高載能產業低碳循環經濟發展模式的風險及對策研究——以某區域循環經濟示范項目為例

張一弛

（華中科技大學，湖北武漢430074）

高載能產業低碳循環經濟發展模式的風險及對策研究——以某區域循環經濟示范項目為例

張一弛

（華中科技大學，湖北武漢430074）

中國政府強力引導低碳清潔發展，但政府綱要和指導意見中關于高載能產業循環經濟發展的支持政策不夠明確，實施過程中將會存在許多重大風險因素。本案例中發現的問題也是其他高載能產業低碳循環經濟項目需要規避的風險。運用經濟控制理論，將循環經濟體看作離散時間動態系統，搭建循環經濟體的狀態空間模型，運用風險管理的思維和方法，識別循環經濟體內的具體風險，提出對策，利用高載能產業循環經濟管理上的確定性，應對發展中的不確定性。

高載能產業；循環經濟；風險管理；經濟控制論；離散時間動態系統

在國際可持續發展框架約束下，經濟發展機遇與約束共存。供給側改革應成為“十三五時期”的重點，中國可否成功跨越“中等收入陷阱”，關鍵在于經濟發展的質量和效益。高載能產業發展不可避免，遵循低碳循環經濟發展也是必然選擇。從低碳循環經濟的視角分析某區域循環經濟項目，為高載能產業低碳循環經濟發展提供參考建議與意見。

1　研究目的與意義

為促進高載能產業良性發展，并為政府和企業的高載能產業低碳循環經濟發展提供參考建議與意見，以某區域循環經濟項目為案例，運用經濟控制理論，闡明循環經濟體內生產鏈上各部門在生產與銷售上如何相互制約、相互影響；通過分析連續循環經濟體內各部門12個月的生產及價格月度數據，找到經濟體發展模式存在的突出問題。運用風險管理的思維識別循環經濟體內的具體風險，并提出相應對策，利用高載能產業循環經濟管理上的確定性，應對循環經濟體發展中的不確定性，提高循環經濟體發展預期水平。

2　相關概念界定與理論基礎

高載能產品是指在產品價值構成中能源價值所占比重較高的工業產品。高載能產品的生產過程是對能源價值的轉移過程，生產過程中，能源的價值轉移到高載能產品中。高載能和高耗能雖然只有一字之差，卻反映了不同的意義。耗，單純體現了減損消耗，沒有體現其對能源價值的轉換；載，包括更多的內容，具有加工過程和價值承載的含義，體現了能源運動的規律和價值轉換的特點[1]。

循環經濟，是以資源的減量化和循環利用為特征，把清潔生產、資源綜合利用、生態設計和可持續消費融為一體，最大限度地利用資源、減少污染排放，使社會經濟系統和自然生態系統良性互動，最終實現社會、經濟、生態協調可持續發展的經濟運行模式[2]。循環經濟理論全面發展于20世紀90年代，并被引入我國經濟控制論是控制理論概念和方法在經濟學中的各種應用。一個系統的輸入變量如果要能被控制這個系統的人掌握，那么它稱為系統的決策變量。當人們采用某種策略時，系統的運動狀態便發生變化。每一種策略對應一個目標值，使目標值最大或最小的策略稱為系統的最優策略。由于經濟活動一般以年、季、月、日等為時間計量單位，故建立的經濟系統數學模型為離散時間動態系統的狀態空間模型[4]。

離散時間動態系統的狀態空間方程是：

式中：x（k）為n維狀態向量；u（k）為m維控制策略向量。

風險（risk）的提出和研究始于19世紀末的西方社會，美國經濟學家奈特（Knight）對風險做了經典的定義：風險是可測定的不確定性。風險管理是各經濟單位通過風險識別、風險衡量、風險評價、風險應對等方式，對風險實施有效控制和妥善處理損失的過程。有效的風險管理為企業創造價值，企業通過卓越的風險管理獲得競爭優勢，而企業的損失甚至倒閉都是由于不良的風險管理造成的。在我國，2006年6月，國務院國有資產監督管理委員會印發了《中央企業全面風險管理指引》，正式開始在中央企業推行全面風險管理工作[5]。

