基于系统动力学的资源型城市经济转型研究
——以淮南市为例

唐恩林，华小全，秦 腾

（1.淮南师范学院 金融与数学学院；2.3.淮南师范学院 经济与管理学院，安徽 淮南 232038）

资源型城市是指以矿产资源开发为主导产业的城市，从对我国经济发展的作用来说，资源型城市既是首要的资源和能源供应基地，又是经济快速发展的支撑。［1］因此研究资源型城市的转型问题，找到适应本地实际情况的转型发展策略，其直接关系着资源型城市甚至民族的长远、健康和可持续发展。淮南作为我国典型的煤炭资源型城市，曾经依靠煤炭产业推动了经济快速发展，然而长期依赖矿产资源为主导的发展方式终究不是长远的可持续的发展方式。最近几年由于煤炭资源的价格下降，导致淮南的财政收入明显下降，经济的发展和社会的稳定都遇到了前所未有的困难，且过度的资源开采又进一步导致大气污染、地表塌陷等一系列生态问题。因此，资源型城市如何转型发展，走上可持续发展道路，是淮南必须解决的大问题。2015年国家提倡在所有行业实行供给侧结构性改革，其目的在于去除过剩产能，提高要素生产率和有效供给，进而提高资源配置效率。本文将运用系统动力学的理论和方法，以煤炭资源型城市淮南为研究对象，以淮南市的产业及其相互关系为切入点，通过构建淮南城市经济转型系统模型，并拟合淮南市初始数据，对其产业演进进行仿真和实证分析，提出最后的产业发展优化策略以供政府决策和规划，实现淮南市经济的顺利转型。

一、淮南转型发展面临的主要问题

淮南虽然这些年经济快速发展，但是随着GDP的逐步增大，也出现了许多问题，这些问题直接影响了淮南经济的可持续增长和社会的长期健康发展。

（一）产能供给过剩，地区经济下行

在国际国内的经济大环境背景下，淮南现有的经济模式难以继续，且经济增长已经出现了瓶颈。原因主要有以下几点：第一，国际经济的增长速度减慢、国内经济增速进入中速增长的阶段，因此国际上对煤炭资源的需求不再是爆发式的增长需求，这样的需求现状导致淮南的煤电产业已经结束了快速发展的阶段，煤电产业规模相对收缩。第二，随着第三次工业革命的推进，国家提倡低污染、低耗能的能源使用模式，新能源的开发利用成为此次工业革命的重点，此后能源使用中清洁能源和新型能源占有较大比重，从而抑制了煤电能源的使用空间增长。第三，国家对绿色发展、环境保护的号召使得传统煤电产业的高消耗、高污染的发展模式受到严重的打击，随着这种环境保护、生态修复等政策实施的深入，传统煤电产业的环保成本大大增加、产业需求收缩。这种趋势是一种不可逆的长期趋势，对淮南的影响也是持续和长久的，在这种大背景下，淮南的转型发展迫在眉睫。

（二）煤炭产业占比过大，产业结构不合理

作为煤炭资源型城市，淮南的煤炭产业在整个工业总产值比例较大，出现产业结构单一、“一煤独大”的现象，煤炭产业的增长情况直接影响了整个淮南的经济增长状况，从“十五”以后的经济增长数据来看，淮南的煤电产业对当地GDP的贡献逐步提高到接近90%，因此传统产业的转型将对淮南产生巨大的影响，转型需要较长的时间才能看到成效。另外，淮南长期以煤炭产业作为其主导产业，不仅产品结构单一、产业链条短缺，资源的深加工和精加工是薄弱环节，投资力度较小，这就导致传统产业在延伸上受到很大的限制，传统产业转型的难度大，转型需要的周期长，成效慢。此外，对于煤炭资源型城市来说，随着当地煤炭资源的逐渐枯竭，经济的发展不得不依赖替代产业，如果当地不具备独特产业和地理位置优势，转型压力将十分巨大。［2］

（三）生态环境不断恶化

作为煤炭资源型城市，淮南对煤炭资源的开采不可避免地破坏了整个城市的生态环境，主要对附近的水资源造成了严重的污染，同时还造成了大气污染和地表塌陷。［3］

1.水污染。引起水污染的原因，首先城市人口的急速增加导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时的处理；其次引起高污染的耗水产业快速发展，如化工行业、煤电行业；再次，淮河的严重污染没有得到有效的控制和治理。

2.大气污染。二氧化硫、氮氧化合物的排放导致的淮南空气受到严重污染，而这些化学污染物主要来源于本地煤炭的开采、以及煤电化工产业的发展，随着煤炭开采程度的加大，以及城市机动车的尾气排放量逐渐增加，共同导致空气中二氧化碳、氮氧化合物浓度的增加和其他多种烟尘的产生。［4］

3.地表破坏。淮南由于长时期的煤炭资源开采，导致大面积森林植被受到损害，很大部分的山体下方被采空，形成较大范围的采煤沉陷区。在这大面积的采煤沉陷区，由于地表的严重下沉，众多的道路、房屋、电缆和水电气等生活设施受到严重损害。

