基于联产耦合模型下化工园区循环经济模式的构建——以四川为例

张 欣 高欣悦 邓启华 李 昊

(1.四川化工职业技术学院，四川泸州，646099；2.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳，621010)

纵观欧美日对化学工业2020-2025年的发展规划[1]，虽有历史积淀，但不可避免地面临着环境污染、经济全球化、转型升级等新的挑战。新形势下化学工业急需破解难题，为实现经济发展与环境保护双赢，充分发挥产品链长、关联度高和易于规模化集聚的行业优势，基于3R原则，以物质、能量、信息、资金和智力等流动上联行业与下联企业[2]组建化工园区，走“循环经济”发展模式[3]是必由之路。通过调研，本文梳理出化工园区主要循环经济模式及特征，剖析四川化工产业发展时空背景，提出基于联产耦合模型构建化工园区循环经济模式，对组建本质安全型、环境友好型、资源节约型和工艺先进、附加值高、产品功能强的现代化四川化工园区具有十分重要的意义。

1 化工园区培育现状及耦合模式分析

课题组调研了以四川为主的国内近20个化工园区，多数园区是基于区域资源和市场优势，通过企业转化、改组和培育，逐渐形成集团化的大型化工园区。园区企业通过物质、能量和信息流通[4]，形成生态产业链[5]。主要有单核耦合、多核耦合和复合共生耦合[6]几种模式。

1.1 单核耦合模式

这类化工园区以一家大型头部企业为核心，虹吸许多中小型企业，通过物质流、能量流和信息流等，形成一种相互关联的工业共生网络[6]，如图1。如眉山金象化工园区以金象化工为头部企业，采取“建链、补链、强链”方式建设天然气化工、石油化工和磷芒硝三大产业链，并延伸到精细化工新材料领域。这种模式往往产业基础扎实，产品特色也很鲜明，但过于单一，韧性不够，可能因某一环节中断，导致系统功能弱化甚至瘫痪。

图1 单核耦合园区

1.2 多核耦合模式

与单核耦合模式不同的是，多核耦合模式的头部核心企业不止一个，如图2。典型代表如泸州西部化工城，借助丰富煤、硫、铁、天然气资源和优势化工产业，沿长江岸线分布4个园区，如图3。四个园区产业相对独立，核心企业与自身周边的中小企业合作紧密，而核心企业之间相互依存度并不高。这种模式结构稳定，韧性更足，耐冲击能力相对更高。

图2 多核耦合园区

图3 多核耦合案例

1.3 复合共生耦合模式

有些园区则采取企业的串联、并联、混合等复合共生耦合模式，形成结构更加复杂、功能更为齐备、自我调节能力更强的“食物网”关系。一是通过物质流实现上下游闭环运行，减少废弃物或副产品导致的价值弱化；二是通过能量流实现能源梯级利用、节能减排降耗。四川的典型案例有达州化工园区、乐山五通桥化工园区、自贡晨光化工园区。

2 四川化工产业发展评析

2.1 四川化工的整体特色

四川省化工资源丰富，具有得天独厚的优势。天然气化工历史长、基础好、潜力大，以川东北、川中和川北为主；硫、磷、钛化工在国内占有独特地位，集中在川南(宜宾、乐山)、川西(德阳)；盐化工产业历史久、基础强、发展势头好，分布于川南(宜宾、自贡、乐山)、川西(德阳、成都、绵阳)；泸州已探明丰富的页岩气资源将开启四川化工的新篇章。此外，攀西经济区开发高技术含量和高附加值的钒钛产业[7]。四川具有资源就地转化、发展优势化工的坚实基础，已成为国家重要的化工生产和科研开发基地。

2.2 四川化工园区的组合特性

四川化工产业在其发展过程中，积极推进循环经济模式的探索与实践，形成了三种类型化工园区组合状态：一是非循环园区，这类园区历史悠久，传统化工为主，产品相对单一，特色鲜明；二是半循环园区，以重点产业或龙头企业为主体，通过企业间副产物及废弃物的循环使用，同时进行建链、补链和强链[8]设计循环产业链，将分散的传统化工企业整合而成，鉴于地域、资源等限制，处于半循环状态；三是以新理念设计的内循环园区，有比较完善的产业链规划，作为考量入园企业的门槛要求，且持续完善中。

