山东煤城转型能力及提升分析研究

2019-11-29 08:12向铮

山东师范大学学报（自然科学版） 2019年4期

向铮

( 山东能源集团有限公司资本运营部，250014，济南 )

1 引言

随着全球工业活动的蓬勃兴起，能源负担迅速增加，地球的承载能力正处于危险之中.事实上,地球资源和发展的可持续性问题由来已久，早在1972年斯德哥尔摩联合国人类环境会议上，人们就已经提出应对此问题予以重点关注的见意.

能源经济是我国经济体系的重要组成部分.然而, 在过去的20年发展中,我国的工业发展模式主要以强调规模效应为主,时至今日，能源结构受限，工业产品缺乏多样化和分散化等问题已逐步浮出水面.十八大以来，从习近平总书记提出中国经济发展的“新常态”，到延伸到供给侧结构性改革的变革思路，再延续到转方式、调结构、三去一补一降的实施路径，速度变化、结构优化和产能转移将会逐步形成中国工业经济的三个新的轴承.

实现能源产业的高质量发展是一个系统性的命题，目前面临的问题包括建立完整的实施体系，以牢牢把握发展趋势为起点，通过工作思路转换，科技含量提升，能源结构调整，建立健全能源规划研究，能源发展战略设计，能源政策制定到最终能源项目落地是一个全方位的工程.因为能源资源的本身存在的资源约束和产业结构的单一性这一历史性问题，产业结构必须加速衍变，未来能源产业发展的使命，必然是形成更加先进的布局、更加精细的分工和更加合理的结构.

2 文献综述

转型能力评估是生命周期评估的衍生定义.生命周期评估(LCA)是一种广泛用于评估经济效率与环境因素之间关系的方法(ISO 14045, 2012)[1].生命周期评估(LCA)也是一种著名的、应用广泛的综合评价工具.

2.1国外研究综述生平周期评估的最初研究切入点，是考虑环境因素对单个产品在其整个生命周期中的影响，从原材料提取开始，到获取生产资料、加工、制造、使用和使用寿命结束和处理(Hendrickson et al.， 2005)[2].随后生命周期评估被扩展为三维度的社会和生态指标(Kucukvar and Tatari, 2013)[3].生命周期评估的独特性在于，它从生命周期的角度关注产品，对于避免问题在其他环境中产生转移、变异和升级存在非常重要意义(Finnveden，et al.,2009)[4].

转型能力评估也是一项非常重要的研究方向，多用于政策指标的可量化制定，因其秉承了生命周期评估的思路，可以在保持当地社会经济稳定的前提下考虑政策制定所处的战略环境，避免生搬硬套成功个例造成淮南为橘淮北为枳的问题.从产业角度看，国外对资源型区域的研究始于20世纪30年代，加拿大地理学家Innis H A开始关注那些因资源开采而繁荣兴盛的地区逐步出现的社会问题，其样本规模仅限于一个城镇(Innis H A,1940)[5]或一个特定的区域(Robison,1962)[6].在此之后，围绕生命周期、发展阶段、产业结构、劳动力流动等内部结构的问题讨论逐渐展开，矿业开采和城镇发展到底是祝福还是诅咒的话题更是引发的了长久的论战[7].与此同时，样本规模也逐步从特例研究转向规范研究(Brandbury,1979 & Hayter and Barnes,1992[8，9]).

2.2国内研究综述对于我国而言，转型能力评估还是一个相对新鲜的概念，因在1990年以前，我国的经济建设方针还是全力发展规模经济，包括区域合作战略，资源开发利用，以计划经济为依据打造工业基地并进行配套融资和生活区建设的发展模式比比皆是.一系列由矿区、钢铁厂、冶金厂等生产型单位为依托的全配套微型城市或生活区拔地而起(Li，1978)[10].2000年期间，大量问题在各个工业基地中的涌现，生命周期和产业转型的概念才逐步获得了专家和学者们的重视，主要研究方向为老工业基地未来发展的解决方案.但直至今天，许多老工业基地仍然面临由于资源驱动型发展所带来的问题，如东北等地区，正在进一步深入研究如何通过调整工业结构以振兴老工业基地往日的荣光.其他一些研究人员也在城市经济发展方面研究了城市转型发展过程中出现的问题，这部分研究并不专门针对资源型城市(Shen，1998)[11,12].

