循环经济支持技术体系研究——以苏州为例

张天柱,陈吉宁

(清华大学,北京100084)

循环经济支持技术体系研究
——以苏州为例

张天柱,陈吉宁

(清华大学,北京100084)

在对城市循环经济与技术体系间关系分析的基础上,以苏州城市循环经济共性技术开发与应用研究课题为背景,结合该项目研发的共性技术,阐述了在循环经济规划统筹指导下通过技术模块的顶层设计分解与基于软系统方法的系统集成,进行城市循环经济技术系统建立的过程,提出了由“三个层面、五类技术”组成的苏州城市循环经济技术体系原型框架。所给出的城市循环经济技术体系框架及其建立方法,不仅能对苏州的循环经济技术创新体系建设与循环经济发展提供支持,而且可为我国其他城市区域循环经济技术体系的实践提供参考借鉴。

城市循环经济;技术创新体系;技术体系;系统集成;软系统方法

发展循环经济,是我国落实科学发展观,转变经济增长方式的战略选择。城市循环经济建设,是我国发展循环经济的重要组成部分。伴随着我国《循环经济促进法》的颁布实施,依靠技术创新是推进城市循环经济深化发展迈上新台阶的根本途径。目前我国在循环经济的支持技术上,不仅技术创新体系中缺乏明确内在的技术导向,而且技术研发孤立分散,缺少系统的技术集成,致使循环经济创新能力薄弱,有效技术供给不足。特别是对综合性很强的城市区域,更有待系统化的循环经济技术支持。因此,根据城市发展循环经济实践的需要,积极开展城市循环经济技术体系的建设,对整体改进城市循环经济发展的技术创新能力,从而发挥技术进步在城市循环经济发展中的支持作用具有极其重要的意义。

本文以苏州城市循环经济发展共性技术开发与应用研究课题为例,通过对课题研发的循环经济共性技术的统筹设计与综合集成,进行苏州城市循环经济技术体系的建立研究,以推动城市为对象的循环经济技术体系建设,促进技术创新对城市循环经济发展的系统化支撑。

一、城市发展循环经济的技术体系

我国发展循环经济的实践,无论是国家推动循环经济的总体部署,还是各地循环经济的实施活动,大体可分为产业与区域两大基本方面[1]。其中城市区域的循环经济建设,对我国循环经济发展具有重要的支撑作用,并被明确列为国家《循环经济试点工作方案》的基本构成。城市循环经济,是指围绕城市功能生态化,在城市区域范围内对支撑并体现城市功能的经济发展和城市建设,按照“减量化、再利用、资源化”原则实施的经济与资源环境综合一体化的活动体系,是实现人与自然和谐的一种创新的城市发展模式。城市循环经济已成为我国发展循环经济中最具综合性、最有系统活力的实践。

技术是社会经济发展的物质基础,发展循环经济同样离不开技术的支持。开拓循环经济道路,实现经济增长方式从要素驱动向内涵发展的根本转变,必须建立在技术进步的基础之上,使技术创新成为循环经济发展的内在动力。以“减量化、再利用、资源化”为表征的城市循环经济支持技术,其研究开发与应用推广是一个城市区域技术创新的系统化过程。推进社会经济发展的科技创新实践与研究表明:区域技术创新体系,即一个在区域经济体系内依托政府、企业、研究机构以及中介组织等多方参与而建立的促进技术创新的制度组织网络,能够有力地推动产业集聚,从而支持产业结构的转变与经济的发展[2](P596-615)[3][4]。作为城市创新体系的有机组成,城市循环经济技术创新体系是发展城市循环经济的有力依托。但是也必须同时认识到,脱离技术发展指向的城市循环经济技术创新体系无异于盲人骑瞎马,城市循环经济技术创新体系建设需要以明确识别的技术发展方向为前提。具有愿景预期意义下的创新技术及其研发生成、扩散应用并获取综合效益,这才是建立循环经济技术创新体系的有效体现。

社会经济的发展、特别是现代社会的发展,很难仅仅依靠一个或几个单项技术的开发使用,需要通过多个以关键技术为核心的相互联系、相互匹配、相互促进的有机“技术群”的创新支持。围绕转变“资源——产品 (包括服务) ——废物”线性物质代谢模式为核心的循环经济,更要求体现对传统技术体系 (或技术系统)的整体变革[5](P1-20)。因此,需要在对适应城市循环经济发展特征条件的技术需求识别和技术预见基础上,进行各种循环经济技术的综合系统化组织,建立起一个支持城市循环经济发展的技术系统。以一个综合的循环经济技术系统为导向依托,才会使城市循环经济技术创新体系建设具有综合系统化的功能目标,并在整体增强城市循环经济创新能力与提高城市发展竞争力中发挥技术系统的涌现作用。