3　某區域循環經濟發展模式現狀

3.1項目實施背景

2013年，某能源集團公司論證了如何依托某區域的“煤礦—火電、風電、太陽能—電解鋁”循環經濟示范項目來實現大規模風電、太陽能發電和分選劣質煤的就地消納，實現高載能產業清潔發展。由于當地負荷有限且遠離負荷中心，電源結構單一，缺乏調峰能力，以及跨區輸電能力不足，導致已開發資源存在棄風限電現象。該地區也是煤炭資源富集區和重要的煤電基地，該區域豐富的褐煤由于無法遠距離外運，建設坑口發電廠進行就地轉化是最佳途徑。同樣由于本地負荷有限和電力外送能力不足等原因，火電“窩電”現象亦十分嚴重。電解鋁作為高載能產業的本質屬性仍未改變，因發展電解鋁而耗用的大量煤炭以及產生的大氣污染物給節能減排帶來了巨大壓力，使得電解鋁產業發展受到抑制。某能源集團公司首先在該示范區域研究并建立了包括火電、風電、太陽能發電、電解鋁冶煉在內的局部區域多源互聯電力網絡，并實現了與外部大區域公用電網的互聯互通，技術創新為劣質煤就地利用、大規模清潔能源就地供應高載能產業企業提供了借鑒。煤礦、風電、火電、電解鋁為一體的循環經濟發展模式符合國家發展循環經濟的產業政策，有利于產業布局的優化調整，有利于現代能源產業體系和低碳產業體系建設，為清潔能源的產業化規模化發展開辟了新路徑。

3.2項目概況

項目中，煤礦、電力、電解鋁產業情況如下。

電解鋁廠電解鋁及鋁合金生產能力為80萬t/年，用電負荷達到1 400 MW。項目計劃建設800 MW風電場和20 MWp光伏發電場，完善配套局域供電網，形成800 MW風電、20 MWp光電（遠期）和火電并網運行電網結構的示范工程方案,以支撐循環經濟內的電解鋁產業。

4個露天煤礦年生產能力共5 000萬t，發熱量均低于16 736 kJ/kg，公司內部將煤炭進行洗選，發熱量低于12 970 kJ/kg的煤炭定位低熱值煤，全部供給自備火電廠，發熱量在12 970～16 736 kJ/kg的煤炭定義為高熱值煤，在半徑500 km范圍內外運出售。原有1 200 MW火電機組每年能夠消納低熱值煤550萬t，新建2臺350 MW火電機組預計每年能夠消納低熱值煤313萬t，火電機組消耗與低熱值煤總產量基本平衡，提高了低熱值煤的就地消納水平。

目前已建成300 MW風電機組。2013年電解鋁供電主要以1 200 MW老火電及網電為主，自備火電所占比例高達94.84%，網電所占比例為4.97%，風電所占比例僅1.9%；2014年上半年主要以1 200 MW老火電、網電及風電為主，自備電所占比例84.13%，網電所占比例為10.25%，風電所占比例升至5.62%。

由于煤炭、電力、電解鋁產業屬于同一集團公司控股，因此文中默認此案例中的企業生產鏈所包含的所有生產單位之間的溝通聯系是及時有效的，并且產量、價格數據是真實的。

3.3離散時間動態系統模型的建立與解釋

狀態方程組與輸出方程分別為：

目標函數值為：

式中：A為每月可賣電量，萬kW·h；

B為火電廠每月發電量，萬kW·h；

C為火電廠每月供給電解鋁廠電量，萬kW·h；

D為風電站所在地每月風能，萬kW·h；

E為風電站每月供給電解鋁廠電量，萬kW·h；

F為電解鋁廠每月用電量，萬kW·h；

G為電解鋁廠每月產量，萬t；

H為低熱值煤產/銷量，萬t；

I為高熱值煤氣/銷量，萬t；

K為煤廠總產/銷量，萬t；

R為企業利潤，元。

由該項目實際情況構建的離散時間動態系統的狀態空間模型包括6個狀態方程，一個決策方程。每一個狀態方程等號的右邊為狀態變量和控制策略向量。不同的策略使得決策方程獲得不同的值。對于運營該項目的企業來說，其目標函數值就是實現利潤最大化時的利潤值。

