生态工业园在我国旱区经济发展中的多重辅助功能探析

◇新疆科技学院经济学系 蔡玲松 王 晨 祖拉提·力提甫

本研究从生产要素资源集约利用视角，阐述了生态工业园对我国缺水旱区所具有的多重生态服务功能，分析了各种工业园的资源节约和生态保护作用，实现生态工业园对农业产业和区域绿化的生态功延伸服务，并归纳提出了旱区生态工业园的三大辅助功能：一是形成以生态工业园为基地的资源利用集聚区；二是通过集约利用扩展有限生产要素资源、特别是水和能源资源的承载规模；三是生态工业园对周边农业延伸的生态服务功能。这三项功能对我国旱区在有限能源和水资源以及环境修复能力条件下，发展区域经济具有重要意义。

正确处理旱区经济发展与有限资源利用的关系对我国许多地区、特别是西北干旱地区来说十分重要。由于经济发展对实现区域性脱贫、提高居民生活水平意义重大，而发展经济首先要发展工业经济，从而导致工业生产的环境和资源外部效应。这就要求发展工业经济的同时努力减少生产要素资源、特别是水和能源资源的消耗，减少污染排放、保护脆弱生态环境。我国很多旱区年均降雨量小于100毫米、部分极度旱区小于50毫米，这些地区用水主要依赖每年五至九月可用量仅有60%至80%的山上雪融水。由于不少旱区节水和节能工作滞后，资源粗放利用现象严重，区域性水资源超采量达到可用量的20%以上，致使地下水位下降、水质变差。这对依赖地下浅层蒸发水存活的地表植被、特别是沙漠植被造成了破坏性影响[1]。

这种现象引起了我国专家高度重视，对该领域的研究也扩展到区域环境、区域生态、人口经济和资源承载力等相关领域，研究内容也在不断改进和发展。目前我国学者对旱区问题的研究主要集中于工业生产要素资源的集约、循环和节约利用方面，构成了贯穿经济发展、资源节约和生态保护综合性研究。研究表明我国旱区、特别是西北旱区所占面积大，但可供人们从事农业和工业生产的绿洲化土地却很有限。由于这些旱区大多伴随沙漠气候影响，例如新疆南部和东部地区受塔克拉玛干沙漠影响较大，其生态状况相对新疆北部更加脆弱。研究证实，旱区对重要自然资源的粗放利用和过度开发，不仅造成资源浪费，还导致工业经济发展的巨大环境外部效应，生态环境受损严重。

旱区经济发展的实践表明，如果工业、农业、资源和环境失去协调性、独立发展，将直接导致资源浪费和环境破坏，区域经济的协调发展十分重要。旱区生态工业园的建设能够抑制经济发展存在的诸多资源环境问题，资源的集约和节约利用方式实现了有限水资源、能源资源和其他原料资源的高效利用，使资源循环利用、延长资源利用寿命，形成难以替代的资源节约优势，等效扩展了资源承载规模。资源集约利用可大幅度降低工业的生产环境外部效应，将其环境和资源负荷降到最低，构成旱区经济的科学发展途径。因此，本文以旱区生态工业园的多重实际功能为研究对象，为我国旱区经济发展提供理论参考依据[2]。

1 旱区生态工业园的内部构造与功能

1.1 旱区生态工业园的概念

旱区生态工业园与常规生态工业园的区别在于能源和水资源以及生态环境自净能力的约束较强，资源集约和节约功能更强。旱区生态工业园由制造类企业和服务类企业组成，形成资源循环利用和生态优化的生产区域。区域内成员共同管理和经营环境和经济问题，从而使环境、经济和社会效益最大化。其目的在于增加经济效益的同时，将企业环境外部效应降到最低。实施方法有绿色生产、资源节约、污染防治和企业生产耦合以及基础设施建设等。旱区生态工业园不仅要具备上述条件，还应具备生态外延服务功能，构成生态健康前提下的绿色工业生产过程。图1表示旱区生态工业园的基本构成。

适宜企业的选择是重要环节，其生产将形成生产链的某一部分。生态工业园区的综合系统包括原料、能源和水资源以及信息控制四个主要结构，这是生态工业园区的基本集成系统。技术服务将改进后的技术融入到集成信息系统中，形成共享平台。工业生产的生态体系构成是企业生产优化组合的结果，资源的集约利用使其非常适合干旱和极度干旱地区发展工业。在估算生态工业产生的生态效率时，绿化价值计算公式可作为重要参考：

