基于SD模型的煤炭资源富集区转型发展路径仿真及对策研究

薛 阳，秦金山，冯银虎，郝晓燕

(内蒙古工业大学 经济管理学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

能源资源是一个国家或地区经济持续健康发展的动力保障。煤炭资源作为我国的主体能源，在我国能源消费结构体系中居于主导地位。煤炭资源的开发利用对国家能源消费体系结构优化和转型发展路径的探索现实意义重大。尽管各类新型能源作为辅助能源不断发展，但以煤炭为主体的能源消费结构作为我国资源禀赋的重要特征，在今后较长时期内难以根本扭转，其他能源形式也难以完全替代煤炭资源的战略地位。内蒙古是我国重要的煤炭资源富集区，煤炭探明储量逾8000亿t，每年为全国提供了四分之一的煤炭产能，是我国重要的煤炭工业基地和煤炭产销第一大省区。2017年以后全区煤炭产能呈现恢复式上升，2019年全区煤炭产量达到10.9亿t，占全国产能的比重达28.31%。煤炭产业在内蒙古国民经济体系中居于重要地位，不但为区域经济社会发展注入了强劲的动力，而且也对保障国家能源安全发挥着十分重要的作用。内蒙古煤炭产能在经历了“黄金十年”的快速提升之后，在供给侧结构性改革等政策推动下，全区煤炭产业发展进入深度调整时期。煤炭产业表面上快速发展的同时，还伴随着煤炭等化石能源的不合理开发、产业结构单一且“偏重”、生态环境破坏等不可持续发展问题，迫切需要对内蒙古煤炭产业发展转型升级问题进行思考，必须推动全区煤炭产业转型升级，走出一条煤炭资源富集区转型发展之路。

1 相关文献基础与综述

资源富集区转型发展需要一系列引导性的调控政策来实现，而制定转型策略的前提是对区域转型发展问题本质充分的认识。现有研究围绕资源富集区转型发展具体实现方式探索、“资源诅咒”现象及其突破以及区域协调发展问题等形成了一系列研究成果。

1)资源富集区转型发展的实现方式。加拿大经济学家David J.Rapport和Anthony Marcus Friend提出了“压力-状态-响应”(PSR模型)，后来加入了“驱动力”和“影响”两个因素形成DPSRI模型，用于研究转型发展问题的框架体系[1]。Joseph Huber运用工业生态学理论，探索了如何通过改善环境绩效，提高工业对经济的适应能力，以实现工业的转型发展[2]。薛阳等以内蒙古为例，对我国北方煤炭资源富集区生态承载力进行了定量测度[3]。

2)“资源诅咒”现象及其突破。Sachs J D和Warner A M、Sachs J D和Warner A M等学者进行了实证检验，验证了“资源诅咒”现象的存在并指出了其中原因[4，5]。Harding T和Venables A J研究了“荷兰病”现象，即部分中小型国家或经济体的矿产资源出口和加工等初级产业的繁荣发展可能导致其他产业陷于停滞[6]。孙青林等认为处于成熟期发展阶段的煤炭资源型城市的转型发展关键在于尊重发展规律，处理好能源基地与综合型城市的发展关系[7]。

3)资源富集区域协调发展。CAI etal.在比较研究了生态城市、绿色城市、可持续城市等类似概念的基础上，认为其本质具有一定的相似性，并且都受到发展方式的深刻影响[8]。张洪潮等研究了煤炭资源富集区与煤炭产业集群经济耦合效应，并指出产业集群与区域经济的耦合不仅表现在两个子系统之间的耦合协调程度，还表现在协调作用下的系统耦合效率[9]。张新林等运用DEA方法测度了不同区域煤炭资源流动效率，并构建了流动效率与产业结构关系的耦合协调度模型，揭示了煤炭资源流动效率与产业结构的耦合及协调关系[10]。

总之，煤炭资源富集区转型发展问题历来为各级政府和学术界重视。本文研究的边际贡献在于，运用区域系统建模的思想，研究煤炭资源富集区转型发展的系统结构特征，系统要素作用关系及多情境条件下的系统发展规律。同时，本研究通过系统建模揭示系统运行机制，明确转型发展路径及政策选择，较好地克服了传统还原论思想研究复杂性事物时，将其简单分割致使信息损耗而造成的失真问题，更充分地凸显研究对象的本质特征，揭示其内在作用机理并将之可视化呈现。

2 系统动力学模型建立

2.1 系统边界的确定

文章研究系统边界为包括内蒙古辖区各盟市。系统时间边界为2009—2028年，考虑到统计数据滞后性，将2009—2018年设定为检验期，2019—2028年设定为模拟期，时间步长设定为1年。模型预测所需数据来自《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《内蒙古统计年鉴》以及有关年度统计公报等，部分缺失数据采用插值法等方法处理。根据定义，煤炭资源富集区转型发展系统的内容边界为经济子系统、社会子系统以及生态子系统三方面内容。

2.2 因果反馈关系分析

通过对煤炭资源富集区转型发展的经济、社会及生态三大子系统中的变量及各变量间因果反馈关系进行研究分析，增加部分中间变量可以将煤炭资源富集区转型发展各子系统之间的因果反馈关系进一步明确为总模型因果反馈关系，以更好的解释影响因素之间的作用机制。该系统的总模型因果反馈关系，如图1所示。

图1 因果反馈关系图

2.3 SD仿真模型建立

构建煤炭资源富集区转型发展SD仿真模型，以测度模型所包含的测度指标为基础，涵盖了区域发展转型的经济、社会以及生态3个子系统。运用Vensim软件绘制煤炭资源富集区转型发展SD仿真模型流图，如图2所示。根据需要，建立SD仿真模型流图的过程中对系统边界之内加入部分相关辅助变量，使煤炭资源富集区转型发展系统反馈关系更加完善。其中，包含高速公路里程、城镇居民人均可支配收入、地方财政支出、GDP、年煤炭产量、城镇常住人口等6个水平变量，高速公路里程增等6个速率变量，城镇化率等34个辅助变量。