我国的煤炭资源型城市特征基本相同，以煤炭开采和煤矿配套管理为城市的样板产业，其他商业和产业基本依托于煤炭主业衍生并几乎均服务于煤炭产业.因此，低附加值、欠乏分散化布局，这些煤炭产业的主要特征均在这些辅助产业或商业的产品、分销和业务模式中打上了自己的鲜明印记.从社会角度看，这类城市因资源而兴起，工业区城市化飞速发展但非工业区发展速度缓慢，城市与农村两极化特征明显.不合理开采引发的经济、社会和环境问题日趋严重.从上述城市的区域型功能来看，生活和文化功能十分不完善(Zhu ,2005)[13].此外，煤炭资源型城市不仅仅受到不同生命周期的影响，即受资源开采周期影响形成了同步的城市发展预备期—成长期—成熟期—衰退期，技术进步也是这类城市发展过程中的极大不稳定性因素.实践证明，技术进步可能对经济发展带来革命性的加速或降速(Ma and Zhang, 2004)[14].举例来说，经过长期的煤炭采掘和区域发展，我国的许多煤矿已经处于开发的成熟期，而依托煤炭开发形成的这部分城市却面临着进入资源枯竭型城市后进行转型的思考和问题.而且根据当前数字来看，我国工业生产和能源供给结构中对煤炭的依赖程度仍然很大.而且转型发展也是中国资源型城市可持续发展的唯一具备可行性的选择[15].

3 数据来源和研究结果

3.1数据选取截至2017年底，世界煤炭总储量约8 539.1亿t.其中美国约占世界总储量的26.6%，俄罗斯占17.6%，中国占12.8%(国土资源部世界能源统计年鉴2018)[16].然而，在2017年，煤炭消费在中国能源总消费中的占比为66%，较上年下降1.2%.相比世界能源消费结构，中国的煤炭消费占比高于世界平均水平35.9%(国土资源部世界能源统计年鉴2018)[17].

图1 中国能源消费结构

图2 世界能源消费结构

同时，2017年中国进口能源7.7亿t标准煤，出口能源0.05亿t标准煤，净进口数据7.2亿t标准煤，居世界首位[18].

另一方面，我国煤炭资源分布极不平衡.即使我们只关注可开采的煤炭资源储量，山西、陕西、内蒙古、宁夏的原煤产量在全国总产量中的占比由2005年的不足50%增长到66.2%.同期，中南地区占比从12.1%下降到5.5%，东部地区占比从13.5%下降到8.7%.参考上述统计口径来看，东部地区、中部地区和西部地区在2017年分别消耗20.8亿t标准煤、11.8亿t标准煤和11.7亿t标准煤，分别占全国的47%、26%、26.3%.山东、河北、广东、江苏、河南、辽阳、四川各省全部消耗标准煤2亿t以上[17].山东2017年原煤产量14.8亿t，只占全国总产量的3.8%，但能源消耗总量为38.9亿t标准煤，居全国首位.

图3 我国各省能源消费总量排序

综上所述，我们可以很容易地发现，东部地区使用了更多的煤炭资源，而且超过了它自身的产能.

3.2研究方法根据《中国矿业年鉴2018》、《中国县域统计年鉴2018》，2018年全国各县域人口普查统计表(国务院人口普查局人口、社会、科学和技术统计司).2017年《中国区域经济统计年鉴》，2017年《中国城市统计年鉴》(国家统计局城市服务司，2017)，本文选取山东省6个需要转型的煤炭城市作为样本.从“东北矿业城市经济系统脆弱性原型”(Li and Zhang 2008)[19]中选取14个指标进行优化.

