魏曙光 姜宏阳
黄河及其沿线地区在国家发展中的战略位置是毋庸置疑的。宁夏、甘肃、内蒙古、山西、陕西等黄河中段5省在发展资源型产业方面具有得天独厚的地理优势,资源密集型产业占比较高。长期以来,重化工业的大规模发展为沿黄中段各省的经济增长做出了巨大贡献。然而,经济粗放式高速增长模式严重威胁到了黄河流域的生态安全,黄河流域生态本底脆弱,流域内生态承载力有限,地区环境容量紧张,工程性减排空间有限。一方面,重化工业的大规模发展在消耗大量水资源的同时带来超出环境容量的污染排放,黄河流域以占全国2%的水资源总量承担了全国近10%的污染排放,工业废水排放量平均每年超40亿吨左右,已远远超出水生生态的承载能力。工业用水增长挤压了生态用水,导致水资源更加紧张;另一方面是地方环保基建滞后,企业和地方政府对于环保基础设施的建设重视不足、投入不够使得原本脆弱的生态更是雪上加霜。这意味着,如果在高质量发展过程中不对环境污染加以控制,“黑色”经济发展模式将不可避免地发展成为限制黄河流域可持续发展的枷锁。但是,考虑到当前黄河中段地区产业发展体系以及使用新能源成本,完全放弃重化工业发展是不现实的。黄河流域的高质量发展必须转变观念,变原有的“黑色”模式为“绿色”模式,对未来经济发展加以“约束”。那么,应该如何将“绿色化”有效嫁接到经济发展过程中,建立经济与环境之间的平衡关系?面对这一问题,智慧绿色发展将成为黄河流域高质量发展的破局之选。
生态本底脆弱和资源环境的高负载是黄河流域生态环境的基本特点。特别是流域内的高原生态系统、干旱与半干旱地区的草原或农业系统,脆弱性尤为突出,支撑经济和社会发展的能力有限(金凤君,2019)[1]。加上长期高强度开发,使流域内资源环境处于高负载状态,以占全国2%的水资源总量,承担了全国大约10%的污染(陈晓东、金碚,2019)[2]。
水资源供需矛盾制约了地区生态保护和经济高质量发展。首先,黄河流域生态用水不足,2017 年黄河流域用水结构中,农业用水达64.86%,生活用水14.13%,工业用水15.06%,仅有5.93%为生态用水,可见,工农业和生活用水对生态用水造成挤压,导致水环境自净能力不足,进而加剧了黄河流域的生态污染(郭晗,2019)[3]。其次,宁蒙陕甘沿黄地区作为我国重要的能源化工基地,传统粗放型发展模式产生的工业污水、工业固体废弃物等加剧了流域的环境污染、生态退化(董锁成、李雪,2010)[4]。另外,重化工业的发展由于设备陈旧,工艺落后,不仅消耗大量水资源还造成水资源浪费严重,重复利用率较低,大城市的重复利用率仅为40%~60%,小城市更低(赵秉栋等,2003)[5]。
黄河流域重化工特征突出,产业结构层次和绿色化水平偏低,2018 年陕西省能源工业增加值占全省规模以上工业增加值的48.2%,宁夏重化工业增加值占全区规模以上工业增加值的63.7%,流域内主要省份煤炭开采和洗选业销售产值占本区规模以上工业销售产值的比重普遍高于全国平均水平(姜长云等,2019)[6]。流域内市场化水平总体较低,2008—2016 年的数据显示,除河南和山东外,黄河流域其余六省的市场化指数均显著低于全国平均水平(王小鲁等,2018)[7]。资源产业的繁荣一定程度上会抑制区域的创新活动(安树伟、李瑞鹏,2020)[8]。2015年宁夏、甘肃、内蒙古、山西等的TFP贡献率均不足10%,说明经济增长仍然取决于资本和劳动力等要素投入,创新驱动不足(张健华、张豪,2018)[9]。此外,由于产业支撑不足,黄河流域工业化与城镇化发展的总体协调度较低,除山东、河南、青海外,其余省份的NU值均低于1.2,处于工业化滞后于城镇化状态,然而黄河流域面临着工业化发展与资源环境承载力的突出矛盾,黄河流域推进绿色发展与产业转型升级还任重道远(魏后凯、王颂吉,2019)[10]。因此,提升重化工业发展层次,打造绿色环保、精致高端的重化工业发展模式就显得非常重要(金碚,2014)[11]。