2.3 四川化工园区循环经济发展存在的主要问题

2.3.1 整体不平衡不充分

整体来说，四川省化工园区循环经济发展存在不平衡、不充分。近10年规划新建的园区，按照循环经济理念设计培育而成，注重培植特色产业，结点企业依托上下游关系进行产业链耦合，物质流、能量流能够基本实现隔墙互供。而早期建立的园区，往往是依托传统化工改组、转化而成，甚至是通过“退城入园”被动接纳园区企业，并没有对整条产业链衔接进行转型升级，循环经济实现的基础条件比较薄弱，导致园区的循环经济模式不太清晰，园区的入驻企业之间的耦合度不高。

2.3.2 “隔墙互供”机制不畅

多数园区欠缺公用平台的搭建。明显的具体表现为：一是公用工程建设存在盲点，安全环保设施、物流传输和能量梯级“公用工程岛”等各自为阵；二是存在“信息孤岛”，没有信息共享平台，信息流堵点明显，信息不对称导致了园区集群效应减弱；三是技术链耦合上存在“孤岛现象”，没有真正产生科技创新协同效应。

2.3.3 管理“标准化”程度不够

由于循环经济标准体系建设滞后，使得化工园区管理缺乏操作性强的程序化指导。基础数据采集缺乏科学性和即时性，不利于推行化工园区循环经济绩效定量考评。“循环”程度与“经济”效益局限于企业自身纵向比较，难以实现横向对照和总体效应评价。

3 构建联产耦合的四川化工园区循环经济模式

3.1 四川化工发展面临新的时空背景

“立足国内大循环、畅通国内国际双循环”的国家战略和“成渝地区双城经济圈”国家决策为四川化工发展带来新的时空背景。化工产业链比较完整，对外依存度相对较低，在国内大循环中大有可为。特别是发挥巴蜀同根同源的油气化工优势，通过“补链强链”，以链引企形成一体化项目链，打造“公用工程岛”，搭建物流运输系统，组建安全环保中心，提供一站式管理服务。放大优势、突出特色，建设大规模化工园区，构建巴蜀化工命运共同体，助力国内大循环；借助中欧班列、西部陆海新通道和“一带一路”等融入国际循环。

3.2 构建联产耦合的化工园区循环经济模式理论分析

所谓联产耦合的化工园区循环经济模式，是指众多中小企业被虹吸在几个龙头企业周边，构成多级嵌套网络结构，如图4。中枢系统由实力相当的大型企业构成，实现物质、能量、信息、人才和资金等流动，互惠互利，平等共生。众多中小企业则依附于某大型企业形成分支网络，相互依托，或是产品链的上下游；或是能量梯级利用；或是三废利用伴生关系；或是为园区提供检测、包装、仓储、物流和销售等生产性服务业。园区设计中注意考虑增柔企业[9]、替代性方案[10]，减弱产业链自身风险。

图4 联产耦合模式

3.3 构建联产耦合的化工园区循环经济模式实证分析(以硅产业为例)

3.3.1 四川硅产业概况

四川是我国仅次于新疆、云南的三大工业硅主产区之一。目前，四川基本形成了“成(都)—雅(安)—眉(山)—乐(山)”硅产业走廊。同时，四川还具有氟硅材料产业链、有机硅新材料发展优势。

3.3.2 联产耦合硅产业循环经济园区构建分析

3.3.2.1 四川硅产业现有产业链及相互联系

四川硅产业发展溯源可自1964年我国组建的峨嵋半导体材料厂(简称“峨半”)，率先实现半导体材料科研、试制、生产于一体。经过近60年的发展，四川硅产业已经积淀了资源、技术、人才和产业链集聚等明显优势。其中，四川丰富的硅矿、盐卤、天然气为硅产业提供原料支撑；向家坝等水电项目为绿色硅产业提供清洁能源；“峨半”、合盛硅业等拥有的技术攻关项目、示范工程等积淀了技术优势，形成了“人才洼地”；产业链涵盖了多晶硅、太阳能级硅、电子级硅、有机硅；地域上相对集中于川西南75°扇形范围内，呈现出联产耦合循环经济产业园区的雏形。

3.3.2.2 四川硅产业园区循环经济存在的问题

整体来说四川硅产业链相对完整，具备了多级交错套嵌的基础，但链条短、附加值不高、抗风险能力低，且一定程度上各自为阵，重复性投资多而错位发展不明显，跨链联合、跨界融合、区域分工体现不够充分。水电资源丰水期-枯水期周期性制约了成本优势。

