基于Ucinet软件的准格尔矿业生态工业园产业共生网络特征分析

吴尔希，王巧稚，柯丽华，周明洋，张萍萍(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430080；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉 430080)

矿业开采与加工是全社会物质资源流动的最大产业，也是固体废弃物和工业废水排放最多的行业，亟待发展循环经济，实现生态转型；另一方面，矿产资源的共伴生矿物，生产排放的固体废弃物、矿井水，开采占用的土地资源，以及大量堆放的尾矿，都有可再生利用的经济价值，具有发展生态经济的巨大潜力。矿业生态工业园是循环经济背景下的新型矿业可持续发展模式，其本质是以矿山企业为核心，应用循环经济、产业共生、清洁生产理念，使余热、废水、废弃物、副产品等富余资源在不同企业间再生利用，形成产业共生网络[1-3]。

以往针对这些矿业生态工业园的研究偏重于对产业共生情况的定性，欠缺量化分析共生网络结构特征，难以提出有效的循环化改造建议。 本文从社会网络分析法视角出发，借助Ucinet软件，对准格尔矿业生态工业园产业共生网络的整体网络密度、点度中心度和核心-边缘结构进行分析，识别产业共生网络中的核心企业以及网络中的薄弱点，为提升企业间的共生对接关系、加速园区的生态化转型提出了建议。

1 准格尔矿业生态工业园概况

准格尔矿业生态工业园主要包括以下企业：①2个露天矿(哈尔乌素露天煤矿、黑岱沟露天煤矿)；②煤炭洗选厂(神华准格尔能源有限责任公司选煤厂、哈尔乌苏露天煤矿选煤厂)；③煤矸石发电厂(神华准格尔能源有限责任公司矸石发电公司)；④氧化铝厂(位于准格尔旗大路煤电铝园区)；⑤炸药厂(神华准格尔能源有限责任公司炸药厂)等[2]。目前，准格尔能源集团各产业协作程度及产业共生体系趋向成熟，例如，煤矿产生的废土经过排土场的剥离可用于工业旅游项目；煤矸石发电厂产生的废水可用于露天矿除尘。图1为准格尔矿业生态工业园的产业共生网络。

图1 准格尔矿业生态工业产业共生网络示意图Fig.1 Industrial symbiosis network of Jungar mining eco-industrial park(资料来源：文献[2])

2 基于Ucinet软件的社会网络分析法

社会网络分析法是20世纪60年代以来社会学大师怀特等由数学中的图形理论推导出来的分析方法，能有效测量网络结构，是刻画网络形态、特性和网络结构的重要分析方法。从数据分析，确定网络结构，到归纳总结经验，其主体可以是个体、企业、独立组织或各种团体，而行为主体之间的关系纽带或联系是资源(可以是物质的，也可以是非物质的)传送或流动的通道，构建网络的关系纽带被看作是网络的“结构”，因此社会网络分析法是一种网络结构分析方法[4-5]。目前，该方法主要用于产业集群、城市群等社会研究领域。

在矿业生态工业园区和矿山企业之间的废热利用、废水梯级利用、副产品交换等物质能量流构成产业共生网络。本文结合社会网络分析法，对矿业生态园区的以下指标进行定义——产业共生网络密度、点度中心度和核心-边缘结构。

2.1 产业共生网络密度

产业共生网络密度为企业间实际共生对接数量与网络中最大对接数量之比，其表达式见式(1)。

(1)

式中：d(G)为产业共生网络密度；n为产业共生网络中企业的总数；i、j均为网络中的企业，但每一个企业都对应一个假定编号，j为网络中始终大于i企业编号的企业；rij指企业之间的共生关系，若两企业间存在关系，则rij=1,否则，rij=0。产业共生网络密度能够反映网络中各企业之间共生关系的紧密程度。一个共生网络密度与企业间的共生关系数呈正比[4]，共生网络密度越大，该园区企业间的共生对接越频繁，园区的循环利用程度越高。

2.2 点度中心度

点度中心度衡量一个企业与其他企业共生对接的个数，其表达式见式(2)。

CAD(n)=i

(2)

式中：CAD(n)为第n个企业的绝对中心度；i为与第n个企业直接共生对接的其他企业总数，i越大，该企业与其他企业的共生对接关系越多，拥有更强的供给或消纳废弃资源的能力。