1989 年大卫·皮尔斯(David Pierce)在《绿色经济蓝图》中首次提出“绿色经济”的概念。Jack Reardon(2007)认为可持续性、生产和分配的本地化是绿色经济的中心思想,并尊重生态的局限提倡更公平的分配资源[12]。国内关于绿色经济的研究正在不断丰富与深入,但还处于初期探索阶段。胡鞍钢(2014)认为绿色发展就是综合考虑经济效益、社会效益和生态效益为一体的发展道路,最终达到增加人类绿色福利,实现人与自然和谐共生的目标[13]。具体来讲,企业绿色发展与转型是推进产业结构升级、构建现代化经济体系、促进经济高质量发展的重要动力,因此要健全环境评价和信息强制性披露,用严惩重罚的制度推进企业绿色发展与转型(江涛,2020)[14]。另外,高管具有绿色认知,并采取前瞻性的绿色管理战略对绿色技术创新、绿色生产以及末端治理企业绿色行为具有驱动作用,通过将节能减排作为创新目标,设计绿色产品、研发清洁技术(邹志勇,2019)[15]。在依靠大数据驱动智能制造发展的同时,全面推行绿色制造,利用智能制造子系统的智慧化对绿色制造子系统进行合理规划和利用资源,进而实现制造过程绿色生产效率最大化(王婷,2020)[16]。
综合上述文献可知,重化工业对沿黄中段地区的经济发展无疑做出了巨大贡献,但同时也造成了严重的生态负担。实现黄河流域的高质量发展,必须要妥善解决好重化工业的转型升级与黄河流域生态安全的两难问题。
黄河流域生态环境本底脆弱,关键性水资源匹配条件差,中段5省普遍气候较为干燥,降水匮乏,地表蒸发量大,土地荒漠化严重,山西、陕西大部分地处黄土高原地区,植被覆盖率低。但是,作为中国能源矿产资源富集区和加工区,黄河流域拥有支撑现代工业发展所需的煤、石油、天然气以及各类金属矿产等众多关键资源。山西、陕西以及内蒙古西部地区是中国的主要煤炭产地,从2010 年开始到2019 年,这三个省的煤炭产量占全国总产量的大约60%,大部分煤炭开采都集中在吕梁、忻州、临汾、鄂尔多斯以及榆林等这3.3 万km2的范围内,能源基础原材料部门在地区工业总产值中的比重高达70%。此外,甘肃、山西、内蒙古等多地市还分布有铀矿、镍铜钴矿、铅锌、铝土等多种金属矿。煤炭金属矿区分布较多,不仅改变了地质构造,导致地面塌陷和地表植被破坏,还加剧了表层水资源的蒸发和水土的流失。据统计,全国水土流失总量大约为50 亿吨,单单陕西、山西、内蒙古三地的年水土流失量就已经达到了16 亿吨。总体来看,宁夏、甘肃、内蒙古、山西、陕西这些省份矿产资源开发与生态环境本底的冲突较显著,对生态环境本底的胁迫程度较高。
沿黄中段5省以煤化、钢铁、水泥、焦化等重化工为主的产业结构和以煤为主的能源消费结构导致空气中污染物激增。图1为2017年黄河中段5省的能源消费结构图,2017年中段5省煤炭消费总量约为9.34 亿吨,占到流域内煤炭消费总量的51.4%。工业二氧化硫与工业烟尘排放的高值主要集中于鄂尔多斯、包头、陕西榆林、渭南,以及山西大部分地市,这些地区的能源基础原材料工业部门占工业部门总产值的比重都在50%以上。巨大的煤炭消费导致乌海—鄂托克—乌斯太—石嘴山和汾河流域(包括运城、吕梁、忻州、临汾)形成典型的煤烟型污染区,二氧化硫年均浓度值超标。另外,一些小型重化工企业,因为生产的技术水平不高,节能环保工艺设备落后,也会造成SO2、PM10、PM2.5等污染物浓度超标。加之大面积的露天煤矿开采造成地表土层破坏,弃土堆积,在干旱、少雨、多风的气候环境下极易造成扬尘风险。
图1 2017年沿黄中段5省能源消费结构