3.3.2.3 联产耦合硅产业循环经济园区的完善构想

四川硅产业发展通过优化顶层设计、谋划空间布局、错位互补实现联产耦合走循环经济道路具有必要性和现实性。“成(都)—雅(安)—眉(山)—乐(山)”硅走廊重点延伸电子级、太阳能级硅材料产业链，直至集成电路、光缆等深加工、终端产品。自贡、泸州则着力有机硅产业链，规模化生产氯硅烷单体，开发下游产品获得高附加值。鉴于有机硅产业应用面广、用户分散、“定制化”服务等特征，在市场形成后组建稳定的客户圈并固化形成新技术壁垒至关重要。按照川渝联合、跨界融合、区域分工的思路，可以设计出硅产业园区小循环、川渝组团中循环、双城硅业圈大循环等多层套嵌的联产耦合硅产业循环经济模式，如图5所示。

图5 硅产业联产耦合设计案例

基于前述对四川化工的产业现状分析，还可以设计出石油、天然气(页岩气)、盐卤、硫磷等化工联产耦合循环经济模式，在此不再赘述。按此思路，可以构建如图6所示独具特色的联产耦合双城经济化工圈。

图6 川渝双城化工圈

3.4 构建联产耦合模式化工圈的支撑系统

3.4.1 以“标准体系”规范园区管理

四川化工园区后续在循环经济推行过程中要充分发挥《化工园区循环经济标准体系规范》(DB51T/2625-2019)基础支撑和引领作用，宣贯执行对应标准，从而规范园区管理。将技术、质量、安全、环保和能耗等国家行业准入标准作为门槛条件。同时，开展关键性标准(如产业链耦合标准、绩效评价标准)的研究。产业链耦合标准用于指导化工园区在产业规划上的顶层设计。邓启华等[4]提出了定量计算循环经济产业链耦合度公式：

式中：X1-6分别代表中间产品产量耦合度、耦合密度、原材料有效利用率、最终废弃物生成率、余热(废热)利用率和中间产品品种耦合度；k1-6为权重系数，建议k1、k2取1.1，k3、k4取1，k5、k6取0.9。通过计算，可以预判入园企业产品及规模对园区整体循环经济的相容性与支撑度，作为是否引进的关键条件之一。

绩效评价标准则用于化工园区循环经济运行绩效考评，目前以定性为主，定量不够；静态多，动态少。可以借鉴国内外经验与文献[11-14]，按照资源产出类、资源消耗类、资源综合利用类、废物排放类和园区特征类等五个维度，设计监测点如表1，采用园区自查和专家评估结合的方式进行评价。通过事实证明、数据说话形成动态评估报告。既可进行历年比较，评估园区内纵向发展趋势；也可实现当次参评的各化工园区之间横向比较。定量动态考评必须充分依靠信息化区块链技术，采集能源、物质的实时源头数据，通过实际案例来研判参数和权重选择的合理性。

表1 化工园区循环经济绩效评价维度及监控点

3.4.2 以“飞地经济”增强园区韧性

成渝地区双城经济圈作为国家经济增长的第四极，为建设川渝化工圈提供了有利条件，其他“飞地经济”实践中碰到的顶层设计不完善、发展模式不合理、利益分配机制不稳定等困境[15]在国家统筹支持下有望得以突破，通过国家循环化改造、节能减排、绿色发展试点示范等政策支持，使企业获得税收优惠、财政补贴、贷款贴息等“真金白银”的实惠。在联产耦合模式构想下，充分挖掘各主导产业的价值链，构建诸多副产品链作为“增柔剂”，发挥工业生态系统的“补偿”与“替代”功能，形成持续的内生动力，增强园区韧性。

4 结论

构建化工园区作为载体发展循环经济具有独特优势和必要性。本文系统分析了现有化工园区循环经济培育模式及其特征，结合四川化工产业评析，认为四川化工借助国家成渝地区双城经济圈建设重大部署唱好“双城记”，联手打造内陆改革开放高地，积极参与国内国际经济双循环势在必行。通过探讨联产耦合循环经济模式、硅产业园区构想案例分析和园区支撑系统构建等，对后期建设联产耦合循环经济模式的化工园区提供了理论和实践借鉴。