的典型構成方式[10]。

圖6 基于生態工業園的依托型綠色經濟體系

2 結語

本研究的結果表明，生態化工業園在旱區、特別是在極端度干旱地區可以發揮重要作用，在節約生產要素資源方面作用明顯，因此生態化工業園模式可以作為發展旱區地方經濟的一種有效途徑。然而，與生態工業園的重要性相比，該領域的理論研究還比較薄弱，有必要對生態化工業園進行深度和系統的研究，這是課題組下一個研究目標；最終目的在于生態化工業園在我國西北和新疆其他旱區得到建設和發展。