途经宁蒙陕甘晋五省的黄河中段流域降水稀少而蒸发量高,经济和社会发展的用水需求超出了流域内水资源承载能力。由于煤炭资源开采和农业灌溉用水的增长,截至2010 年,内蒙古已有近34%的湖泊干涸。山西和宁夏更是全国水资源贫乏的省份,受气候地形影响,多以季节性河流为主,水资源利用率不高,人均占有量较低,不足全国平均水平的1/5。水资源不足成为制约当地产业发展的主要因素,由于煤炭资源优势,流域内布局众多能源化工基地,如宁东能源化工、山西煤化工基地等,而煤化工所需的大量水资源恰恰是区域最为缺乏和敏感的资源。另外,大规模能源重化工业产业发展导致流域结构性污染问题突出,2005 年黄河流域的工业废水排放量为32 亿吨,占污水排放总量的73.5%,这些工业废水主要来自化学原料、煤炭开采洗选、石油加工和造纸等行业。工业用水增长不仅对居民饮水造成威胁,还会挤占生态用水引发生态问题,2017 年黄河流域水结构中,生态用水仅为5.93%,生态用水补水不足,一方面导致地下水水位降低,引发湿地萎缩,局部生态环境退化;另一方面导致水环境自净能力不足,进而加剧了河流水质污染。
为了更好地规划重化工业升级和绿色发展方向,首先需要准确把握当前时期重化工业的发展水平。结合黄河中段5省重化工业发展实际,并参考王玉燕(2016)[17]、杨立勋(2016)[18]等构建的产业转型升级评价指标体系,依据科学性、主导性、相对独立性和可操作性的原则,本文将选取经济发展、科技进步、环境改善、产业结构四个方面共15 个指标来反映重化工业转型升级发展水平。具体评价指标体系见表1。
表1 黄河中段重化工业转型升级评价指标体系说明
以甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西五省为代表的沿黄中段区域既是能源资源富集区,同时又是生态脆弱区和重要的生态功能区。现下辖的沿黄城市共18 个(表2),作为全国能源、原材料基地,资源型产业已发展成为地区的主导产业,很大程度上起着支撑地区经济发展的作用。重化工业转型升级滞后不仅制约沿黄中段地区绿色发展,也造成了五省区经济发展的不平衡和不充分。因此,本文以这18 个沿黄中段城市作为研究对象,基础数据来源主要来自于《中国环境统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国科技统计年鉴》和各相关省市的统计年鉴等。为消除不同量纲的影响,本文拟预先对原始数据进行规范化处理。
因为主流研究方法包括AHP、Delphi法以及主成分分析法等并未充分考虑客观历史数据的重要性,而十分主观。为此,本研究拟用熵权TOPSIS法进行评估。熵权法是通过各个指标的信息确定每个指标的权重,并作为权重的熵权,在决策时客观反映了某个指标在指标体系中的重要性,同时还强调指标权重随时间的变化。故而,此方法非常适合区域经济评价的相关研究,同时TOPSIS方法的思想核心以判断决策问题的最优解和最劣解的距离为基础,再通过计算出与最优解和最劣解的相对贴近度,从而实现对方案的优劣进行排序的目的。(杜挺等,2014)[19]。熵权TOPSIS 法的计算步骤:
①假设有m个被评估对象,并且每个被评估对象有n个评估指标,形成一个判断矩阵:
②标准化处理:
③熵值的计算公式:
④定义指标j的权重:
⑤计算加权矩阵:
⑥确定最优解和最劣解
表2 黄河中段5省区18个沿黄城市
⑦计算评估对象与最优解和最劣解之间的相对距离:
⑧计算综合评价指数:
为了对重化工业转型升级发展水平进行综合评价,本文依据熵权法的计算步骤,算出重化工业转型升级评价体系各指标的权重(表3)。运用TOPSIS 法计算出沿黄中段18 市重化工业转型升级发展水平的综合指数。
