基于系統(tǒng)動力學的資源型城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型研究
——以淮南市為例

唐恩林，華小全，秦 騰

（1.淮南師范學院 金融與數(shù)學學院；2.3.淮南師范學院 經(jīng)濟與管理學院，安徽 淮南 232038）

資源型城市是指以礦產(chǎn)資源開發(fā)為主導產(chǎn)業(yè)的城市，從對我國經(jīng)濟發(fā)展的作用來說，資源型城市既是首要的資源和能源供應基地，又是經(jīng)濟快速發(fā)展的支撐。［1］因此研究資源型城市的轉(zhuǎn)型問題，找到適應本地實際情況的轉(zhuǎn)型發(fā)展策略，其直接關(guān)系著資源型城市甚至民族的長遠、健康和可持續(xù)發(fā)展?；茨献鳛槲覈湫偷拿禾抠Y源型城市，曾經(jīng)依靠煤炭產(chǎn)業(yè)推動了經(jīng)濟快速發(fā)展，然而長期依賴礦產(chǎn)資源為主導的發(fā)展方式終究不是長遠的可持續(xù)的發(fā)展方式。最近幾年由于煤炭資源的價格下降，導致淮南的財政收入明顯下降，經(jīng)濟的發(fā)展和社會的穩(wěn)定都遇到了前所未有的困難，且過度的資源開采又進一步導致大氣污染、地表塌陷等一系列生態(tài)問題。因此，資源型城市如何轉(zhuǎn)型發(fā)展，走上可持續(xù)發(fā)展道路，是淮南必須解決的大問題。2015年國家提倡在所有行業(yè)實行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，其目的在于去除過剩產(chǎn)能，提高要素生產(chǎn)率和有效供給，進而提高資源配置效率。本文將運用系統(tǒng)動力學的理論和方法，以煤炭資源型城市淮南為研究對象，以淮南市的產(chǎn)業(yè)及其相互關(guān)系為切入點，通過構(gòu)建淮南城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型系統(tǒng)模型，并擬合淮南市初始數(shù)據(jù)，對其產(chǎn)業(yè)演進進行仿真和實證分析，提出最后的產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)化策略以供政府決策和規(guī)劃，實現(xiàn)淮南市經(jīng)濟的順利轉(zhuǎn)型。

一、淮南轉(zhuǎn)型發(fā)展面臨的主要問題

淮南雖然這些年經(jīng)濟快速發(fā)展，但是隨著GDP的逐步增大，也出現(xiàn)了許多問題，這些問題直接影響了淮南經(jīng)濟的可持續(xù)增長和社會的長期健康發(fā)展。

（一）產(chǎn)能供給過剩，地區(qū)經(jīng)濟下行

在國際國內(nèi)的經(jīng)濟大環(huán)境背景下，淮南現(xiàn)有的經(jīng)濟模式難以繼續(xù)，且經(jīng)濟增長已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸。原因主要有以下幾點：第一，國際經(jīng)濟的增長速度減慢、國內(nèi)經(jīng)濟增速進入中速增長的階段，因此國際上對煤炭資源的需求不再是爆發(fā)式的增長需求，這樣的需求現(xiàn)狀導致淮南的煤電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)結(jié)束了快速發(fā)展的階段，煤電產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對收縮。第二，隨著第三次工業(yè)革命的推進，國家提倡低污染、低耗能的能源使用模式，新能源的開發(fā)利用成為此次工業(yè)革命的重點，此后能源使用中清潔能源和新型能源占有較大比重，從而抑制了煤電能源的使用空間增長。第三，國家對綠色發(fā)展、環(huán)境保護的號召使得傳統(tǒng)煤電產(chǎn)業(yè)的高消耗、高污染的發(fā)展模式受到嚴重的打擊，隨著這種環(huán)境保護、生態(tài)修復等政策實施的深入，傳統(tǒng)煤電產(chǎn)業(yè)的環(huán)保成本大大增加、產(chǎn)業(yè)需求收縮。這種趨勢是一種不可逆的長期趨勢，對淮南的影響也是持續(xù)和長久的，在這種大背景下，淮南的轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫。