電解鋁廠通過消耗電能（F）生產鋁產品（G），其每月生產能力（G）保持穩定。電解鋁廠所需電能（F）全部來源于自備火電廠（C）與風電站（E）。風電站每月產能（E）主要受當月風能（D）與t-n期至t期風電站產能（E）影響而波動。電解鋁廠消納風電站全部產能，剩余用電需求由自備火電廠滿足，因此自備火電廠每月供給電解鋁廠電量（C）等于電解鋁廠所需電能（F）減去風電站每月供給電解鋁廠電量（E）。當自備火電站產能大于電解鋁廠需求時，將多出可上網電量（即可賣電量A）。自備火電廠每月產能（B）決定了每月低熱值煤使用量（H）。煤場經過洗選，能夠生產高熱值煤（I）和低熱值煤（H），高熱值煤外運出售，低熱值煤給自備火電站使用。

3.4實證分析

首先，電解鋁廠鋁的月產量基本持平，在7萬t左右波動，12個月總產量達80萬t（如圖1所示），每月所用（需）電能在1%，5%，10%顯著性水平下均是非平穩的（t=-2.625 631，p=0.122 8，lag length=2），在9億kW·h左右波動。月電解鋁產量與用電量存在線性回歸關系（R2=0.968 244，p=0.000 00）。電解鋁廠產品完全成本總低于產品含稅銷售價格、上海現貨價格與長江現貨價格。電解鋁廠產品含稅銷售價格、上海現貨價格與長江現貨價格呈下降趨勢，產品完全成本也呈下降趨勢。

圖1　項目電解鋁成本、稅后價格與現貨市場價格

同時，電解鋁廠用電需求量小于自備火電廠與風電站產能總和（如圖2所示）。經平穩性檢驗，認為每月總發電量在1%，5%，10%顯著性水平下均是非平穩的（t=-1.926 547，p=0.306 3，lag length=3），自備火電廠發電量在1%，5%，10%顯著性水平下均是非平穩的（t= 1.177 184，p=0.632 8，lag length=2）。同時，循環經濟項目啟動后，企業實現了由從國家電網購電滿足電解鋁廠需求到為國家電網提供富裕產能的變化，電解鋁廠不再從外部市場購電。

圖2　項目各生產部門每月發電量、用電量統計表

另外，風功率密度變化表現出明顯的季節性特點。總體為冬、春季較大，夏季較小，但極不穩定（如圖3所示）。風電站12個月發電量也表現出明顯的季節性特點，總體為冬、春季較大，夏季較小，但極不穩定。經檢驗，風電站每月發電量在1%，5%，10%顯著性水平下均是非平穩的（t=-1.239 79，p=0.616 8，lag length=0）。

圖3　項目2013年各塔80m處風功率密度每月變化表

并且露天煤礦12個月內煤炭產/銷量為3 860.26萬t，小于評估生產能力5 000萬t。其中，12個月內低熱值煤產/銷量為883.08萬t，12個月內高熱值煤產/銷量為2 977.18萬t。從2014年10月—2015年6月，露天煤礦外運出售的高熱值煤的坑口價報價大部分高于該地區14 644 kJ/kg劣質煤市場坑口價格2015年7月—2015年9月，露天煤礦外運出售的高熱值煤的坑口價報價均低于該地區14 644 kJ/kg劣質煤市場坑口價格（如圖4所示）。對露天煤業每月低熱值煤產量與自備火電站月產能進行OLS回歸估計，發現低熱值煤月產量與自備火電站月產能不存在線性關系（p=0.143 5，R2=0.201 246）。