表1 指标设置及释义

在确定了指标后，主成分分析(PCA)应运而生.本文采用这种主流的评价方法来评价转型能力.

3.3结果输出

表2 特征值和总方差解释

对表2进行分析读取，本文选择特征值大于1的因子作为城市转型能力评价的成分.

通过阅读表3可知，Z1成分在X1、X4、X6、X14中的荷载较大，我们将其命名为经济水平指标.Z2成分表示自我革新能力暨城市的发展环境指标，因为它在X2、X3和X9中具有更大的值.Z3成分在X10、X11中有很大的荷载，可用于代表社会发展水平指标.Z4成分在X3、X12、X13中有较大的值，我们将其作为煤炭资源约束下的技术创新指标.有趣的是，X4和X12之间存在明显的负相关关系，这意味着虽然国家一直在倡导机械化、自动化和无人化开采，但煤矿开采目前仍然是一个劳动力集中的行业，技改的效果并不好.根据本文选取的统计数据进行分析，说明在将更多资金投入能源固定资产的地方，获得更高学历的人数更少，二者间的相关性很高.

表3 主成分荷载

之后本文上传了样本数据，经计算得到综合矩阵.

表4 主成分得分及排序

4 研究结果评价和提升对策分析

4.1转换能力分析和评价本文将0作为以上6个城市转型能力的平均水平.小于0表示转型能力低于平均水平，高于0表示转型能力处于中等水平，高于1表示转型能力相对较强.根据>1、0～1和<0的主成分值，将转型能力分为较强、中等、较弱三个阶段.

表5 转型能力评级

根据对Z1主成分的观察,龙口和兖州的经济发展水平相对较好,所有的六个城市均未在经济发展水平指标中进入弱灵活性的评级.这点比较容易理解，由于这个指标中GDP和能源固定资产投资密度两个指标占有很高的权重，由于区域优势的存在，这些城市地处GDP和固定资产投资在全国名列前茅的山东省，经济基础较为坚实.龙口拥有其自身的天然优势，由于可获取免费的天然港口资源，使其自然而然地更加接近成为物流和贸易中心，令其在Z1指标所评价过程中，位列所有6个城市中第一名.滕州和肥城的结果并不乐观.枣庄地区关于国家资源枯竭型城市的申报和前些年肥城矿业集团债转股等信贷问题给城市发展带来的巨大影响等实例证明，转型发展是部分资源型城市正在面临的问题.

Z2主成分表示自我革新能力暨城市的发展环境指标.本文选取样本中的所有城市在自我革新和再生能力方面都没有表现出很强的数据指标.财政收支杠杆较高，城乡居民储蓄平衡被打破，兖州、龙口在这一项的得分几乎为0，可见高GDP和高固定资产投资并不能直接为居民带来更好的生活水平，其余4个城市亦低于平均水平.本文中评价的城市自我革新能力可以类比为我们人体的造血系统，新的城市发展需要新增长点的支撑，这意味着激励政策、高科技、高素质劳动力等软实力方面配套的重要性.但最重要的还是城市的吸引力，无论在物质生活层面还是精神文化层面，聚集更多的人来到这个城市才是解决问题的关键，因为毕竟人才是社会进步的动力.资源型城市，尤其是煤炭资源型城市，给社会大众留下的第一印象往往是事故和污染，这种发展模式也许在过去是可行的，但根据对Z2主成分的分析，山东煤城转型势在必行.

本次分析中Z3是表现最好的主成分.只有滕州表现出中度的社会发展水平，但数值仍接近1.由于自然禀赋的原因，样本中城市的城市化程度都表现得非常好，失业率也很低.经过与其他主要煤炭生产省份的对标分析，发现这些城市的煤炭资源比内蒙古、新疆等其他地区开采更早，滕州的开采历史可以追溯到清政府时期的第一家矿业公司中兴能源，且东部沿海的区位优势令其先一步享受到了国家建设铁路、航运、汽运等基建物流网络的红利和沿海区域优势，更早期的开发给这些城市带来了更好的经济基础和资本积累，很多相关城市的主要煤炭企业已经开始参与西部煤炭开发.由此可以看出，资本将是城市转型的有力盟友.