（二）煤炭產(chǎn)業(yè)占比過大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理

作為煤炭資源型城市，淮南的煤炭產(chǎn)業(yè)在整個工業(yè)總產(chǎn)值比例較大，出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、“一煤獨大”的現(xiàn)象，煤炭產(chǎn)業(yè)的增長情況直接影響了整個淮南的經(jīng)濟增長狀況，從“十五”以后的經(jīng)濟增長數(shù)據(jù)來看，淮南的煤電產(chǎn)業(yè)對當?shù)谿DP的貢獻逐步提高到接近90%，因此傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型將對淮南產(chǎn)生巨大的影響，轉(zhuǎn)型需要較長的時間才能看到成效。另外，淮南長期以煤炭產(chǎn)業(yè)作為其主導產(chǎn)業(yè)，不僅產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、產(chǎn)業(yè)鏈條短缺，資源的深加工和精加工是薄弱環(huán)節(jié)，投資力度較小，這就導致傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在延伸上受到很大的限制，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的難度大，轉(zhuǎn)型需要的周期長，成效慢。此外，對于煤炭資源型城市來說，隨著當?shù)孛禾抠Y源的逐漸枯竭，經(jīng)濟的發(fā)展不得不依賴替代產(chǎn)業(yè)，如果當?shù)夭痪邆洫毺禺a(chǎn)業(yè)和地理位置優(yōu)勢，轉(zhuǎn)型壓力將十分巨大。［2］

（三）生態(tài)環(huán)境不斷惡化

作為煤炭資源型城市，淮南對煤炭資源的開采不可避免地破壞了整個城市的生態(tài)環(huán)境，主要對附近的水資源造成了嚴重的污染，同時還造成了大氣污染和地表塌陷。［3］

1.水污染。引起水污染的原因，首先城市人口的急速增加導致居民的生活污水大量排放，生活污水中含有大量的氮磷污染物得不到及時的處理；其次引起高污染的耗水產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，如化工行業(yè)、煤電行業(yè)；再次，淮河的嚴重污染沒有得到有效的控制和治理。

2.大氣污染。二氧化硫、氮氧化合物的排放導致的淮南空氣受到嚴重污染，而這些化學污染物主要來源于本地煤炭的開采、以及煤電化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隨著煤炭開采程度的加大，以及城市機動車的尾氣排放量逐漸增加，共同導致空氣中二氧化碳、氮氧化合物濃度的增加和其他多種煙塵的產(chǎn)生。［4］

3.地表破壞?；茨嫌捎陂L時期的煤炭資源開采，導致大面積森林植被受到損害，很大部分的山體下方被采空，形成較大范圍的采煤沉陷區(qū)。在這大面積的采煤沉陷區(qū)，由于地表的嚴重下沉，眾多的道路、房屋、電纜和水電氣等生活設(shè)施受到嚴重損害。

（四）塌陷區(qū)農(nóng)民失地，煤礦工人失業(yè)

由于采煤造成的塌陷導致大量農(nóng)民失去耕種土地，這種情況涉及整個淮南六區(qū)一縣的25個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，塌陷面積占城市總面積的7.76%，導致無地可種的農(nóng)民近10萬人，且塌陷造成的無法耕種的農(nóng)田面積還在逐漸增大，失地農(nóng)民的就業(yè)問題日漸凸顯出來。

由于近兩年，國家大力進行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，對煤炭資源型城市的過剩產(chǎn)能進行去除，相應的煤礦企業(yè)的工人面臨著裁員和下崗，礦工的失業(yè)和下崗引起了城市的不安定。另一方面，受供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的影響，一些小型煤礦由于高成本被迫關(guān)停，這又進一步導致失業(yè)率的增加。失業(yè)率的增加，降低了居民的生活水平，造成了社會矛盾，影響了城市的安定。