根据得到的2003-2017年重化工业转型升级综合指数(表4),观察沿黄中段18 城市的重化工业转型升级水平的整体分布特征以及变化趋势。
图2 重化工业转型升级综合指数变化趋势图
表3 重化工业转型升级能力指标体系
从表4中可以发现,沿黄中段各市区重化工业转型升级水平存在明显差异。2003 年至2008 年各市重化工业转型升级综合指数虽然有微弱变动,但总体变化不大,均处于0.1~0.3 的水平之间;2008年以后鄂尔多斯、包头和呼和浩特3市重化工业转型升级综合指数开始逐渐上升,很大程度上得益于呼包鄂特色经济圈发展战略的确立,呼包鄂城市群注重通过技术跨越、协同创新的共同发展来促进产业升级。以鄂尔多斯为例,通过加速整合淘汰落后产能,短短几年间煤矿数量缩减了近85%,产能却增加到1.7 亿吨,形成了一大批拥有高技术设备,高机械化和强大竞争力的大型煤炭集团。2011 年榆林市综合指数达到0.41,到2014年更是超过包头市达到0.561的水平,究其原因主要是2011 年发布的《全国主体功能区规划》明确将呼包鄂榆列为国家重点开发区,形成以呼包鄂为中心,以榆林为依托,以黄河沿线主要交通路线和产业带为轴的空间发展格局,促进了优势特色产业的升级和区域一体化的发展。
本文在借鉴产业转型升级的相关理论及国内外学者研究成果的基础上,构建影响重化工业转型升级因素的SEM模型(见图2)和相关研究假设(见表5)。
该模型中涵盖了四个内因观察变量为经济增长、科技进步、环境改善、结构优化;一个潜变量为重化工业转型升级;以及四个外因观察变量分别为投资结构、人力资本、科技创新和经济开放程度。其中,以重化工业的固定资产投资额占全社会固定资产投资总额的比重来表示投资结构,重化工业投资的增加可以为产业转型升级提供足够的资金支持。教育支出占财政总支出的比重表明了对人力资本的重视程度,传统的重化工行业缺乏技术创新,这主要是由于研发人才储备不足;以科技财政支出占财政总支出的比重来衡量科技创新的投入水平,黄河中段地区整体科研水平要明显落后于东部发达省份,重化工业发展过程中新产品研发,节能环保等关键技术的发展严重制约了重化工业的转型升级;以实际利用外资的金额与地区生产总值的比值来反映重化工业发展的外向程度,黄河沿线城市的重化工业转型可以借助“一带一路”经济带建设和中蒙俄经济走廊建设,进一步扩大对外开放程度,化解过剩产能,为国内产业转型腾出足够的时间和空间。
表4 重化工业转型升级综合指数
表5 结构方程模型相关研究假设
表6 KMO 和巴特利特检验
基于以上分析,本文提出研究假设(表5)。
为确保SEM 模型是合适可以执行,首先需要对各个潜变量指标进行KMO 检验和巴特利特检验(见表6)。通过操作SPSS.17 统计软件,发现该模型潜在变量的KMO 检验值是0.830,是大于0 的;同样,巴特利特检验的卡方值也达到显著性要求。因此,运用结构方程模型进行分析是可行的。
代入数据进行软件操作,最终结果如表7 所示,所有指标数值均在参考判断标准范围内,这表明所构建的结构方程模型对本研究是适用的,具有较好解释能力。
表8 和图3 分别给出了参数显著性检验结果和标准化以后的路径系数图。总的来说,所有路径系数显著性水平较好,除了“重化工业转型能力<---经济开放”通过10%的显著性水平外,其他均通过了1%的显著性水平检验。表明假设关系全部得到支持。
第一,“投资结构”和“人力资本”这两个变量的路径系数均通过1%的显著性水平,标准化以后其路径系数分别是0.22和0.21,表明投资以及人力资本对重化工业转型升级具有较大影响。
表7 模型拟合指数
表8 模型的参数显著性检验结果
第二,“科技创新”同样通过了1%的显著性水平。并且其显著性水平最高,在进行标准化后其路径系数为0.32,表明沿黄中段重化工业转型升级显著受到科技创新力度的影响。