图1 生态工业园区和生态系统的基本形成

其中，VGPV为生产的绿化价值，VTPV表 示生产产生的总绿化价值，WR就是由权重（体积）和常数转换而来的资源价值之合，VLEV是由国家标准的环境内在价值所确定的环境损失值[3]。

1.2 旱区生态工业园环境外部效应与资源集约效益

（1）环境外部效应。环境外部效应是指在实际经济活动中，生产者和消费者的活动给其他生产者或消费者带来的非市场条件下的环境效应。这种效应可能是有益的，也可能是有害的。有益的效应被称为对周围环境的正外部性，有害效应被称为负外部性，它增加了外部环境的负荷和成本，对周围环境不利。生态工业园区可以有效降低排放量，从而减少对外部环境的负面效应，因此生态工业园良好的资源循环利用系统可能对外部环境有积极的效应。生态工业园生产过程中资源节约价值可以作为判断园区生态率的重要参考指标，式（2）表示资源节约价值：

式中，VEF表示生态工业园产生价值，woi和roi分 别为无生态工业园时的生产过程中，第i类资源价值权重和资源价值，weoi和reoi为 生态工业园生产状态价值。

（2）资源集约效益。这里最重要的标准是在规范经济指标条件下形成集约化、循环利用的生产工艺流程。对于干旱地区而言，目标是实现能源和水资源、劳动力、资本和技术的集约和节约利用，而不是这些资源的独立和非循环利用。目前的应用实践充分表明，旱区生态工业园在这一方面发挥着难以替代的重要作用，通过集约和循环利用来节约了大量能源和水资源。资源节约效率是检验生态工业园节约效益的重要参考指标，各种资源计算类似，可用式（3）表示，其中能源资源可表示为：

式中ΔESE表示生态工业园节煤量，其正负值分别表示节能和不节能。WEi和VPi表示第i期的标准煤耗量和产值，VP(i-1)和WE(i-1)为i-1期（即前期）的标准煤耗量和产值。式（3）可表示了单位产值煤炭消耗量之差，与VPi的 乘积结果给出了两期标准煤节约总量；式（3）可用于评估各类资源和各类工业园的节约效益。

（3）生态工业园对旱区经济建设的多重辅助功能。各类生态工业园在旱区经济建设中发挥着积极的作用，生态工业园区的运行模式是引导区域性产业发展的主要模式，也成为区域工业经济发展的龙头。旱区生态工业园区的优势主要体现在以下四个方面[4]：

一是促进地方经济发展。生态工业园能够将当地所有与经济发展相关的主要因素集中于生态工业园区的生产过程中。园区产品种类和生产方式的定位和多重延伸服务的功能可以有效地解决区域内许多棘手、甚至多年来难以解决的顽固性问题，例如有限资源的约束对区域经济增长的影响，以及经济发展滞后导致的区域性贫困等问题，从而促进地方经济的发展。

二是节约生产要素资源。旱区工业园区、特别是生态工业园，极大地迎合了政府长期以来倡导的节约资源发展经济的政策，因此得到了地方各级政府的大力支持。生态工业园对资源的节约相当于延长了资源利用寿命和资源承载规模，生产过程节约的重要资源可以用来进一步扩大当地的工业和农业发展，不仅实现了生产要素资源利用效率最大化、而且有效改善了区域生态环境。图2表示生态工业园的资源节约功能。在自然环境下，生态工业园是一个生产产品的整体，通过资源循环利用实现链型生产过程，通过资源循环利用减少排放，上游企业的排放物可能成为下游企业的生产原料。

图2 生态工业园在生产中废物回收利用示意图

三是惠顾其他行业经济发展：生态工业园区把工业和农业生产有机结合起来，形成共同发展平台。从各产业高度独立运行转变为协调运行模式，园区生产链的延伸能够惠及其他乡镇企业和农业商品的需要，形成整体发展格局。生态工业园区的同区域合作功能能够更加直接和稳定形成惠顾，其效果也更加明显，这种发展方式很符合当地的实际需要。产业关联度是评估生态工业园对其他行业回顾程度的重要指标，可用式（4）进行表示：

其中C为产业关联常数，S为生态工业园对莫以行业可供给的产品数量，L为实际能够得到的产品数量；式（4）也可用于产业链供给关系[5]。

四是促进旱区城乡一体化建设。旱区生态工业园迎合了当地城乡一体化建设，条件容许情况下，生态工业园的位置可以设置在人口集聚区、城镇和人口众多的大型村庄附近，这种方式称为集中式生态工业园。这样的选址不仅可以促进当地就业，还可以为热能的循环利用提供条件，更有可能形成生态工业园生态建设的延伸服务。这对于生态脆弱旱区、特别我国西北部干旱和极度干旱地区能够产生巨大的综合效益。图3为生态工业园所形成的城乡建设示意图。