图2 系统动力学仿真模型

3 系统动力学模型检验与情境设定

3.1 模型有效性检验

根据模型有效性检验的需要，一般系统模拟结果与历史实际的偏差应当控制在10%以内。对所构建的系统动力学模型进行“降噪”的方法一般采用的是适当增加辅助变量或者调整优化既有变量关系的方式进行。选取2009—2018年GDP等6个水平变量误差保持在10%以内处于模型有效性要求的范围内，说明整体的仿真结果与实际情况具有较高的吻合度和一致性，因此可以确定本文研究构建的系统动力学仿真模型可以对现实系统的内部作用机制做出较为完整、可靠的模拟，进而达到对系统未来演变趋势的预测。

3.2 方案仿真情境设定

资源富集区转型发展路径探索是一个长期的发展演变过程。因此，本文对仿真情境的设定充分考虑检验期内调节变量参数的实际变化情况和差别化政策趋向。根据已有文献和专家建议，通过对内蒙古转型发展系统的详细考察，选定的GDP增速等8个调节变量进行组合设置，模拟四种情境下的仿真方案，对2019—2028年间区域转型发展的演变趋势进行动态仿真预测。四种情境下的仿真方案分别为经济优先型方案、社会优先兼顾生态型方案、生态优先兼顾社会型方案和协调发展型方案。本文研究采用的四种仿真方案调节变量参数设定和取值结果，详见表1。

表1 四种仿真方案调节变量参数设定和取值结果

4 政策模拟仿真结果

根据总模型SD流图，以内蒙古为例，分别从煤炭资源富集区转型发展的各子系统中选取关键评价指标代入系统模型中进行动态仿真模拟，比较四种仿真方案中关键指标的变化趋势，并对仿真结果进行分析。其中协调发展型仿真方案模拟结果，如图3—图5所示。

图3 协调发展型方案下经济发展转型仿真结果

图4 协调发展型方案下社会发展转型仿真结果

图5 协调发展型方案下生态发展转型仿真结果

5 最佳路径选择与政策建议

5.1 最佳路径选择

通过比较四种仿真模拟方案发现(表2)，模拟期内如果单纯采用经济优先型、社会优先兼顾生态型、生态优先兼顾社会型三种方案之一，会产生模拟期内区域经济差异的扩大或生态环境超载等区域转型发展的系统内部失衡问题，不利于资源富集区转型发展能力的改善和强化。协调发展型方案区域发展系统中经济增长呈现中高速水平，区域经济发展差距扩大问题得到了有效控制，区域基础设施和基本公共服务的提升明显，主要污染物排放增速显著下降，生态环境保护力度不断加大且成效显著。考虑到模拟期内不同发展阶段不同方案发挥作用的不同，从实际需要的角度出发，通过对不同方案进行对比分析，确定协调发展型方案作为模拟期内煤炭资源富集区的最佳路径。

表2 四种方案下2028年部分指标模拟结果比较

5.2 政策建议

根据前文研究，今后一段时期(模拟期)推动煤炭资源富集区转型的主要任务分为两个方面：①“补短板”，即着重补足产业结构、产业布局、经济效益等经济发展转型短板，基础设施一体化和基本公共服务均等化水平不高等社会发展转型短板，生态环境承载力超载等生态发展转型短板；进一步夯实经济社会发展的生态基础，初步形成转型发展的格局。②“促协同”，即在补足煤炭资源富集区转型发展能力提升“短板”的基础上，形成区域“经济-社会-生态”协调有序的互动发展格局。为此应明确以下政策措施：

1)“补短板”。区域转型发展强调了经济、社会、生态各子系统均达到较高水平。煤炭资源富集区转型发展转型“补短板”，要适应经济社会发展进入新常态的需要，加大科技创新对转型发展的贡献度，积极培育新动能、升级或淘汰旧动能，促进新旧发展动能转换。特别要针对转型发展中的痛点难点问题集中发力，处理好当前发展需要与长期发展潜力培育的关系，确保转型实现可持续发展。要注重完善基础设施和基本公共服务的供给，确保供给质量和数量的“双提高”，确保投入力度不断加大，适当引入社会资本以缓解财力支持不足的问题。要夯实煤炭资源富集区转型发展的生态底色，按照习近平总书记“两山理论”的要求，突破对中低端资源型产业发展的“路径依赖”，走低碳、绿色、生态转型发展之路。

2)“促协同”。影响煤炭资源富集区转型发展能力提升的因素往往具有历史性、长期性以及现实性等多重叠加，单纯的强调某一方面问题的解决往往不能满足区域整体转型发展的根本性需要。为此，要从区域“经济-社会-生态”系统整体转型发展的战略层面进行考量。具体而言，一方面，经济转型发展要优化经济子系统内部结构，改变产业结构“偏重”以及现代服务业发展不足的问题，实现经济发展过程的资源要素节约集约、生态环境和谐友好，从根本上解决经济发展与环境保护的对立。另一方面，经济发展和环境改善也为社会进步提供了重要前提。社会发展关乎民生福祉，特别是随着我国社会主要矛盾的转变，对于基础设施、基本公共服务供给提高更高要求，同时对于良好生态环境的期待也更加迫切。要通过社会子系统为经济发展转型营造良好的环境条件，降低经济发展交易成本，同时为生态环境的持续改善提供必要的基础设施支持等，不断夯实煤炭资源富集区转型发展的基础。