二、系統(tǒng)動力學模型及其在城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型中的應用

（一）系統(tǒng)動力學模型簡介

系統(tǒng)動力學（System Dynamics，SD）是福瑞斯特基于反饋控制理論而提出的，簡稱SD理論。該理論借助計算機工具對系統(tǒng)中不同變量之間相互作用和演化路徑進行仿真，最終達到定量分析的作用。對于社會經(jīng)濟系統(tǒng)，我們也可以將其看成一種由不同變量和子系統(tǒng)相互反饋和相互作用形成的總體，在這種情況下，借助系統(tǒng)動力學理論和方法，可以將其抽象成三部分：變量、變量間因果關(guān)系、在此基礎(chǔ)上的建模。系統(tǒng)動力學模型中有一個重要的內(nèi)部反饋機制，可以將系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)、要素以及信息進行有效的互動和共享。具體來說，經(jīng)濟系統(tǒng)內(nèi)部要素的反饋又分為正反饋和負反饋，正反饋是指某變量和子系統(tǒng)的增加和增強對整個系統(tǒng)起到正向加強作用，即隨著時間的推移，通過物質(zhì)之間的循環(huán)反饋，起到加強物質(zhì)能量之間的溝通交流的效果；與此相反，負反饋是指某變量和子系統(tǒng)的增加和增強對整個系統(tǒng)起到反向減弱作用，即隨著時間的推移，通過物質(zhì)之間的循環(huán)反饋，起到減弱物質(zhì)能量之間的溝通交流的效果。［5］

（二）SD模型在礦業(yè)城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型中的應用

1.城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型系統(tǒng)的邊界

這里以典型的煤炭資源型城市淮南作為研究對象，淮南的煤炭儲量占整個華東地區(qū)一半以上，淮南的煤炭產(chǎn)業(yè)在整個工業(yè)總產(chǎn)值中比例較大，出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、“一煤獨大”的現(xiàn)象。而近年來，淮南市將“不唯煤、延伸煤、超越煤”作為城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)原則不動搖，在穩(wěn)定發(fā)展傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上進行其他產(chǎn)業(yè)的拓展，包括對旅游業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的投入，進而形成合理、有持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，這里的轉(zhuǎn)型系統(tǒng)不包括對農(nóng)業(yè)等其他產(chǎn)業(yè)的調(diào)控。［6］

2.城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型系統(tǒng)的因果關(guān)系分析

在城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型系統(tǒng)的邊界明確后，就要對中變量之間的相互關(guān)系進行梳理，這是運用系統(tǒng)動力學進行模型構(gòu)建和仿真實證的基礎(chǔ)和關(guān)鍵之處，由于系統(tǒng)中各個變量之間的關(guān)系形成反饋環(huán)，最終由仿真軟件WENSIM_PLE描繪出的反饋關(guān)系，如GDP對財政投入起到正向作用；污染物排放對外來游客數(shù)量起到負向作用；高新技術(shù)投入對高新技術(shù)企業(yè)數(shù)量的增長有延緩的正向作用。如圖1所示。

圖1 淮南經(jīng)濟轉(zhuǎn)型因果關(guān)系圖

3.數(shù)據(jù)選擇及城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的SD模型變量確定

由于壽縣在2015年底就被國務(wù)院劃歸到淮南市，所以現(xiàn)在采用的截止到2017年度的經(jīng)濟數(shù)據(jù)包括GDP、總?cè)丝?、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的投入值和產(chǎn)出值、旅游業(yè)的投資和產(chǎn)出等，均是在合并原淮南和壽縣兩個區(qū)域數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上整理而來，見表1。