图3 生态工业园所形成的城乡建设示意图

上图展示了旱区生态工业园连接城乡之间区域的实际状况，事实上形成了城乡混合型生产和生活区域，扩展了城市模式的建设格局，连带形成了加快城乡建设的辅助功能。图中双箭头表示企业间的产品和生态关系，虚线表示企业与生活区和生态区之间的生态联系；生态工业园的新生活区功能可以惠及职工及其家属生活，极大方便了园区职工的工作、提高工作效率。在水资源配置能力满足的条件下，较大旱区生态工业园可以形成综合服务体系；包括教育、医疗和娱乐等方面的服务功能，构成绿色生产和高质量生活的整合体[6]。

1.3 旱区生态工业园对资源承载规模的库扩展效益

由于设计中纳入节约资源的使命，旱区生态工业园能够使有限自然资源得到集约和节约利用，由于资源利用效率的提高节省这部分资源可以等价认为对生产要素资源承载规模的扩展。这种扩展效应包括水资源承载规模的扩展，这在旱区、特别是极度干旱地区具有重要现实意义。

（1）生态工业园资源承载规模扩展功能。扩大生产要素资源承载规模是保证资源供给潜力最大化的重要途径，在目前的生产工艺条件下，旱区资源利用率较低，因此资源节约空间较大。例如在农业水资源利用中，如果采用滴灌和喷灌可分别节约30%～50%的水资源，目前很多地区把农业灌溉水的节约列入年度发展计划中。在实际应用中，可以利用式（5）描述区域性某类资源的利用现状常数：

式中，KCES为现状常数，QNRW为 该区域某类资源的自然储备量，QTUW为某个产业或某个地区的资源总消耗量。如果KCES的 结果等于1，则资源供给能力已达到临界状态，若大于1时则表示资源供给能力处于相对安全状态，如果小于1则说明资源供给能力处于不安全状态。式（5）同样可应用于其他各类生产要素资源，并根据资源类型、周边环境，特别是经验来确定现状常数与安全程度。例如；对干旱和极度干旱地区水资源现状常数的应用为例，KCES=1.3就表示已经处于限制状态，30%的水资源要作为安全裕度给予保留，使相关区域生态得以维系，避免每年过度开采引起的环境破坏。因此，在实际应用中，需要预先确定每种资源的供应限制；图4表示生态工业园区在节约资源和扩大资源承载规模方面的作用[7]。

在图4中，ΔW表示资源节约量，η 表示当前工艺水平下、单位产值的资源耗量，其商表示在确定工艺水平下、资源节约的总价值，是生态工业园的重要评估指标。图4分别说明了旱区没有生态工业园和引入生态工业园的情况下资源节约过程，传统生产方式相对独立、没有生产链的延伸，无法实现资源的节约和集约利用，资源节约量ΔW为零。例如旱区引入生态工业园后，水资源耗量差异可用式（6）表示：

图4 生态工业园扩展资源承载规模示意图

QEAW表示传统生产耗水QTCW与生态工业园生产循环用水QCWE形 成的差异，这部分水可用于扩大水资源对生产的承载规模，其中QEAW可能创造的产值表示为：

式中，r为水资源单位耗量的价值转换系数，VCV为水资源QEAW中 被有效利用部分（除去难以再循环利用的废水）所生产的经济价值。等式（7）可用于估算工业园各类其他资源的节约扩展价值。

（2）生态工业园能源节约功能。在旱区生态工业园的设计中，重点考虑适合当地生态资源和生产资源利用的合理布局，形成能源资源利用率的最大化。图5表示以电厂为主要目标的能源高效利用过程示意图；其连接系统上分说明；只要合理利用当地资源特点设计生态工业园生产布局，就能够使资源得到循环和充分利用，延长了资源利用寿命。在具体设计中，要求保证资源生产链贯穿整个工业园区的企业。例如，图5系统的生产涉及到农业、制造业、发电厂和化肥厂等。类似结构不仅节省能源，而且能够在有限水资源的条件下，利用节约水资源进一步扩大工业生产规模，实现了生产要素资源的优化利用，对我国西北干旱和极度干旱地区很适应[8]。

