基于系統動力學的資源型城市經濟轉型研究
——以淮南市為例

唐恩林，華小全，秦 騰

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

資源型城市是指以礦產資源開發為主導產業的城市，從對我國經濟發展的作用來說，資源型城市既是首要的資源和能源供應基地，又是經濟快速發展的支撐。［1］因此研究資源型城市的轉型問題，找到適應本地實際情況的轉型發展策略，其直接關系著資源型城市甚至民族的長遠、健康和可持續發展?；茨献鳛槲覈湫偷拿禾抠Y源型城市，曾經依靠煤炭產業推動了經濟快速發展，然而長期依賴礦產資源為主導的發展方式終究不是長遠的可持續的發展方式。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，經濟的發展和社會的穩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問題。因此，資源型城市如何轉型發展，走上可持續發展道路，是淮南必須解決的大問題。2015年國家提倡在所有行業實行供給側結構性改革，其目的在于去除過剩產能，提高要素生產率和有效供給，進而提高資源配置效率。本文將運用系統動力學的理論和方法，以煤炭資源型城市淮南為研究對象，以淮南市的產業及其相互關系為切入點，通過構建淮南城市經濟轉型系統模型，并擬合淮南市初始數據，對其產業演進進行仿真和實證分析，提出最后的產業發展優化策略以供政府決策和規劃，實現淮南市經濟的順利轉型。

一、淮南轉型發展面臨的主要問題

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

（一）產能供給過剩，地區經濟下行

在國際國內的經濟大環境背景下，淮南現有的經濟模式難以繼續，且經濟增長已經出現了瓶頸。原因主要有以下幾點：第一，國際經濟的增長速度減慢、國內經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式的增長需求，這樣的需求現狀導致淮南的煤電產業已經結束了快速發展的階段，煤電產業規模相對收縮。第二，隨著第三次工業革命的推進，國家提倡低污染、低耗能的能源使用模式，新能源的開發利用成為此次工業革命的重點，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，國家對綠色發展、環境保護的號召使得傳統煤電產業的高消耗、高污染的發展模式受到嚴重的打擊，隨著這種環境保護、生態修復等政策實施的深入，傳統煤電產業的環保成本大大增加、產業需求收縮。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和長久的，在這種大背景下，淮南的轉型發展迫在眉睫。

（二）煤炭產業占比過大，產業結構不合理

作為煤炭資源型城市，淮南的煤炭產業在整個工業總產值比例較大，出現產業結構單一、“一煤獨大”的現象，煤炭產業的增長情況直接影響了整個淮南的經濟增長狀況，從“十五”以后的經濟增長數據來看，淮南的煤電產業對當地GDP的貢獻逐步提高到接近90%，因此傳統產業的轉型將對淮南產生巨大的影響，轉型需要較長的時間才能看到成效。另外，淮南長期以煤炭產業作為其主導產業，不僅產品結構單一、產業鏈條短缺，資源的深加工和精加工是薄弱環節，投資力度較小，這就導致傳統產業在延伸上受到很大的限制，傳統產業轉型的難度大，轉型需要的周期長，成效慢。此外，對于煤炭資源型城市來說，隨著當地煤炭資源的逐漸枯竭，經濟的發展不得不依賴替代產業，如果當地不具備獨特產業和地理位置優勢，轉型壓力將十分巨大。［2］

（三）生態環境不斷惡化

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環境，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業快速發展，如化工行業、煤電行業；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、以及煤電化工產業的發展，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。在這大面積的采煤沉陷區，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施受到嚴重損害。

（四）塌陷區農民失地，煤礦工人失業

由于采煤造成的塌陷導致大量農民失去耕種土地，這種情況涉及整個淮南六區一縣的25個鄉鎮，塌陷面積占城市總面積的7.76%，導致無地可種的農民近10萬人，且塌陷造成的無法耕種的農田面積還在逐漸增大，失地農民的就業問題日漸凸顯出來。

由于近兩年，國家大力進行供給側結構性改革，對煤炭資源型城市的過剩產能進行去除，相應的煤礦企業的工人面臨著裁員和下崗，礦工的失業和下崗引起了城市的不安定。另一方面，受供給側結構性改革的影響，一些小型煤礦由于高成本被迫關停，這又進一步導致失業率的增加。失業率的增加，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、系統動力學模型及其在城市經濟轉型中的應用

（一）系統動力學模型簡介

系統動力學（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。對于社會經濟系統，我們也可以將其看成一種由不同變量和子系統相互反饋和相互作用形成的總體，在這種情況下，借助系統動力學理論和方法，可以將其抽象成三部分：變量、變量間因果關系、在此基礎上的建模。系統動力學模型中有一個重要的內部反饋機制，可以將系統內部的物質、要素以及信息進行有效的互動和共享。具體來說，經濟系統內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的增加和增強對整個系統起到正向加強作用，即隨著時間的推移，通過物質之間的循環反饋，起到加強物質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的增加和增強對整個系統起到反向減弱作用，即隨著時間的推移，通過物質之間的循環反饋，起到減弱物質能量之間的溝通交流的效果。［5］

（二）SD模型在礦業城市經濟轉型中的應用

1.城市經濟轉型系統的邊界

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一半以上，淮南的煤炭產業在整個工業總產值中比例較大，出現產業結構單一、“一煤獨大”的現象。而近年來，淮南市將“不唯煤、延伸煤、超越煤”作為城市經濟轉型的基礎原則不動搖，在穩定發展傳統煤炭產業的基礎上進行其他產業的拓展，包括對旅游業和高新技術產業的投入，進而形成合理、有持續發展潛力的產業結構，這里的轉型系統不包括對農業等其他產業的調控。［6］