在前述經(jīng)濟轉(zhuǎn)型系統(tǒng)因果關(guān)系的前提下，基于變量特征選擇系統(tǒng)內(nèi)5個水平變量、7個速率變量、19個常量，進而構(gòu)建系統(tǒng)仿真流圖。該SD仿真的意義在于觀察當前不同產(chǎn)業(yè)投入結(jié)構(gòu)下的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值變化特征，主要包括淮南市GDP的仿真周期內(nèi)的增長變化情況、傳統(tǒng)媒體產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值變化情況。另外，由于產(chǎn)業(yè)調(diào)控的結(jié)果需要較長的時間顯現(xiàn)出來，結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)整和升級的一般周期，這里的仿真周期設(shè)為20年。

表1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

三、淮南市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的SD模型仿真的實證分析

（一）模型函數(shù)關(guān)系確定及初始值選擇

確定SD模型的函數(shù)關(guān)系是仿真實驗的前提，也是核心工作。SD模型中的函數(shù)關(guān)系包含簡單的邏輯關(guān)系函數(shù)，如

式中ΔT表示旅游產(chǎn)值增量，Ot表示游客業(yè)投入，E表示人均花費。

除此之外SD模型中的函數(shù)關(guān)系還包含擬合函數(shù)，如旅游業(yè)投入與景點數(shù)量之間的關(guān)系等等，這里我們對相關(guān)數(shù)據(jù)進行回歸分析后提出表2展示的所有擬合函數(shù)。

表2 SD模型中變量間函數(shù)擬合關(guān)系

續(xù)表

（二）仿真結(jié)果分析

確定了SD模型中的函數(shù)擬合關(guān)系后，需要邀請專業(yè)技術(shù)人員進一步對SD模型進行極端條件和靈敏度測試。通過對最近10年的變量數(shù)值進行擬合驗證，來進一步調(diào)節(jié)，最終達到模型精度的最優(yōu)化，之后再運行VENSIM_PLE軟件。從運行VENSIM_PLE軟件的仿真結(jié)果可以看出，在2017年淮南市GDP為1100億的基礎(chǔ)上，能夠保持穩(wěn)定的增長，第二年可以實現(xiàn)GDP增長9.1%至1199億元，在第十二年的時候?qū)崿F(xiàn)了GDP的翻倍，且在整個仿真周期結(jié)束時，GDP數(shù)值可達2700億元。另外仿真的其他產(chǎn)業(yè)具體數(shù)值這里就不再一一展示出來，但可以從整個仿真周期來看出，期末的旅游產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值加在一起超過了傳統(tǒng)的采煤業(yè)，證明此種SD仿真模型提供了優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展思路。

基于淮南市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的目的，這里通過分析SD模型仿真后的不同產(chǎn)業(yè)預測數(shù)據(jù)，我們可以得出淮南市在保持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過增加對旅游和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的投資，來最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進而給城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型提供了思路。

四、淮南市城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的對策和建議

（一）注重生態(tài)環(huán)境的保護、確定可持續(xù)發(fā)展理念

與我國經(jīng)濟高速增長相伴的，是經(jīng)濟與社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)問題，可持續(xù)發(fā)展的理念逐漸受到高度關(guān)注，具體的說就是經(jīng)濟快速發(fā)展與資源環(huán)境產(chǎn)生的矛盾問題已經(jīng)到了不得不解決的時候，因此煤炭在短時間內(nèi)是不可再生的，環(huán)境一旦遭到破壞也難以逆轉(zhuǎn)，所以現(xiàn)階段，在解決發(fā)展速度的同時，更要提高發(fā)展的質(zhì)量，這樣才能實現(xiàn)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。在過去的發(fā)展中，淮南對煤炭的過度開采造成了生態(tài)的破壞以及大面積的地表塌陷問題，今后要實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展主要做到以下幾個方面：一是重視生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性。在煤炭資源開采的過程中，考慮生態(tài)環(huán)境的承受極限。二是重視勞動力的可持續(xù)性。從煤炭下崗的工人以及失地農(nóng)民要進行職業(yè)技能培訓，讓其能順利地在其他產(chǎn)業(yè)中實現(xiàn)就業(yè)。三是注重經(jīng)濟發(fā)展方式的可持續(xù)性。從依賴單一煤炭產(chǎn)業(yè)的方式，變?yōu)檠由烀汉统矫旱陌l(fā)展方式上。