Z4主成分的结果并不乐观.样本中的6个城市均低于标准水平.经分析，原因可能是本文选取的山东煤炭资源型城市均为县级建制，城市对科技和科研人才吸引力本身无法与大都市匹敌.但应该警醒的是，技术才是工业的核心，英国将蒸汽机安装在轮船上击败不可一世的西班牙无敌舰队，微软在计算机领域的横空出世并席卷全球都是耳熟能详的例子，但目前山东煤城在统计指标中开始出现了逆技术化的趋势，这是十分可怕的信号.研发当然是需要前期投入的工作，而且经过一段时间后产业化也不一定能够显现正向效果.然而，正如巴菲特的经典理论，一个没有核心竞争力的企业也可以在社会大潮里中流击水，但只有当潮水退去，才能看出谁在裸泳.城市的发展也是同样的道理，急功近利地通过增加劳动力攫取短期效益和增加GPD的做法会降低城市的转型能力.

表6 综合评分及城市排序

最后的综合评分支持了本文的理论，龙口是唯一综合得分大于1的城市.滕州是唯一综合得分小于0的城市.结果显示出强烈的区位导向倾向.如前文所述，龙口与港口相通，也是陇海——兰新铁路的起点站.邹城、兖州煤田开采历史较短，开采条件目前相对较好.另一方面，地处鲁西南煤田老区的新泰、肥城、滕州属于煤炭资源开发较早的城市，大量煤矿已经进入衰退期，这应该是其综合评分较低的客观原因.因此，本文讨论的转型驱动力大致可以归纳为两类，一类是资源枯竭等内因推动的转型，另一类是区位等条件借助外力拉动的转型.

4.2发展特征和对策分析根据主成分的结构，第一(Z1)、二(Z2)主成分可视为对煤炭资源型城市转型产生影响的主要因子，对研究目标的累计贡献率达50.645 7%.第三(Z3)、第四(Z4)主成分为促进因子，累计贡献率为17.811 3%.主要因子对煤炭城市转型能力影响较大，即城市经济水平和自我革新能力越高，就越有利于煤炭资源型城市实现转型.

经济基础决定上层建筑是一般性共识，通过对本文各图表的读取我们也能看出，对主要因子进行改进和优化的优先级应更高.以新泰和肥城为例，这两个城市都在技术创新方面表现良好，但这二者属于促进因子.因此它对最终排名的影响有限.

因此，针对这些城市不同的发展特点和发展模式，制定科学的定位和战略开发规划就显得至关重要.

兖州和邹城应重点调整煤炭产业结构，提高技术能力，延长煤矿的生命周期，减少对自然资源的依赖，实现可持续发展.新泰、肥城、滕州应借鉴龙口的经验，以煤炭产业的后续加工升级为区域特色产业，走向新产业转型发展之路.

同时，煤炭产业的规模效应不容忽视.这些以煤炭为基础的城市，其发展模式与近50年来煤炭工业发展的结果相匹配，城市产业改造不可能一蹴而就.为了巩固经济基础和资本积累，实现转型，近期仍然需要依靠煤炭资源对城市功能的维持，最终达到以时间换空间的目的.

4.2.1 具有较强转型能力的城市在所有目标中，龙口是唯一综合得分超过1的城市.其煤炭储量26亿t，但经过41年的开采，在2005年左右煤炭资源就已经濒临枯竭.同时，由于其滨海的特殊地理环境，在对部分海底煤炭的开采过程中发现了大量的油页岩资源.根据专家和研究人员的等价计算得出，其当量相当于一个5 000万t级的油田储量.经过专家讨论，2008年起龙口矿业集团有限公司实施了一个煤矿技术改造项目.目前，该项目仍是山东唯一一个油页岩项目，并有望实现更完整的产业链:“滨海关停煤矿——油页岩炼制——剩余废气发电——工业废料制造砖和水泥”.