圖4　項目露天煤業高熱值煤坑口價與高熱值煤坑口市場價月度變化表

4　案例循環經濟發展模式存在問題、風險識別與對策分析

4.1問題分析

風電站每月產能（E）不穩定的情況下，為保證每月電力總產能（B+D）大于電解鋁廠每月用電量（F），為避免電解鋁廠所需電能不足而中途停產等問題，引起的重大損失，自備火電廠每月產能（C）與每月電力總產能（B+D）均是不穩定的，且每月均產出大量可上網電量（A）。首先在現階段，由于合作因素、市場因素與制度因素，企業實際上網電量小于可上網電量（A），電能的浪費給企業帶來損失；其次，露天煤業每月生產低熱值煤全部供給自備火電廠，由于低熱值煤月產量（H）與自備火電站月產能（B）不存在線性關系，可以認為由于自備火電廠每月產能（C）的不穩定，露天煤業每月低熱值煤產量不等于銷量。由于自備火電廠與露天煤業的溝通聯系默認是密切有效的，可以認為自備火電廠不存在原料——低熱值煤不能滿足電能生產的問題，當露天煤業月低熱值煤供給量大于自備電廠的需求時，會存在原料積壓，帶來儲存成本；再者，露天煤業高熱值煤出售價（坑口價）在12個月內，多數月份報價大于市場價格，不具有半徑500 km內區域，同產品的競爭優勢；同時由于技術因素和政策因素，存在風電場單位發電量成本高于自備火電站單位發電站的情況，造成電解鋁廠生產成本高于在不實行循環經濟（即所需電能均來自自備火電站）下的生產成本，不利于電解鋁廠產品的市場競爭。

4.2風險識別與對策分析

此項目作為國家試點項目，現階段經研究發現的問題也是未來企業需要規避的風險，也是其他高載能產業競爭者打造、運行低碳循環經濟時所需要識別的特殊風險，規避的特殊問題。

4.2.1要在對循環經濟體構建與實施的合理分類基礎上開展風險識別

依據前人已有對企業循環經濟利益實現所存在的各種風險的識別與判斷成果，文中指出高載能產業低碳循環經濟發展的特殊風險項，并一一提出應對策略，為循環經濟的發展提供有利經驗。概括起來，企業循環經濟利益實現風險包括四類：市場風險、技術風險、合作風險及制度環境風險。其中市場風險需要考慮市場價格、消費者偏好、產品可替代性等方面；技術風險需要考慮技術成熟型、技術適應性、技術升級轉換成本等因素；合作交易風險需要考慮合作約束與激勵機制，信用與道德因素、搭便車因素、信息失真因素等方面；制度環境風險需考慮基本立法保護政策與制度，當地政府的支持與約束要求，公眾、非政府組織、工會訴求，金融支持政策及約束要求，稅收支持政策及約束要求，生態、環保、安全政策約束要求，區域和國家多邊投資與貿易規則要求等方面[6]。

4.2.2風電站存在技術風險

由于現有風電站風能預測技術不成熟，風電站針對下一生產階段的風能與發電量不能做出較為準確的預測，增加了自備火電廠與風電站動態調節時的不確定因素。進而，總發電量遠大于電解鋁廠需求量與可上網電量遠遠大于實際上網電量，造成能源的極大浪費，違背發展循環經濟的初衷。因此，應加強風電站風能預測技術的投入與研究，減少各部門生產上的不確定性，減少生產浪費與無效率生產。盡管中國風電的單位投資成本遠低于世界平均水平，國家能源局也于2014年引發了《關于做好中國風電并網消納工作的通知》，但由于風電是新型綠色能源，屬于資金密集型產業，單位千瓦造價遠高于傳統火電。此外，電力體制改革不到位，公用電網接納風電、太陽能發電的意愿不強。上述因素使循環經濟體內風電站棄風率仍舊較高，風電站產能占電解鋁廠總耗電量的比重極小，從而保證電解鋁產品價格的市場競爭力。因此，國家應鼓勵扶持風電設備生產商的產品研發與技術創新，通過支持企業對智慧型風機、智慧型循環經濟體局域電網、智慧型公用電網的積極投入技術研發資源，提升風機運行性能，降低風機發電的成本。作為循環經濟內部企業，也應重視對清潔能源產業的運營成本及創利能力評估，實時優化調度各類能源分配。

