基于循环经济的硅产业发展模式研究

曹韩

（德宏师范高等专科学校经济管理系，云南芒市 678400）

基于循环经济的硅产业发展模式研究

曹韩

（德宏师范高等专科学校经济管理系，云南芒市 678400）

云南省拥有丰富的硅矿资源，科学、可持续发展硅产业已成为云南省工业发展的重要方面。传统的硅产业属高耗能、高污染产业，在获得经济利益的同时，给生态环境带来了严重的影响。随着云南省新型工业化道路的确立，硅产业的发展面临重大变革。发展硅产业要建立在循环经济的模式下，要尽可能地减少环境负荷。运用循环经济理论，对当前云南省硅产业发展过程中存在的问题进行分析，并借鉴硅产业发达地区的经验，对云南省建立循环经济模式下的硅产业链提出建议。

云南省；硅产业；循环经济；产业链

2010年，云南省的生产总值突破7 000亿元大关，达到7 220.14亿元，同比增长12.3%。人均GDP达到15 749元，比上年增长11.6%。云南省正处于工业化、城市化加速发展阶段，同时也进入了资源紧缺、环境污染和生态保护压力巨大的时期，硅产业正是在这样的背景下所被关注。云南省是我国最大的硅铁生产基地，2007年全球硅铁生产量为200万t，中国产量为120万t，是全球最大的硅铁生产国，云南省硅铁产量为25万t，居中国之首，并居于全球之冠〔1〕。硅产业已经成为云南省工业发展的重要亮点，西部的保山市、德宏州、怒江州等地区硅产业已成为当地经济发展的支柱。

但是，相对于国内外硅产业成熟地区的发展，云南省硅产业则处于技术落后、设备陈旧、产业链不完善的状况，急需解决中高端产品产能低（部分高端产品产能为零），产业类型主要集中在初级加工领域，以及研发能力不足和高耗能、高污染、高排放的问题。

同时，如果延续目前云南硅产业为代表的传统粗放型的经济增长模式，依靠高耗能、高污染支撑云南省经济发展，不仅资源难以为继，环境也将不堪重负。唯有发展循环经济，切实构建节约型增长方式（以集约性、循环性、清洁性为主要特征），走新型工业化道路。

一、循环经济相关内涵及研究现状

根据生态学和系统论的观点，经济系统被看作是一个可以从生态系统中获取自然资源，进而支撑社会、经济和环境发展的一个体系。整个体系各部分相互作用，各自循环，以保证各部分之间物质、能量和信息的交流保持着一种动态的平衡。这样的平衡是实现人与自然、科学与社会和谐发展的纽带。进入21世纪，这样的纽带正遭受工业文明的破坏，人类不得不深刻反思和重新审度“现代化”的生产方式、消费行为、价值观念和科学方法。在这样的背景下，产业生态学、循环经济理论相继出现。

20世纪80年代末，N.Gallopoulos等人从生态系统的角度提出了“产业生态系统”和“产业生态学”的概念。1991年，美国国家科学院与贝尔实验室共同对产业生态学的概念、内容和方法以及应用前景进行了全面、系统的总结，认为产业生态学是研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程，组织管理体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学，其兴起包括了循环经济学、景观生态学、人类生态学、系统生态学四大理论〔2〕。产业生态学涉及三个方面，宏观上，它是国家产业政策的重要理论依据，即围绕产业发展，如何将生态学的理论与原则融入国家法律、经济和社会发展纲要中，以促进国家及全球尺度的生态安全和经济繁荣；中观上，它是部门和地区生产能力建设及产业结构调整的重要方法论基础，通过生态产业将区域国土规划、城市建设规划、生态环境规划和社会经济发展规划融为一体，促进城乡结合、工农结合、环境保护和经济建设结合；微观上，则为企业提供具体产品和工艺的生态评价、生态设计、生态工程与生态管理方法，涉及企业的竞争能力、管理体制、发展战略及行动方针等。

循环经济理论是产业生态学发展的基础理论之一，是基于循环生态原理运行，并按系统工程方法组织的具有高效的资源代谢过程、完整的系统藕合结构及整体的、协同的、循环的、自生功能的网络型、进化型复合生态经济〔3〕。20世纪60年代末由美国经济学家鲍尔丁提出，并在90年代正式形成理论体系。影响力较大的有美国的莱斯特·R·布朗《B模式：拯救地球延续文明》把循环经济模式定义为A模式（强物质化）和B模式（减物质化）两种模式〔4〕；德国的伍帕塔尔认为，必须提高资源生产率来发展循环经济等等。