龙口矿业集团依托区位优势，是全国唯一的海滨矿区、唯一的实施海下采煤的企业，在山东省人民政府的指导下，开发了山东省第一个省级煤炭储备配送基地，目前年运营能力达到了2 000万t.综上所述，龙口转型升级的驱动力既有内在的，也有外在的.从数据上看，龙口的经济指标排名第一，环境和社会指标排名第二，技术指标排名第五.不可否认，龙口是样本中唯一的港口城市，经济和社会基础都优于其他内陆城市，但资源枯竭也是不容忽视的严重问题.因此，龙口之所以能在转型能力方面表现得更好，不能否认其在煤炭向其他产业延伸时的远见卓识和敢于变革的勇气.

4.2.2 具有中等转型能力的城市分析结果表明，邹城、兖州、新泰、肥城等城市的转型能力处于中等水平.这些城市都位于鲁西南传统煤矿产区.虽然这4个城市都属于中等的转型能力的范畴，但通过观察可以发现，邹城和兖州的综合得分大于0.5，新泰和肥城的得分小于0.5.

邹城在各项指标中几乎都排名第三，社会发展水平(Z3)是所有样本城市中最好的，Z3主要代表高城市化水平和低失业率.兖州的在主要因子(Z1和Z2)上的得分高于邹城，但在促进因子(Z3和Z4)上的得分落后于邹城.因此，邹城在最终排名中具有较高的综合得分，证明了在主要因子水平相当时，促进因子对全面提高城市转型能力的影响也是不容忽视的.综合分析可以得出结论，两个城市产业结构相对简单，社会发展指标和研发指标相对较弱，现阶段的产业转型从直接从低附加值的采掘业向高技术转化的难度较高.值得注意的是，对煤炭资源的依赖性也意味着单一风险，产业升级和多元化对于提高城市在自然资源枯竭后的转型灵活性具有重要意义.

新泰和肥城的情况有所不同.煤炭工业占这两个城市财政收入的75%以上，如今肥城的煤炭资源都得到了开发，在2011年，新泰也成为第三批资源枯竭城市；2016年，肥矿集团完成全国首例市场化债转股，也许是因为这两个城市比其他城市更早面临转型问题，所以在转型过程中都表现出了一些良好的效果.肥城、新泰是目前山东省大型煤炭装备制造基地，重型机械板块正成为它们的重要支柱和新增长点.这两个城市的另一个优势是上级城市泰安拥有两所省级大学.山东科技大学大量的毕业生进入这两个城市的矿业公司工作，研究开发成果较其他城市更容易应用于矿业项目转化，这可能是这两个城市在技术创新指标上表现出色的原因之一.因为技术指标主要考虑的是初中以上学历的劳动力占比以及在科研技术中心工作的人员总量.另一所大学是山东农业大学，它也坐落在泰安市，高水平的教育设施可以带来大量的教师作为非煤项目作出储备和垂直整合，而且提供中学的配套也有助于提升劳动力素质.从长远来看，这将提高城市技术创新能力.

4.2.3 转型能力较弱的城市滕州是唯一得分低于0的城市，仅仅在经济指标这一项上排名第5，好于肥城，其余4项测试中，每项得分均为最低.结合实证资料分析，原因一是滕州煤矿的开采历史最早，早在满清政府时期就有了中兴矿务局的开采历史，同时枣庄也是山东最早一批的资源枯竭型城市；此外，滕州市转型能力不强的另一原因可能是产业多元化选择造成的.除煤炭产业外，农业也是滕州发展中的一个重要元素，本文的主成分分析主要专注于煤炭行业相关指标，工业数据选择较多，农业产业的附加值较低，对例如GDP等指标的贡献远低于工业生产，这也在一定程度上增加了滕州的综合得分低于以矿机制造业为发展方向的新泰、肥城综合得分的可能性.目前，滕州正在着手建设国内最大的煤化工基地，力争达到煤炭产业链的深加工和下游产品多元化.此外，滕州在社会发展水平指标和技术创新指标也是样本城市中最弱的.究其原因，几十年前中国矿业大学和山东农业大学离开枣庄，可能一定程度上损害了城市转型发展的可持续性.