4.2.3風電站存在政策風險

政府對于發展、推廣、運行尚未成熟的綠色能源項目補貼力度不足夠，導致生產企業面臨低成本與低污染之間的抉擇，對于發電企業來說便是綠色調度與節能調度之間的抉擇，公用電網是成本與綠色調度之間的抉擇。盡管國家發展改革委于2014年12月31日下發《關于適當調整陸上風電標桿上網電價的通知》[7]，但由于循環經濟實現內部消耗，以本案項目為例，風電站所有產能均在內部消耗，可以實現不上公用電網，因此，也不享受任何形式的電價補貼。因此，參與循環經濟的企業應向政府提出補貼訴求，國家層面也應該制定并實施服務于低碳循環經濟體的電力調度、電價、煤炭梯級利用的財政、金融等支持性政策。

4.2.4火電站存在市場風險與合作風險（市場風險具體是指競爭風險）

循環經濟所在地區火電站密集，其他傳統發電站的所有發電量與循環經濟體內的可上網電量均可出售至公用電網。但隨著經濟增長由高速增長進入到“中高速”增長階段，能源消費增速也將保持“中低速”增長，電力需求增速也將下降一個臺階。這使得國家電網電能需求小于所有發電站電能供應值，因此企業應重視并維持好供應電網的合作關系。同時，政府應加快電力體制改革，避免企業因無法規避制度環境風險而造成能源浪費與經濟損失。改革政策落實要到位，確保電力生產者與經濟循環體內外的消費者直接交易，在競爭市場中爭取將售電量收益最大化，實現發展循環經濟的宗旨[8]。

4.2.5煤礦生產的高熱值煤存在技術風險與市場風險

案例中企業的低熱值煤得以有效就地利用，但是，高熱值煤坑口價格在12個月內大部分時間均高于所在地區同類產品市場價格，不具有價格競爭優勢。企業應進一步提高煤炭經營管理和技術水平，減少采煤成本，降低煤炭坑口價，使其保持在市場價格范圍內，或為用戶提供配煤增值服務，提高附加值。由于煤炭市場價格的波動性較大，企業也應考慮使用淘汰升級、限產、長期協議、期貨等手段，減少未知的市場需求和價格波動帶給企業的損失。

4.2.6電解鋁廠存在市場風險與技術風險

由于鋁產品市場價格波動劇烈，與國際鋁產品市場價格走勢基本一致，盡管本案例中產品價格始終保持在市場價格之下，電解鋁廠也應在激列的競爭中完成技術創新，降低成本，降低價格，又應考慮使用期貨等金融衍生品，減少未知的市場價格波動帶給企業的損失。

5　總結

5.1高載能產業實施低碳循環經濟發展存在諸多風險，需要企業優化管理

技術風險是循環經濟體內各部門均面臨的風險。循環經濟為實現可持續發展，技術進步不可避免，而技術進步的關鍵條件就是技術創新。首先，循環經濟發展模式作為經濟學金字塔頂端模式，只有不斷創新才可以促進循環經濟的可持續發展。但此循環經濟體內各部門的技術創新過程存在發展缺陷。落后的循環經濟技術牽制循環經濟的發展腳步，應加大對循環經濟的技術創新投入力度，通過技術創新帶動循環經濟產業的經濟發展，通過提高技術的成熟度以及安全性確保循環經濟產業鏈能夠穩定、快速發展。其次，實現技術創新就是規避技術風險，各部門減少生產成本，提升產品市場競爭力，進而規避一定市場價格波動和完全競爭等市場風險。