第三,显著性水平检验结果显示,“经济开放”的显著性水平仅通过10%,而其标准化后路径系数只有0.14。不难看出经济开放对重化工业的转型升级具有一定影响,但影响力度有限。
重化工业转型升级是一个复杂、全面的系统工程。最终的模型结果描述了重化工业转型升级各影响因素的相互关系,以及它们对重化工业转型升级的影响路径,可以得出以下结论:
1.科技创新和研发力度对重化工业转型升级产生了直接和间接的影响,其影响程度最大,排在第一位。这充分说明现阶段技术创新对于重化工业转型升级的重要性。通过对技术创新与技术扩散两方面施加影响,一方面提升生产要素的投入产出和要素配置效率,另一方面提升企业节能环保水平。黄河中段五省地区现有创新体系薄弱,科技研发人才短缺,大部分重化工业企业在技术、生产设备以及高端产品研发上都相对落后,企业产品更新换代周期长。而高质量发展要求企业在绿色发展领域同步提高,所以,重化工业成功转型的关键在于科技创新特别是绿色技术的创新。
图3 结构方程标准化路径系数
2.固定资产投资水平对重化工业的转型升级具有直接和间接的影响,影响力位居第二。人力资本水平对重化工业的转型升级产生积极影响,影响力位居第三。这充分表明,固定资产投资和人力资本投资对于促进重化工业的转型升级至关重要。重化工业具有高投资需求和高运营成本的特征,当前重化工业转型升级的资金主要来源于企业自身投资、财政投资以及专项拨款等,融资渠道狭窄,无法满足长期大量的资金需求。重化工业发展水平低,人才和文化准入门槛不高,居民和政府不会在社会教育上投入额外的资金,降低了对教育投资和人才培养投资的热情,造成人力资本投入不足。因此,还要适当拓宽重化工业的融资渠道,加大人才投入,保证有效的资金支持和人才支持。
3.重化工业转型升级受到经济对外开放程度的影响是最弱的。这在很大程度上是因为这些地区的对外开放水平还较低,各个城市的重化工业企业发展水平较低,产业集聚程度不高,对外竞争力不强。随着“一带一路”建设的不断推进,沿黄中段地区能够更加有效的利用对外贸易来拉动传统产业转型升级,进而对重化工业转型升级也会产生越来越重要的影响。因此,制定适当的引资政策,将发达国家的新产品和技术引入该地区,并通过技术、管理、市场等方面的经验溢出提升本区域的技术管理水平。这将对黄河流域重化工业的改造和升级具有重要的现实意义。
重化工业的转型升级是保障黄河中段生态安全,实现智慧绿色发展的核心和关键。我们既不能人为地排斥重化工业的发展,也不能盲目地要求其服务化和生态化。相反,有必要将经济建设、工业化和信息化以及生态社会的建设统筹在一起进行。既要促进传统重化工业的转型升级,又要大力促进战略性新兴产业的崛起。同时,还必须以最严格的环境保护制度来限制能源重化工业的无序扩张。在上述分析的基础上,本文以打破制约重化工业转型升级的技术、资金、人才和市场瓶颈为着力点,提出推动沿黄中段重化工业升级的智慧绿色发展路径。
黄河中段地区具备钢铁、煤炭、化工、冶金等重化工业的发展优势。一方面,将煤炭、钢铁、化工冶金等重化工业调整为产业转型升级的主攻方向,逐步淘汰一些技术落后、污染较高的小型落后产能,加快整合融合,实现企业和产品“专、精、特、新”发展。积极拥抱互联网,大数据和人工智能,不断提高生产过程的智能性和生态性,以及产品的精细化和高端化程度。在主导优势产业的基础上,积累更多的资金、人才和市场等竞争优势,着力推动绿色生产,逐步调整地区产业结构,转向发展绿色环保产业、服务业和高技术装备制造业,形成地区经济竞争新优势。另一方面,在转型过程中,必须紧紧扭转发展方式的关键环节。以绿色为方向,以智慧为手段,形成“绿色+智慧”的经济发展模式。以行业大数据及模型为技术手段,构建智能能源管理系统,对主要能源消耗企业进行监测和分析以便准确了解能耗情况,为企业节能改造、优化运行提供数据支持。