我国学者对于循环经济的研究开始于90年代末，其中最具代表性的是诸大建，在其论著里不仅总结了国外生态效率，生态产业园区、静脉产业等思想，同时提出了我国建立循环经济思想对于可持续发展的意义。在这之后的张颖、张思锋等一大批学者，基于我国国情开展了循环经济的理论与实践的不同角度和不同程度的研究〔5〕。目前，关于矿产循环经济的研究还是较少，主要集中在铁矿资源和钢铁生产方面，而专门针对硅产业的循环经济模式的研究几乎为空白。

二、矿业循环经济理论基础

循环经济是物质闭环流动性经济、资源循环经济的简称，是以资源的高效利用和循环利用为目的，以“减量化、再利用、资源化”为原则（3R原则），以物质闭路循环和能量梯次使用为特征，按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济活动〔6〕。根据系统论、生态学、经济学的原理，充分利用自然资源，同时不过度开采资源，使自然与人类的关系得到协调，保障人类社会的发展同环境的保护得到和谐发展。循环经济的特点可以概括为：物质以网状循环的方式进行运动，在资源开发和利用的过程中追求科学化的管理和经营，降低开采度，同时尽可能地提高利用率；在环境承载力方面，追求低排放，使得经济的发展同环境保护协调统一。

矿产资源可持续发展是指人类对矿产资源的开发利用，既满足经济社会发展的需要，又不对人类生存的环境与生态、健康与生命造成不能容忍的破坏；既满足当代人对矿产资源的需求，又不对后代人满足其需要的能力构成危害。其基本内涵是以科学、合理地开发矿产资源为目的，以努力协调好人类与矿产资源的关系为形式，以十分珍惜和充分、合理利用矿产资源为手段，从兼顾各代人利益的角度考虑矿产资源的跨代、跨区配置问题，满足各代、各区人类的共同需要，实现资源共享〔7〕。

矿业循环经济是指在开采矿产和加工生产矿产品的过程中，根据循环经济的模式，在勘探、采选、冶炼生产、初加工、深加工、消费等过程中形成一个构成闭环的物质流动，在这个循环里面同时叠加了相应的信息流、能量流，并最终通过商流得以实现经济利益最大化。矿业循环经济的核心是矿产资源合理有效的开发和利用。相对于传统的矿产资源的开发和利用，循环经济模式下使得资源处于一个闭环的运动状态，经济的发展由链条转变成了环状〔8〕8。矿产资源循环利用的模式见图1〔8〕10。

图1 矿产资源循环利用模式

三、云南硅资源综合开发利用现状分析

（一）硅资源综合开发利用现状

地处中国西南地区的云南省，水电资源极其丰富，丰水期电价成本优势明显，是适宜大力发展电冶工业的地区。云南省的硅藏量应有30×108 t以上，以现有年开采量26×104 t计算，尚可开采11 538年〔9〕。主要分布在大理、保山、怒江等地，且硅矿纯度高，杂质少，属高品位矿藏，开采价值极高。根据中国有色网公布的数据，2011年云南省硅厂达到68家，金属硅产能将达到125万t，占全国总产能的35%；其年内产量或达70万t，占全国总产量的45%以上。目前，云南金属硅生产企业的炉子型号主要以12500 kva为主，数量在100台左右；剩下小型冶炼炉有望在未来两年全部更新改造；当地也有不少12500 kva-25000 kva的大型冶炼炉。云南省金属硅企业产能分布情况见表1〔10〕。

表1 云南省金属硅企业产能分布情况

（二）硅资源开发利用存在问题

1.政策法规不完善

人类对自然资源的索求应当是有节制的，而约束向自然索求资源的行为应该是法律或者法规。政策法规不完善是当前云南省资源利用中最为突出的问题之一。资源综合利用的地方性法规的缺失，以及激励和约束政策的缺乏和不足，导致包括开采硅资源在内的行为得不到规范，地方政府以及企业各自为政，为了各自利益大肆开采；税收优惠政策的惠及面不宽，落实措施不力，导致部分资源综合利用高成本无法得到弥补，影响资源利用工作的推进；生产者责任延伸规章制度不健全，企业应负的环境保护责任、污染防治责任没有得到很好的落实。

2.产品单一，研发力量薄弱

根据云南省工业和信息化委的统计数据显示，2010年纳入统计的46户工业硅生产企业，共计生产硅产品28.1万t，产品主要是金属硅和铝硅合金。而国际上硅产业发达国家无一不把发展的重点集中在晶体硅材料、有机硅材料、高端石英晶体元器件等主要行业领域，其中半导体硅和太阳能硅以及有机硅材料是国际上硅产业竞相发展的核心，更是发展前景良好的产业类型。云南省硅产业起步晚，技术工艺落后，长期以来产品主要以金属硅为主，市场竞争力弱，导致整个产业规模小，企业无法做大做强，形成不了龙头企业。加之小企业在融资能力上的不足，研发能力上的薄弱，同行业之间缺乏技术分工与技术合作，同时业内存在重复研发、设备装置重复建设等问题。

3.生产要素“瓶颈”