2.3 核心-边缘结构

核心-边缘结构将网络中的企业分为两组，其中一组企业间共生对接紧密，看作核心区域，另外一组企业间没有共生对接关系，看作边缘区域[6-7]。图2为核心-边缘关联缺失模型矩阵。图2中数字1表示编号为1～5的核心企业之间存在任意的共生对接关系，数字0表示剩余编号的边缘企业之间不存在共生对接关系，而位于主对角线之外的区域显示的是核心企业与边缘企业之间的共生对接关系。核心-边缘结构有4种模型，主要区别体现在矩阵的副对角线上。在矩阵的副对角线区域，核心-边缘全关联模型全为1；而核心-边缘无关模型全为0；核心-边缘局部关联模型部分为0和1；核心-边缘关联缺失模型全为·。

本文选取的是核心-边缘关联缺失模型，该模型不关注核心企业与边缘企业之间的共生关系，因此将其视为缺失值。图2展示的是核心-边缘关联缺失模型矩阵应用到一般产业共生网络中，其表达式见式(3)。

(3)

式中：δij为产业共生网络的共现矩阵，其中，i、j分别为矩阵的行和列；Ci和Cj分别为i行和j列中的企业所隶属的类型(核心或边缘)，1和0表示企业之间存在共生对接的有无，·表示缺失值。核心-边缘结构不仅能够区分出共生网络的核心区域和边缘区域，还能计算出核心区域和边缘区域的关系密度，关系密度的高低反映了区域中内部企业共生对接关系的紧密程度。

图2 核心-边缘关联缺失模型矩阵Fig.2 Core-edge association missing model matrix

3 基于Ucinet软件的产业共生网络特征分析

在产业共生网络里，企业间形成一种以交换废弃物、副产品或余热为基础的密切联系，即为具有共生对接关系。将图1产业共生网络中的企业视为节点，有共生对接的企业关系设置为1，无对接的企业关系设置为0，可构建企业之间的共现矩阵，输入Ucinet软件进行分析，得到以下结果。

3.1 产业共生网络密度分析

通过Ucinet软件中network→cohesion→density路径计算，准格尔矿业生态工业园的产业共生网络密度为0.133 3，标准差为0.339 9。目前，共有15家企业参与到准格尔产业共生网络中，而衣庆焘[8]发现同样拥有15家企业的重庆市建桥工业园区、潍坊滨海开发区生态工业园和新疆天业集团生态工业园的整体网络密度分别为0.158 3、0.098 5、0.095 2。由此可见，准格尔矿业生态工业园与其他生态园区相比整体网络密度处于中高水平，主要原因是园区不断引入的长期合作项目，例如煤炭伴生资源综合利用研发及工程示范项目、神华30万t氧化铝示范项目等。由于这些项目加强了企业之间的协同合作，使得废弃资源在园区内得到了充分利用。

3.2 点度中心度分析

利用Ucinet软件内嵌的Netdraw软件绘制了准格尔矿业生态工业园点度中心性网络图，如图3所示。网络图中图案面积越大，点度中心度越高。点度中心度越高的企业与其他企业建立共生对接数量越多，消纳或提供废弃资源的能力亦越强，在产业共生网络中处于越为核心的位置。

进一步通过Ucinet软件中network→centrality→degree路径计算，准格尔矿区生态工业园的平均点度中心度为1.867，核心企业包含氧化铝厂、煤矿、矸石电厂排土场等7个企业，结果见表1。

图3 点度中心性网络图Fig.3 Degree centrality network

表1 准格尔矿业生态工业园点度中心度排名表Table 1 Rank of degree centrality in Jungar miningeco-industrial park

在准格尔矿业生态工业园中，氧化铝厂和煤矿的绝对点度中心度最高。因为准格尔矿区中拥有丰富、优质的煤炭资源，且煤炭开采产生丰富多样的副产品。其次煤炭经矸石电厂燃烧产生的粉煤灰中富含氧化铝，为提高粉煤灰制备氧化铝的效率，氧化铝厂先后引入了“酸法”“碱法”和“酸碱联合法”提取技术。酸法提取氧化铝产生铁红副产品，碱法制备氧化铝产生硅沉淀废弃物。由于煤炭副产品的多样性、氧化铝副产品链的衍生，使得煤矿和氧化铝厂的共生对接关系数高于其他企业。氧化铝厂不仅提高了废弃资源的综合利用，还促进了整个矿区经济的循环发展。然而粉煤灰提取氧化铝的投资和生产成本过高，导致企业的积极性不强。鉴于此，政府可在相关政策上给予支持，例如可将粉煤灰产生的氢氧化铝列入国家资源综合利用目录，享受相关的税收优惠政策；对粉煤灰提取氧化铝的重点实验室给予一定的资金支持等。