图5 以火力发电厂为主的生态工业园的节能功能

1.4 形成以生态工业园为依托的产业集聚区

在干旱和极度干旱地区，水资源的地理分布决定着当地居民、农业和工业的地理位置，这种现象是旱区的主要特点。结合干旱区域水资源、能源资源和生产原料等重要资源的自然分布，可以清楚地发现，人类经济活动主要是跟随水资源的自然分布而分布的。在有效利用水资源和其他资源方面，生态工业园建设虽然会在建设初期对水资源的需要较多，但建成后能够发挥重要经济作用。

（1）依托生态工业园区的产业集聚区概念。受干旱和极度干旱地区水资源自然分布的约束，生态工业园和园区生活新区需要就近设置采水点，旱区生态工业园及其产业集聚区的建设也要跟随水资源分布确定地理位置。生态工业园的建设除必须的内部结构外，还需要具有综合服务功能的外部配置，基本涵盖外部生态系统、服务型企业、生产辅助型工业企业和乡镇企业、外部生活区；由这些外部单元构成的区域可界定为工业集聚区。实际上这种产业集聚区的形式在我国（长沙黄兴国家生态园）和国外已经有较多的实际存在（丹麦卡伦堡生态工业园区产业集聚区），是一个以生态工业园为中心、具有多种生产、服务和生态功能的社会体系[9]。

（2）生态工业园对产业集聚区的延伸服务功能。由于生态化建设的需要，生态工业园的产业集聚区所属生活、农业和工业单元相互交叉配置，互为功能关联部分，其关联点可以通过生产链确定的最长资源寿命、由关联度数学公式量化确定，从而形成生态工业园与产业集聚区间的量化关联，其值大小说明关联紧密程度。生态工业园与产业集聚区具有独立小社会的多种功能，其扩展结构包括市政、企业、农业、农场和其他辅助工业；其中生态系统产品是园区生活和生产所需产品，这种就近生产就近消费模式可节约运输成本和运输能耗。生态工业园的延伸服务功能所体现的生态保护、资源集约、经济效益和社会效益在旱区未来发展中是难以估量，这也是旱区和极度干旱地区经济发展的未来方向。生态工业园对产业集聚区的延伸服务效益可通过式（8）和（9）加以描述，在传统生产体系中相对独立的资源利用计算模型为：

式（8）分别表示消耗的总资源量WTC和所消耗总资源的价值VTC；分别代表了各种消耗资源w1，w2…wn和相应的资源价值w1r1，w2r2…wnrn；其中r代表某种资源的单位价格，这个产生系统的有害排放物需要通过环境自净吸钠，形成环境负荷。引入生态工业园后的资源消耗模型如式（9）所示：

式（9）中各项代表的意义与上述式（8）和式（2）基本相同，但(9)适用于解释一个社会形态的大型生态系统；其中Δwcs为 生态工业园引入后所节约的各种生产要素资源，wac为资源节约量，VAC为 所节约资源的价值。

（3）生态工业园对周边农业的延伸服务功能。生态工业园区的另一个重要功能是服务于旱区农业，实践证明生态工业园区的农业服务功能对区域农业发展具有重要推动作用，对旱区农业的拓展服务主要包括以下几个方面：①基于生态工业园生产循环水的农村地带生态环境绿化服务；② 基于生态工业园热排放的农业大棚经济作物规模化生产服务；③基于生态工业园热循环水的农村生活区域供热；④基于生态工业园建设的社会效益；主要体现在农民就业等方面。

对于干旱和极度干旱地区而言，在生态工业园建设中，可以根据情况进行新型生态工业园，也可以根据当地实情，有计划地将常规工业园向生态工业模式转型，这对农村及其周边地区的生态化建设具有重要的现实意义。图6展示了以生态工业园为依托的绿色经济体系，从企业生产的资源节约和循环利用层次到绿色经济体系的形成，这个体系使公共利益从企业扩大到周边农村及其社会区域，减少资源利用过程的废物排放量，是服务于旱区生态的典型构成方式[10]。

图6 基于生态工业园的依托型绿色经济体系

2 结语

本研究的结果表明，生态化工业园在旱区、特别是在极端度干旱地区可以发挥重要作用，在节约生产要素资源方面作用明显，因此生态化工业园模式可以作为发展旱区地方经济的一种有效途径。然而，与生态工业园的重要性相比，该领域的理论研究还比较薄弱，有必要对生态化工业园进行深度和系统的研究，这是课题组下一个研究目标；最终目的在于生态化工业园在我国西北和新疆其他旱区得到建设和发展。