云南经济社会发展水平相对滞后，高素质人才稀缺，加之云南硅产业发展层次相对较低，很难吸引高层次的管理人才、专业技术人才和高级技术工人。人力资源的匮乏，在很大程度上制约了产业发展。

从资本资源看，云南省金属硅及相关材料生产的中小企业客观上存在着因地质勘探不准确给投资企业带来的技术性风险，国际国外市场供求关系变化给投资项目带来的市场性风险，国家对高能耗污染产业限制政策带来的政策性风险等方面的投资风险，使投资主体投资信心不足。金融机构对中小企业信贷的“边缘化”以及众多硅生产企业远离上市公司准入门槛的现实，使其难以摆脱“贷款难、融资难”的困境〔11〕。

从产品能耗和资源利用率来看，2010年云南省工业和信息化委关于工业硅企业资源能源消耗情况的通报显示：单位产品冶炼平均电耗13 465 kWh/t，高于国家规定的限额值；单位产品平均综合能耗3 463.9 kg标煤/t，略低于限额标准；全省平均单位产品消耗硅石（折纯）3.14 t/t，共有14户能耗超标企业被黄牌警告〔12〕。

此外，电价仍占多晶硅生成成本的1/4，随着各地电能并入南方电网，电价均有所提升，势必提高硅产品的生产成本。而目前部分硅企业在生产过程中使用了大量的木炭作为还原剂，不仅破坏了大量森林植被，所产生出来的废气、废渣、废水给环境造成了巨大的污染，一旦相关政策的落实，使用替代品作为还原剂，无疑将增加生产成本，加重企业经营负担。

4.市场风险问题

随着全球经济状况的恶化，各国对光伏产业的投资热度将会降低。反观国内现在有10多个省市50多家企业在建和筹划上马多晶硅项目，截至2011年全国多晶硅总产能超过11万t。但是，2011年国内光伏产业整体面临较大的库存消化压力。其中，受欧美终端光伏市场下滑直接影响的中下游硅片及组件企业，从第三季度开始出现了亏损，其第四季度将很可能出现减产甚至停产，由此而及，上游多晶硅订单低价出售以较少损失的概率较大，这使得第四季度多晶硅市场价格有可能会雪上加霜。因此，多晶硅企业将整体面临利润理性回归，而为确保利润稳定，只有通过技改降低成本，提升市场竞争力。

四、云南硅产业循环经济发展分析

（一）硅产业循环经济的动力模型分析

云南省硅产业发展长期处于产业链的最底部，市场利益各方不愿暂时性地减少既得利益，使得整个产业的发展举步维艰。面对全球高端硅材料需求的日益增加，云南省硅产业处在尴尬的境地。首先，一方面是传统金属硅市场的利润严重缩水，企业必须要提升产品质量和档次，却发现无能为力；另一方面，长期粗放型的开发资源，已经使得环境承受了巨大的压力，随着国家产业政策的调整，硅企业被迫处在变革的前沿。采用硅产业循环经济的模式，是解决云南硅产业尴尬境地的有效方法。

硅产业循环经济发展的动力是由市场需求所决定和提供的（见图2）。而市场的需求来源于整个社会，有市场需求就会有竞争的存在，这种竞争是技术、资金的推动力，同时也是政府行政规范的驱动力。

图2 硅产业循环经济的动力模型分析

（二）硅产业循环经济模式分析

杨晓勇、崔彬等认为，矿业循环经济主要有三种模式：单个矿业企业（或矿业集团型）、矿业生态园区和社会大循环模式〔13-14〕。云南省要发展循环经济下的硅产业，着重点同样是这三个方面。其中单个矿业企业（或矿业集团型）是企业内部的循环，是循环经济在微观层次的基本表现形式，硅生产企业不仅要将生产过程中所产生的废料进行收集，防止对环境造成污染，还要对收集后的废料采用适当的技术手段进行处理。对废气、废渣、废水等物质进行过滤和回收，不仅减少了污染，还可以节约成本。在建设以硅产业生态园的过程中，围绕企业生产过程中产生的不同产物（包括废料）进行企业间的耦合，组成企业网络，在这个网络里实现信息、能量、原材料、废料的有机流动，处在网络里的各个企业不仅存在着竞争的关系，同时也存在着相互依存的关系。同时要强调从全社会的角度出发，以节约资源需求，减少浪费为基础，提高资源的二次回收利用率和循环利用率，最终达到减少环境污染，寻求人类与自然和谐发展的根本目的。

（三）产业链模式的构建

硅产业链模式的构建应当根据当前国内外硅产业的发展趋势，结合云南省硅产业发展的实际情况，同时要兼顾环境和资源的承载能力。虽然目前云南省硅工业主要集中在工业硅的生产上，对电子级硅材料、太阳能光伏硅材料以及相关产品的生产还处于空白，但是未来硅工业的发展必定是要朝着高尖端方向的，所以在构建未来硅产业链的模式时要紧紧围绕在电子级硅材料、太阳能光伏硅材料以及光伏产业配套产品的研发和生产上〔15〕。