二、苏州城市循环经济技术体系构建

城市循环经济技术体系建设,是一个伴随循环经济发展不断演化升级的系统工程。本部分以国家“十一五”科技支撑计划中苏州循环经济发展共性技术开发与应用研究课题为例,阐述依托苏州循环经济发展规划,通过规划统筹设计下的技术模块分解与系统集成,进行苏州循环经济技术体系的构建研究。

(一)城市循环经济技术体系的构建依据

发展循环经济的实践需要是构建循环经济技术体系的出发点。以规划为先导,发展区域循环经济,是我国实施循环经济试点工作的特征,也是我国《循环经济促进法》中规定的指导推动循环经济发展的一项基本要求[6](P107-112)。因此,发展城市循环经济的技术需求,集中体现于循环经济发展规划与其实施实践上。

按照苏州循环经济发展规划,未来一段时间内,苏州发展循环经济的实践内容总体框架为:以苏州“两轴三带”建设与“和谐苏州”的城市功能定位为依托,针对苏州市的生态特征和资源环境条件、区位优势以及已有的社会经济发展基础,遵循“减量化、再利用、资源化”原则,将资源节约与废物循环利用贯穿于生产、流通、消费以及相应管理过程中;以政策机制创新作引导,公共服务基础设施为平台,产业生态化为基础,衔接联动社会绿色消费,围绕节能节水减排,同步建设生态产业体系、可持续消费体系、循环经济基础设施体系和政策支持保障体系四个体系,推进苏州市循环经济的发展 (如图1所示)。

图1 苏州循环经济规划框架

明显的,源于苏州循环经济规划的生态产业、可持续消费、循环经济基础设施和政策支持保障四个体系建设实践的技术需求,是进行苏州循环经济支持技术研发识别与建立城市循环经济技术体系的基本依据。

(二)城市循环经济技术体系的技术模块化

循环经济技术体系是一系列技术的集合,围绕循环经济发展规划及其实践,进行各种循环经济技术组成的识别与优先序分析,是构建循环经济技术体系的基础。课题在循环经济单元技术分析基础上采取模块化方式进行技术体系的组成识别,以利于对单元技术的共生匹配与研发组织,进而发挥技术的系统化支持作用。技术模块本身的半自律性和系统性,决定了模块化分解应当是在积极考虑城市循环经济发展的“系统需求”意义下的顶层任务分解。将模块的顶层设计理念引入城市循环经济技术体系研究的解构过程,其实质是将综合集成的考虑置于技术体系建设的源头,以统筹不同技术的识别分析及其并行研发,从而增强循环经济技术生成的“先天”系统性,走出“先建设、再集成”的困境。

表1 发展循环经济 (规划)与若干典型技术组成/模块的对应关系

通过各种循环经济支持技术的调研活动,遵循合理的独立功能、良好的衔接匹配、较强的环境适应性等原则,按照以下基本程序进行苏州循环经济技术体系的模块化分解设计:(1)围绕循环经济的规划实施等实践需要,分析确定循环经济发展拟解决的基本技术问题、重点与优先序;(2)通过对支持循环经济的单元技术及其相关要素的识别,整合建立循环经济技术的模块化系统,界定各技术模块的功能,确定各模块与拟解决问题之间的对应关系。所识别分解的若干典型城市循环经济 (共性)技术组成/模块与苏州发展循环经济规划四个体系建设 (需求)间的对应关联关系如表1所示。

(三)城市循环经济技术模块的系统集成

完成技术模块分解只是手段,通过合理的方式进行模块集成而综合形成有效的技术系统才是模块化的最终目的。因此,在技术模块化设计基础上,需要进一步按照不同模块的配套关联进行系统集成。