而传统技术创新中资源保护与污染治理的缺点日益突显,为了减少资源浪费和环境污染,需要将绿色技术创新带来的高效生产模式引入企业生产过程中,以求减少污染物的排放,从而达到降低企业环保成本,带动产业体系绿色化转型的目的。加强企业、高校等在绿色技术创新中的主体地位,形成产学研用一体化的绿色技术创新发展联盟,加强对设计、工艺、回收等关键技术的研发力度,构建引领重化工业升级发展的绿色核心技术体系。建立和完善绿色技术转移与转化市场交易体系,完善绿色技术创新成果转化机制,加快科研成果从样品到产品、从产品到商品的转化。要立足于优化绿色技术创新相关法律法规体系建设、营造良好的融资和社会环境,强化相关知识产权保护意识,加强国际合作开放力度,为绿色技术创新提供肥沃土壤。
人力资本对绿色发展的贡献在于提高生态效率、控制环境污染和促进环境保护。教育的绿色化导向是未来教育体系改革的重要方面。一是加强幼儿园的绿色观念教育,培养孩子的节能环保意识;高校应积极改变人才培养方式,调整专业设置,以适应产业结构升级和绿色发展的需要,并在职业技术学校开设与绿色制造、绿色营销、绿色物流和绿色管理相关的专业,夯实人才基础。二是加强绿色技术人才队伍培养和更新,既要培养高水平科学家和工程师,也需要培养优秀的高级技术人员,将绿色理念真正融入生产;绿色人才不仅仅局限于科技人才,还包括管理人才、法律人才、外交人才等各个领域的专门人才,要重视各个层次人才比例的均衡。三是积极培养人们树立环保意识,不断提高环境认知能力和参与环境保护的主动性,使绿色发展理念真正内化于心,外化于行。
绿色发展是一场持久战,需要更多资金支持。目前,重化工业行业绝大部分资金来源于企业自筹,但由于产业转型升级所需的高技术本身具有沉淀成本大、风险高、融资难等特点,进而反映出强化风险金融支持、创新融资制度的必要性与紧迫性。一方面,统筹绿色金融市场体系建设,增加绿色金融在绿色产业服务中的占比,通过创新金融产品,设立绿色发展基金等多种形式,力求绿色金融在重化工业转型升级中起积极推动作用。亦或是金融机构可以通过限制性政策对一些污染项目或污染企业不提供信贷支持,切断其资金来源,强迫其不得不进行转型升级。另一方面,通过建立政府特定的产业发展基金,以市场化为导向,引导资金向绿色产业倾斜,充分发挥金融杠杆的作用,确保资金融通和产业融合,保障绿色项目的建设和运营,限制淘汰落后产能,引导资金流向绿色工业部门。
区域间产业呈现“雁行形态”是整个地区产业高级化发展的有效方式。从重化工业增加值来看,兰州、银川、呼包鄂地区明显领先于其他城市,处于产业结构的“雁首”位置,其他城市相对落后,当属“雁尾”。因此,要强化兰州、银川、呼包鄂等一些重点中心城市的产业集聚能力,调整产业布局,中心城市重点布局包括总部经济、设计研发、高端制造或销售等环节,逐步打造成创新、绿色的经济引领区,以带动黄河沿线重化工业转型升级。同时,加快推动中心区重化工业和工程机械等传统产业向具备承接能力的中心区以外城市升级转移,在产业转移地之间建立利益共享机制,增加对重大产业转型项目的土地和融资支持,确保黄河沿线的重化工业都能先后实现转型升级。另外。要实现黄河流域的绿色大发展,不能仅仅寄希望于各个城市的“单打独斗”,而是要加快推进利用物联网、大数据、云计算等技术,设立并建设“智慧黄河”工程,打造黄河中段地区的生态利益和经济利益共同体,将信息知识、流域管控和社会公共服务一网融合,实现智能监测环境问题、智慧管理企业运营、科学治理环境污染的一体化协同联动。推进黄河资源和产业协同协作共赢,黄河生态共治共享,为黄河中段生态安全和绿色发展一体化利益共同体提供智慧服务。