3.3 核心-边缘结构分析

核心-边缘结构分析的目的是研究社会网络中哪些节点处于核心地位，哪些节点处于边缘位置[5]。核心-边缘结构分析根据网络中企业之间共生对接关系的强弱程度，将网络中的企业分为2个区域，即核心区域和边缘区域，处于核心区域的企业在网络中占有比较重要的地位。 通过Ucinet软件中network→core/periphery→continuous路径计算，核心-边缘将2个矿业生态工业园一分为二，一部分为核心成员，另一部分为边缘成员。准格尔矿区生态工业园的核心成员有6个，分别是污泥处理厂、准能设备维修厂、煤矿、排土场、氧化铝厂和矸石电厂；边缘成员有9个，分别为污水处理厂、生态农业牧场、炸药厂、工业旅游、洗选厂、镓产品加工厂、铁红加工车间、碳酸锂产品车间和排矸场。

核心-边缘结构不仅能对产业共生网络进行核心区域和边缘区域分类，而且能对核心区域和边缘区域的特征进行分析。表2为准格尔矿业生态工业园的核心-边缘密度矩阵。

表2 准格尔矿业生态工业园核心-边缘密度矩阵Table 2 Core-edge density matrix Jungarmining eco-industrial park

准格尔矿业生态工业园核心区域密度为0.267，边缘区域密度为0.000。因为边缘区域中的企业处于产业共生链上最后一级消费者，使得边缘区域毫无产业共生对接关系。核心区域企业间建立的产业共生关系不紧密，而且过于单一，一旦矸石电厂、煤矿和排土场中的一家企业运行不畅，将会导致整个产业共生网络破碎。由此可见，核心区域还需进一步加强共生对接关系。目前，准格尔矿业生态工业园存在着煤炭循环利用技术和煤炭污染治理技术发展不足的问题，使得整个矿业生态工业园区的产业共生系统无法高效运行。准格尔矿业生态工业园的核心区域企业原材料主要以煤炭资源为主，有着潜在的煤炭副产品(如煤矸石、煤矿鹰岩等)利用的可能，但是受循环利用技术条件的限制，煤炭副产品的循环利用效果并不显著，鉴于此，核心区域企业需要采购提质增效的设备，不仅能提高副产品循环利用率，还能增强核心区域企业与与其相连企业的联系，并以此提高准格尔矿业生态工业园的核心区域密度。此外，西澳大利亚大学成功研究出粉煤灰可以作为土壤改良剂[9]。如果矸石电厂秉持资源共享原则，与生态农业牧场建立共生对接关系，不仅可以变废为宝，改善生态农业牧场的土壤环境，还能增加产业共生对接，提高整个网络的稳定性。

4 结论与展望

本文研究的关键在于运用社会网络分析法，对准格尔矿业生态工业园的网络特征进行量化分析，识别网络中核心企业和共生网络的薄弱点，并基于此，为园区提供针对性的解决方案，使得园区的循环化改造有了理论的支撑。本文是借助Ucinet软件对准格尔矿业生态工业园区实现定量分析，得到的结论如下所述。

1) 从整体角度看，准格尔矿业生态工业园区相比其他生态工业园区产业共生网络密度偏高，说明废弃资源在园区中得到了循环利用。

2) 从个体角度看，点度中心度最大的氧化铝厂和煤矿在产业共生网络中与其他企业建立共生对接数量最多，反映出企业对废弃资源有很强的消纳和供给能力，使得企业在网络中占据位置更为核心。

3) 从团体角度看，园区中边缘区域企业毫无共生对接关系，核心区域中企业共生对接关系过于单一，整个产业共生网络存在破碎的风险。

社会网络分析法能够清晰地分析出矿业生态工业园的网络结构特征，但是本文只将该方法应用于单一类型矿业生态工业园中。 因此，在下一步研究中，力争将该方法推行到多样性的矿业生态工业园区，并为园区的生态化转型提供可行性解决方案。