多样性的技术选择与路径,特别是社会、经济、技术、体制等各种因素的作用,都将影响着循环经济技术体系的集成建立。因此,城市循环经济技术的综合集成,具有明显的非结构化或半结构化的复杂系统特征。课题采用将软系统方法 (Soft Systems Methodology,SSM)与基于苏州循环经济规划及其实践相结合的方式,进行循环经济技术模块的系统综合。考虑包括价值观等人的因素在内的SSM,本质上是一个由7个逻辑步骤反复迭代交互比较的学习过程[7](P11-58)。根据 SSM原理,进行技术模块的综合集成过程可概括为:以课题组的技术开发示范活动过程与分解的技术模块为基础,通过对包括研究成员、示范企业、政府部门以及社会公众等 (不同的认知观点)进行的 CATWOE①分析等交互活动,结合苏州发展循环经济的实践与规划目标方案,建立了“规划统筹、节点联动、应用推广保障与贯穿生产、流通、消费与处理处置生命周期全过程相结合,分步实施、重点跨越、以点带面、支撑发展”的苏州循环经济技术体系建设总体思路 (SSM中的根定义,Root Definition)及其技术模块集成的初步概念模型,经多次与现状问题的对比分析 (包括与现状问题下相关人员的调研讨论)及概念模型的评价调整,最终构建了划分为“系统化技术层、过程技术层与管理规范化技术层”三个层面,由“系统化技术、清洁生产技术、废物流通平台技术、废物资源化技术以及管理规范化技术”五类技术综合集成的城市循环经济技术体系原型框架 (如图2所示)。

第一层面:系统化技术层,由系统分析与综合集成技术,包括物质流分析、规划评价等决策分析技术以及信息技术等组成。该技术子系统一方面具有将城市 (乃至更高系统)发展循环经济的技术需求转换为技术模块的识别分析作用,另一方面则是为技术体系中各类技术 (包括技术的研发、示范与应用扩散等)的统筹、导向、关联、评价等综合集成工作提供技术支持。

图2 城市循环经济技术体系原型框架

第二层面:过程技术层,整体上由产业清洁生产、废物的流通 (回收交易等)以及废物再生资源化三个技术子系统组成。作为体系的核心,三个技术子系统贯穿分布于“生产、流通、消费与废物处理处置”生命周期过程各活动环节,其基本功能是对一个区域社会经济系统的资源能源与废物代谢过程,直接发挥“减量化、再利用、资源化”的作用。其中:(1)产业清洁生产技术子系统,包括两个基本方面:其一,同一生产过程系统 (主要指同一生产企业)的清洁生产技术;其二,不同生产过程共生系统的清洁生产技术。该技术子系统的基本作用是为在生产全过程中的资源能源与废物源削减、资源能源替代使用、废物再生与循环或梯级利用,以及区域不同生产过程的共生链接等提供技术支持。苏州课题中开展的“企业清洁生产”与“水能组团”技术研发就属于这一技术系统。(2)废物流通技术子系统:对全社会 (包括生产、流通、消费与处理处置等)各活动过程自身未能利用的废物发挥收集、贮运与交易等功能作用的技术系统。课题中建立的“废物分类回收体系”与“基于 GIS的废物交易平台”,正是该技术子系统的体现。(3)废物再生资源化技术子系统:对全社会各活动环节排入环境前回收的废物 (包括废物处理处置后产生的废物或污染物,如本项目中的“飞灰”)提供再生资源化的技术支持。课题研究中,电子废物、餐厨垃圾、废轮胎及飞灰等4类典型废物资源化技术即属于这一技术系统。

第三层面:管理规范化技术层,其基本作用是对技术研发形成配套的管理与技术规范,以利于技术的实施与应用扩散。例如在本课题研究中,有关区域清洁生产实施办法、废物回收体系管理方法、技术标准等。

研究建立的苏州城市循环经济技术体系具有明显的柔性系统特征,分属三个层面的五个技术子系统上下贯穿,相互作用交织于一体,可根据不同类别城市物质代谢过程的调控需要,形成匹配的专项技术系统,例如,专门针对电子废物的综合技术子系统。此外,以课题研发的共性技术为基础进行技术体系建立的原型法过程,有助于技术体系适应循环经济的发展而不断滚动拓展。应当看到,依托规划统筹所构建的城市循环经济技术支持体系,是一个开放系统。它不仅意味着该体系的运行充满着外部同类系统的影响联系,如废物的域外交换,而且该系统还有赖于其他技术系统的支持作用,如装备制造、材料、信息网络技术的发展。

围绕发展循环经济的需要,以所识别分解的技术模块为基础进行城市循环经济技术体系的构建,并非简单的线性作用过程。一方面,与循环经济实践需求相适应的城市循环经济技术体系,依托所识别分解的技术模块进行建立,并通过技术模块所包括的各种技术对城市循环经济实施发挥支撑作用。另一方面,建立起来的城市循环经济技术体系又在整体引导着不同技术的共生研发与扩散应用,进而促进着城市循环经济的系统化发展。城市循环经济的实践/规划 (CE/CEP)、循环经济技术体系(TS,包括基于 TS的技术创新体系 TIS)以及技术体系组成模块 (TM)三者间相互影响与作用,体现着技术创新与发展循环经济实践的动态互动关系 (如图3所示)。