5.1高載能產業實施低碳循環經濟發展存在諸多風險，需要政策支持

盡管相關企業做了低碳循環經濟發展探索，但是，政府有關規劃綱要和實施指導意見中關于高載能產業循環經濟發展的支持政策不夠明確，實施過程中將會存在許多重大制度環境風險因素。因此針對高載能產業低碳循環經濟的發展，應明確關鍵實施路徑與措施，制定具體的實施指導意見、系統性支持政策和量化標準，建立包括政府各部門、政府各層級和企業在內的低碳循環經濟發展促進體系與運行機制。首先，要構建產業園區局域能源互聯網，集中開展產業園區能源系統整合升級；其次，改變電力能源供給側與需求側無直接交易局面，對市場信息失真，讓專業化的能源企業經營服務范圍全面覆蓋供給側與需求側，幫助用戶提高綜合能源利用效率，落實供給側結構性改革措施；第三，加大就近消納比例，讓高載能用戶與綠色能源基地靠近，消除直接交易的壁壘，消納指標與對公用電網企業的激勵與懲罰相互關聯；第四，鼓勵使用清潔能源，循環利用產品，減少交叉補貼，并提供對低碳綠色循環經濟體的金融、財政支持；第五，成立部級專門協調工作委員，動態協調產業園區能源系統整合；第六，制定循環經濟系統評價標準，并開展低碳、循環經濟認證；第七，建立并實施低碳循環經濟發展的動態監管機制，實施閉環監督管理。

當下，發展高載能低碳循環經濟是必然的也是必須的。由于各地區的循環經濟發展模式大相徑庭，涉及產業各不相同，各高載能低碳循環經濟體的發展模式與發展經驗往往不具有可比性與借鑒性，從而導致每一個高載能產業低碳循環經濟體需要規避的風險都需要詳細分析與考慮。因此，對于每一個高載能產業低碳循環經濟體，可以從經濟控制論的角度詳細解剖其發展模式，解讀產業鏈內各部門的生產關系與發展受限因素，客觀地找出各部門已經存在的問題及需要規避的風險，再運用風險管理的思維識別循環經濟體內的具體風險提出相應對策，利用高載能產業循環經濟管理上的確定性，應對循環經濟體發展中的不確定性。22-23.

[1]方形明.我國高載能產業面臨的問題及出路[J].改革，2006(9):

[2]李趕順，王文中.循環經濟運行機理的數理分析[M].北京：中國環境科學出版社，2008:13.

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[5]胡杰武，萬里霜.企業風險管理[M].北京：清華大學出版社有限公司，2009:1-8.

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[8]國網能源研究院.2015中國發電能源供需與電源發展分析報告[M].北京：中國電力出版社，2015.

Risks and countermeasures to the Low-Carbon Circular Economy development model of energy-intensive industry—A case analysis of regional recycling economy demonstration project

ZHANG Yichi
（Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China）

Chinese Government strongly guide low-carbon clean development,but the policy support in framework and guidance is not clear.Therefore,there will be many key risk factors in the implementation process.Existing problems in this case are also the risk factors in similar programs.In this paper,circular economy program was regarded as a Discrete Time dynamical system,and the State-space models were set up based on the control theory.At the same time,specific risks were identified using the method and thinking of risk management,and the countermeasures were proposed that it should solve the uncertainty in development with the certainty in management.

risk management;Low-Carbon Circular Economy;Economic Control Theory;Discrete Time Dynamical System

F124.5；X37

A

1674-0912（2016）10-0014-06

張一弛（1995－），女，安徽人，華中科技大學經濟專業本科在讀，研究方向：發展經濟學。

（2016－08－01）