5 研究结论和发展建议

5.1研究结论本文以山东省6个煤炭资源型城市为样本，对其转型能力进行了评价.其中部分城市正面临着资源枯竭的问题，需要通过开发新资源或升级新产业来替代传统煤炭资源开采寻找新增长点.另一种类型的城市是煤炭资源尚且丰沛，需要在当地通过资源到资本的转换积累，提高煤炭开发主产业和下游煤炭产品加工产业效益，从而达到效率的提升.无论是那种类型的城市，都表现出了对山东省现阶段新旧动能转换政策的配适性.

本文在主成分分析的基础上，对城市转型能力进行了评价及分类，并提出了未来发展的对策.PCA(主成分分析)综合得分被分为“>1”、“0～1”和“<0”三组，分别代表各城市转型能力为“较强”、“中等”和“较弱”.中等转型能力的城市在本次研究的样本中所占比例最大，只有龙口一个城市表现出较强的转型能力，只有滕州综合得分小于0，被归入转型能力较弱的城市组别.从城市发展状态来看，样本中涉及的山东煤炭城市都具有较为良好的经济和社会基础，但为在未来的发展中获得更好的竞争优势，提升城市的自我革新能力和技术创新能力是必要的.

根据各主成分的综合得分，本文综合分析了山东煤炭城市的发展特点及由于资源禀赋、产业结构和发展水平对城市发展制约，并指出了山东煤炭产业发展过程中存在和可能产生在一些矛盾.首先，能源消费总量过大，是中国能源消费总量最大的省份，但部分煤矿已经进入衰退期.其次，资源约束日益明显.山东目前缺乏可开采的煤炭资源，按今天的生产力水平计算，仅能维持不足20年.2017年，60%的煤炭消费需要从其他省份“进口”，总量也是全国煤炭净进口量最大的省份.第三，产业结构需要优化.煤炭是山东省长期以来的主要能源产品和消费来源，占一次能源生产和消费的近72%，这一数据比我国平均水平高出7%.在产业结构上，传统开采和一次资源相关加工比重仍然过大，样本中的5个城市的第二产业(工业)比重均超过50%，重工业增加值接近70%.

5.2发展建议合理控制能源消费总量.龙口、肥城、滕州等城市的煤炭储量已经或即将枯竭.从现在开始，要适度降低宏观经济总量中对煤炭能源的依赖性.

通过更高层次的产业多样化实现城市发展的独立性.鉴于城市因煤而建，以煤而兴，短时间内迅速摆脱对煤炭的依靠不太现实，因此从微观经济角度看，能源结构优化是解决这一问题的有效途径.降低煤炭消费总量是大势所趋，如何完成任务需要寻找替代品.提高传统能源的效率，加快发展新能源、清洁能源、可再生能源是唯一的选择.龙口市作为能源消费从煤炭向油页岩转移的城市，可以通过提高自身的研发能力，以提高炼油效率，更合理地构建产业链.肥城、新泰等城市可以利用其靠近高水平科研机构的区位优势，将产业结构从煤炭开采、初级原料加工向附加值更高、技术含量更高的装备制造业转型.

提高设计开采环节的经济性和效率.像兖州、邹城这样煤炭资源相对丰富的城市可以大力发展节能技术和节能产品，推进能源消费改革，统筹城乡能源利用方式.另一方面，虽然不具备临港等自然物流优势，但商业、物流、信息流的融合，可借助资本市场的力量使传统的内陆煤炭城市通过电子商务打通投融资渠道并获得新的竞争优势.

协调经济与生态.滕州市可以利用农业和工业的二元产业布局，发展类似于石油化工产品的煤炭产品化工升级，促进煤炭的循环利用和剩余价值的深度发掘，加强农业和矿业产业孵化，实现绿色发展和生态环境保护的统一.