以苏州发展循环经济实践为背景对象所建立的循环经济技术体系框架,能够为苏州城市发展循环经济支持技术的综合研发与技术创新体系建设提供系统化的导向与支持。同时,依托城市发展循环经济的典型共性技术而建立的技术体系框架,也可对其他城市发展循环经济的技术体系建设提供参考。当然,我国各地发展并不平衡,实际中由于不同城市的具体条件及待解决问题优先序上的差异,不同城市的循环经济技术体系其具体构成与构建方式也可能并不相同。推进城市循环经济技术体系建设是发展城市循环经济实践中的重要内容组成,探索城市循环经济的支持技术体系建设将是一个根据条件、伴随实践不断发展创新的过程。

图3 城市循环经济实践——技术模块——技术体系(技术创新体系)的互动关系

三、结 论

城市循环经济技术体系是支持城市循环经济发展的技术保障,是建设城市循环经济技术创新体系的导向与基础。本文综合运用多学科的理论与技术方法,采用系统化的思路,在苏州发展循环经济规划的统筹下,通过顶层设计的技术模块功能识别分解与基于软系统分析方法原理的技术综合集成,构建了以“三个层面,贯穿生命周期全过程”为指导,由“系统化技术、清洁生产技术、废物回收交易技术、废物资源化技术、政策管理规范化技术”五个技术子系统组成的苏州城市发展循环经济的技术体系原型框架。

研究所建立的城市循环经济技术体系框架,可为苏州城市发展循环经济的技术综合研发与技术创新体系建设提供系统化的导向与支持,并能以其系统的涌现作用促进新兴产业与国民经济的发展。

[1]张天柱.大力促进我国区域循环经济建设[EB/OL].http://www.macrochina.com.cn/xsfx/yxzk/20060808080121.shml,2006-08-08.

[2]Markard,J.,B.Truffer.Technological innovation system and the multi-level perspective:Towards an integrated framework[J].Research Policy,2008,(4).

[3]Andersson,M.,C.Karlsson.Regional Innovation S ystem in Small&Medium-sized Regions:A Critical Review &Assessment[EB/OL].http://www.infra.kth.se/cesis/documents/WP10.pdf,2004-11-23.

[4]Cook,P.,O.Memedoric.Strategies f or Regional Innovation System:LearningTrans fer and Application[Z].Vienna:UNIDO,2003.

[5]张天柱.关于循环经济的若干问题初步分析[J].宏观经济论坛,2004,(1).

[6]张天柱.区域循环经济规划的方法与应用[A].第12届海峡两岸环境保护研讨会论文集[C].台湾:高雄第一科技大学,2008.

[7]Checkland,P.Soft systems methodology:A thirty year retrospective[J].System Research and Behavioral Science,2000,(17).

注释:

①CATWOE是软系统方法中一组对系统及其变化过程构成要素的描述。其中,C代表转换过程的获益者,A代表推动转换的行动者,T代表系统转换过程,W代表赋予转换的意义,O代表转换系统的所有者,E代表影响系统转换的相应因素。

Technology System for Developing Urban Circular Economy—A Case Study of Suzhou

ZHANG Tian-zhu,CHEN Ji-ning
(Tsinghua University,Beijing100084,China)

This paper is a systematic discussion regarding technology system(TS)based on the circular economy R&D demonstration project conducted in Suzhou City.It begins with an analysis on the relationship between urban circular economy(UCE)and TS.Subsequently,the paper presents an UCE plan-oriented TS framework composed of 5 types of technologies that are divided into 3 levels in terms of combining the technological modular design by top-down approach with the system integration by soft system methodology.The proposed TS framework will be useful not only to guide the establishment of technological innovation system(TIS)and facilitate the development of UCE in Suzhou City systematically,but also to help the TS practice in other cities in China.

urban circular economy;technology system;technological innovation system;system integration;soft systems methodology

F062.1

A

1671-0169(2011)01-0048-05

(责任编辑 朱 蓓)

2010-10-08

国家“十一五”科技支撑计划资助课题“苏州城市循环经济发展共性技术开发与应用研究”(2006BAC02A18)

张天柱 (1948—),男,北京市人,教授,博士生导师,博士,研究方向:环境管理与政策分析、清洁生产与循环经济。

陈吉宁 (1964—),男,吉林梨树县人,教授,博士生导师,博士,研究方向:环境系统分析、清洁生产与循环经济。