（二）繼續(xù)推進煤產(chǎn)業(yè)穩(wěn)妥發(fā)展

淮南擁有豐富的煤炭資源，充分發(fā)揮煤電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢，打造淮南牢固的經(jīng)濟基礎(chǔ)。具體來說，通過以下三個舉措：一是加快煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。煤炭行業(yè)是個周期性行業(yè)，近年來國際市場需求下降，淮南需要根據(jù)行業(yè)需求形勢，調(diào)整煤炭產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提升煤炭產(chǎn)品附加值，重點是將動力煤洗煤廠轉(zhuǎn)變成煉焦煤洗煤廠。二是借助國家“皖電東送”規(guī)劃項目的機遇，積極推進煤電一體化發(fā)展。加快礦業(yè)集團與各電力公司的合作進度。三是大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。煤化工產(chǎn)業(yè)主要是指包含煤化電熱一體化、煤炭液化、煤制天然氣、煤制烯烴等產(chǎn)業(yè)鏈條的新型化工產(chǎn)業(yè)。加快整合國投新集、皖能集團、礦業(yè)集團等優(yōu)質(zhì)煤電企業(yè)，積極謀劃相關(guān)的具有高技術(shù)含量的煤化工投資項目，并建成集聚大批現(xiàn)代煤化工企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈集群。

（三）加大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的投入

堅定不移地圍繞自主創(chuàng)新主線，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，包括高端智能裝備、生物醫(yī)藥、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，突出產(chǎn)學研一體化建設(shè)。具體來說，首先政府應該積極培育高新技術(shù)企業(yè)，精準幫扶、形成梯隊。其次加大對科研人員的資助力度，為科技人才的培育和發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，完善相關(guān)的人力資源管理制度、獎勵政策和收入分配制度等。再次政府要對高科技中小創(chuàng)業(yè)企業(yè)提供優(yōu)惠的金融支持，解決其發(fā)展資金上的瓶頸，必要時要建立針對性的天使投資基金，同時給予相應的稅收優(yōu)惠政策，尤其是對研發(fā)費用的會計處理問題，以鼓勵企業(yè)積極地投入創(chuàng)新，引導企業(yè)良性發(fā)展。最后，政府要做好專利和知識產(chǎn)權(quán)的保護。包括提升產(chǎn)權(quán)管理水平、維護知識產(chǎn)權(quán)的合法權(quán)益、建立專利交易綜合服務(wù)平臺。

（四）充分利用旅游資源發(fā)展旅游業(yè)

淮南市有悠久歷史和厚重的文化底蘊，豐富的旅游基礎(chǔ)資源，交通便利的地理位置，為旅游業(yè)的大力開發(fā)和發(fā)展、以及對配套服務(wù)業(yè)的帶動提供了全方位的基礎(chǔ)條件。目前淮南主要有《淮南子》和八公山兩項文化資源，可以以此為契機加大開發(fā)和發(fā)展的力度，充分發(fā)揮其潛藏的旅游價值，尤其要抓住現(xiàn)有資源打造精品旅游品牌，提升淮南旅游景點的內(nèi)涵品質(zhì)?；茨鲜袘摮闪ｉT的旅游開發(fā)公司作為牽頭主體，從整體上進行規(guī)劃，具體到景區(qū)建設(shè)上，要凸顯地方特色，同時要完善配套設(shè)施及旅游線路?；诨茨系膶嶋H情況，主推六個文化旅游區(qū)：上密古鎮(zhèn)風情文化旅游功能區(qū)、志高-哈米王國現(xiàn)代科技文化體驗功能區(qū)、八公山歷史文化旅游功能區(qū)、淮南工礦文化體驗功能區(qū)、泥河國家濕地公園旅游功能區(qū)、鳳臺曉北水鄉(xiāng)淮上風情文化旅游功能區(qū)。