本文借鉴四川省乐山市硅材料及光伏产业发展规划中硅产业链模式，提出构建硅工业产业链。乐山市是我国国家硅材料开发及副产物利用产业化基地，仅2008年硅材料产业集群实现主营业务收入69.6亿元，其中多晶硅产量1 230 t。2009年上半年多晶硅产量943 t，同比增长139.34%，预计到2020年将形成3.5万t的多晶硅生产规模。从资源要素上看，乐山同云南大部分地区有着相似的地方。首先，水资源丰富，适宜发展电冶工业。乐山市多年平均地表水资源量为123.18亿m3，而云南省保山、大理、德宏等地平均地表水资源量均超过130亿m3。其次，硅矿储藏丰富。2007年，乐山市工业硅年生产能力达9.2万t，而云南则达25万t。第三，地形地貌、环境特征相似。均属于山地丘陵地区，森林覆盖率均超过50%，植被种类丰富。除此之外，乐山市硅产业在很多方面值得云南省借鉴：①技术、人才独具优势，科技创新体系基本形成；②区域资源和相关产业配套优势突出；③核心技术攻关和综合利用日趋完善；④硅材料产业基础好，示范作用突出；⑤硅材料企事业单位相对集中，聚集效应明显。

基于以上因素，可以充分借鉴四川省乐山市硅产业发展的经验，构建适合云南省发展的硅产业产业链。

第一，构建电子级硅材料和太阳能光伏硅材料产业链。电子级硅材料产业链的构建依循的路径为：工业硅—电子级多晶硅—单晶硅—硅片—硅外抛光延片—硅半导体器件—集成电路产业链。太阳能光伏硅材料产业链构建依循的路径为：工业硅—太阳能级多晶硅—单晶硅及切片—太阳能电池片及组件—太阳能发电设备—太阳能民用产品产业链。

第二，硅化工循环利用产业链。形成“四氯化硅（生产多晶硅的主要副产物）—气相白炭黑、有机硅单体—硅橡胶、硅油、硅涂料、硅活性中间体以及四氯化硅—光纤级四氯化硅—光纤预制棒—光纤—光缆”双产业链。

第三，硅材料及光伏产业配套生产设备制备制造产业链。目前，国内外建设大功率光伏并网发电系统集成设备的重点是并网系统、平衡部件、逆变器、光伏控制器和蓄电池等集成系统。太阳能光伏电池生产用各种电极浆料、组件制造中的封装材料（如EVA热熔胶、TPT膜、铝型材边框、接线盒等）及激光切片机。此外，石英陶瓷坩埚等多晶硅生产配套设备也是需求量较大，生产技术难度高的生产容器。

五、结论

长期以来，云南省硅产业主要依靠丰富的电力，生产高耗电的电冶产品，并且受到电炉容量小、台数多、产品单一、生产企业多而分散的困扰，使得云南硅产业一直处于典型的粗放型发展阶段。不仅生产效益不高，而且给环境带来了严重的影响。本文依据循环经济理论，对硅产业循环经济动力模型的分析，认为市场需求是改变当前硅产业现状的动力；云南省要发展循环经济下的硅产业，应在单个矿业企业（或矿业集团型）、矿业生态园区和社会大循环三个模式下，三者缺一不可；并通过对四川省乐山市硅产业发展的借鉴分析，提出建立适合云南省发展的硅产业产业链。

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〔13〕杨晓勇.硅产业链及循环经济〔J〕.有机硅材料，2009，23（4）：220-224.

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（责任编辑 杨朝霞）

Recycling Economy Based Silicon Industry Development Model

CAO Han
（Department of Business and Management,Dehong Teachers College,Mangshi,Yunnan 678400,China）

Silicon resource abounds in Yunnan Province.A scientific and sustainable development of silicon industry has become an important aspect in the industry development in Yunnan.Traditional silicon industry which is highly energy-consuming and polluting has caused devastating ecological problems while gaining economic profits.With the establishment of new industrialization road in Yunnan,the development of silicon industry faces great challenges.Silicon industry should be developed under a recycling economy pattern with decreased environmental load.The paper,applying recycling economy theory,analyzes the existing problems,uses developed areas for reference and proposes suggestion to the establishment of silicon industrial chains under the recycling economy pattern in Yunnan.

Yunnan Province;silicon industry;recycling economy;industrial chain;

F427：F062.2

A

1672-2345（2012）07-0025-06

云南省教育厅科研基金资助项目（2010C002）；德宏师范高等专科学校校级课题（DSK201002）

2012-02-14

2012-05-04

曹韩，讲师，主要从事产业经济学研究.