2.城市經濟轉型系統的因果關系分析

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

圖1 淮南經濟轉型因果關系圖

3.數據選擇及城市經濟轉型的SD模型變量確定

由于壽縣在2015年底就被國務院劃歸到淮南市，所以現在采用的截止到2017年度的經濟數據包括GDP、總人口、高新技術產業的投入值和產出值、旅游業的投資和產出等，均是在合并原淮南和壽縣兩個區域數據的基礎上整理而來，見表1。

在前述經濟轉型系統因果關系的前提下，基于變量特征選擇系統內5個水平變量、7個速率變量、19個常量，進而構建系統仿真流圖。該SD仿真的意義在于觀察當前不同產業投入結構下的產業產值變化特征，主要包括淮南市GDP的仿真周期內的增長變化情況、傳統媒體產業、旅游業、高新技術產業的產值變化情況。另外，由于產業調控的結果需要較長的時間顯現出來，結合產業調整和升級的一般周期，這里的仿真周期設為20年。

表1 基礎數據表

三、淮南市經濟轉型的SD模型仿真的實證分析

（一）模型函數關系確定及初始值選擇

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

式中ΔT表示旅游產值增量，Ot表示游客業投入，E表示人均花費。

除此之外SD模型中的函數關系還包含擬合函數，如旅游業投入與景點數量之間的關系等等，這里我們對相關數據進行回歸分析后提出表2展示的所有擬合函數。

表2 SD模型中變量間函數擬合關系

續表

（二）仿真結果分析

確定了SD模型中的函數擬合關系后，需要邀請專業技術人員進一步對SD模型進行極端條件和靈敏度測試。通過對最近10年的變量數值進行擬合驗證，來進一步調節，最終達到模型精度的最優化，之后再運行VENSIM_PLE軟件。從運行VENSIM_PLE軟件的仿真結果可以看出，在2017年淮南市GDP為1100億的基礎上，能夠保持穩定的增長，第二年可以實現GDP增長9.1%至1199億元，在第十二年的時候實現了GDP的翻倍，且在整個仿真周期結束時，GDP數值可達2700億元。另外仿真的其他產業具體數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，期末的旅游產業和高新技術產業的產值加在一起超過了傳統的采煤業，證明此種SD仿真模型提供了優化產業結構的發展思路。

基于淮南市經濟轉型的目的，這里通過分析SD模型仿真后的不同產業預測數據，我們可以得出淮南市在保持傳統產業穩定發展的基礎上，通過增加對旅游和高新技術產業的投資，來最終實現產業結構的優化，進而給城市經濟轉型提供了思路。

四、淮南市城市經濟轉型的對策和建議

（一）注重生態環境的保護、確定可持續發展理念

與我國經濟高速增長相伴的，是經濟與社會、環境協調發展的可持續問題，可持續發展的理念逐漸受到高度關注，具體的說就是經濟快速發展與資源環境產生的矛盾問題已經到了不得不解決的時候，因此煤炭在短時間內是不可再生的，環境一旦遭到破壞也難以逆轉，所以現階段，在解決發展速度的同時，更要提高發展的質量，這樣才能實現經濟的持續發展。在過去的發展中，淮南對煤炭的過度開采造成了生態的破壞以及大面積的地表塌陷問題，今后要實現經濟的可持續發展主要做到以下幾個方面：一是重視生態環境的可持續性。在煤炭資源開采的過程中，考慮生態環境的承受極限。二是重視勞動力的可持續性。從煤炭下崗的工人以及失地農民要進行職業技能培訓，讓其能順利地在其他產業中實現就業。三是注重經濟發展方式的可持續性。從依賴單一煤炭產業的方式，變為延伸煤和超越煤的發展方式上。

（二）繼續推進煤產業穩妥發展

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

（三）加大高新技術產業的投入

堅定不移地圍繞自主創新主線，大力發展高新技術產業，包括高端智能裝備、生物醫藥、信息技術、大數據等產業，充分發揮企業的自主創新能力，突出產學研一體化建設。具體來說，首先政府應該積極培育高新技術企業，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展創造良好的環境，完善相關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業企業提供優惠的金融支持，解決其發展資金上的瓶頸，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惠政策，尤其是對研發費用的會計處理問題，以鼓勵企業積極地投入創新，引導企業良性發展。最后，政府要做好專利和知識產權的保護。包括提升產權管理水平、維護知識產權的合法權益、建立專利交易綜合服務平臺。

（四）充分利用旅游資源發展旅游業

淮南市有悠久歷史和厚重的文化底蘊，豐富的旅游基礎資源，交通便利的地理位置，為旅游業的大力開發和發展、以及對配套服務業的帶動提供了全方位的基礎條件。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和發展的力度，充分發揮其潛藏的旅游價值，尤其要抓住現有資源打造精品旅游品牌，提升淮南旅游景點的內涵品質。淮南市應該成立專門的旅游開發公司作為牽頭主體，從整體上進行規劃，具體到景區建設上，要凸顯地方特色，同時要完善配套設施及旅游線路。基于淮南的實際情況，主推六個文化旅游區：上密古鎮風情文化旅游功能區、志高-哈米王國現代科技文化體驗功能區、八公山歷史文化旅游功能區、淮南工礦文化體驗功能區、泥河國家濕地公園旅游功能區、鳳臺曉北水鄉淮上風情文化旅游功能區。