（四）塌陷区农民失地，煤矿工人失业

由于采煤造成的塌陷导致大量农民失去耕种土地，这种情况涉及整个淮南六区一县的25个乡镇，塌陷面积占城市总面积的7.76%，导致无地可种的农民近10万人，且塌陷造成的无法耕种的农田面积还在逐渐增大，失地农民的就业问题日渐凸显出来。

由于近两年，国家大力进行供给侧结构性改革，对煤炭资源型城市的过剩产能进行去除，相应的煤矿企业的工人面临着裁员和下岗，矿工的失业和下岗引起了城市的不安定。另一方面，受供给侧结构性改革的影响，一些小型煤矿由于高成本被迫关停，这又进一步导致失业率的增加。失业率的增加，降低了居民的生活水平，造成了社会矛盾，影响了城市的安定。

二、系统动力学模型及其在城市经济转型中的应用

（一）系统动力学模型简介

系统动力学（System Dynamics，SD）是福瑞斯特基于反馈控制理论而提出的，简称SD理论。该理论借助计算机工具对系统中不同变量之间相互作用和演化路径进行仿真，最终达到定量分析的作用。对于社会经济系统，我们也可以将其看成一种由不同变量和子系统相互反馈和相互作用形成的总体，在这种情况下，借助系统动力学理论和方法，可以将其抽象成三部分：变量、变量间因果关系、在此基础上的建模。系统动力学模型中有一个重要的内部反馈机制，可以将系统内部的物质、要素以及信息进行有效的互动和共享。具体来说，经济系统内部要素的反馈又分为正反馈和负反馈，正反馈是指某变量和子系统的增加和增强对整个系统起到正向加强作用，即随着时间的推移，通过物质之间的循环反馈，起到加强物质能量之间的沟通交流的效果；与此相反，负反馈是指某变量和子系统的增加和增强对整个系统起到反向减弱作用，即随着时间的推移，通过物质之间的循环反馈，起到减弱物质能量之间的沟通交流的效果。［5］

（二）SD模型在矿业城市经济转型中的应用

1.城市经济转型系统的边界

这里以典型的煤炭资源型城市淮南作为研究对象，淮南的煤炭储量占整个华东地区一半以上，淮南的煤炭产业在整个工业总产值中比例较大，出现产业结构单一、“一煤独大”的现象。而近年来，淮南市将“不唯煤、延伸煤、超越煤”作为城市经济转型的基础原则不动摇，在稳定发展传统煤炭产业的基础上进行其他产业的拓展，包括对旅游业和高新技术产业的投入，进而形成合理、有持续发展潜力的产业结构，这里的转型系统不包括对农业等其他产业的调控。［6］

2.城市经济转型系统的因果关系分析

在城市经济转型系统的边界明确后，就要对中变量之间的相互关系进行梳理，这是运用系统动力学进行模型构建和仿真实证的基础和关键之处，由于系统中各个变量之间的关系形成反馈环，最终由仿真软件WENSIM_PLE描绘出的反馈关系，如GDP对财政投入起到正向作用；污染物排放对外来游客数量起到负向作用；高新技术投入对高新技术企业数量的增长有延缓的正向作用。如图1所示。

图1 淮南经济转型因果关系图

3.数据选择及城市经济转型的SD模型变量确定

由于寿县在2015年底就被国务院划归到淮南市，所以现在采用的截止到2017年度的经济数据包括GDP、总人口、高新技术产业的投入值和产出值、旅游业的投资和产出等，均是在合并原淮南和寿县两个区域数据的基础上整理而来，见表1。

在前述经济转型系统因果关系的前提下，基于变量特征选择系统内5个水平变量、7个速率变量、19个常量，进而构建系统仿真流图。该SD仿真的意义在于观察当前不同产业投入结构下的产业产值变化特征，主要包括淮南市GDP的仿真周期内的增长变化情况、传统媒体产业、旅游业、高新技术产业的产值变化情况。另外，由于产业调控的结果需要较长的时间显现出来，结合产业调整和升级的一般周期，这里的仿真周期设为20年。

表1 基础数据表

三、淮南市经济转型的SD模型仿真的实证分析

（一）模型函数关系确定及初始值选择

确定SD模型的函数关系是仿真实验的前提，也是核心工作。SD模型中的函数关系包含简单的逻辑关系函数，如

式中ΔT表示旅游产值增量，Ot表示游客业投入，E表示人均花费。

除此之外SD模型中的函数关系还包含拟合函数，如旅游业投入与景点数量之间的关系等等，这里我们对相关数据进行回归分析后提出表2展示的所有拟合函数。

表2 SD模型中变量间函数拟合关系

续表

（二）仿真结果分析

确定了SD模型中的函数拟合关系后，需要邀请专业技术人员进一步对SD模型进行极端条件和灵敏度测试。通过对最近10年的变量数值进行拟合验证，来进一步调节，最终达到模型精度的最优化，之后再运行VENSIM_PLE软件。从运行VENSIM_PLE软件的仿真结果可以看出，在2017年淮南市GDP为1100亿的基础上，能够保持稳定的增长，第二年可以实现GDP增长9.1%至1199亿元，在第十二年的时候实现了GDP的翻倍，且在整个仿真周期结束时，GDP数值可达2700亿元。另外仿真的其他产业具体数值这里就不再一一展示出来，但可以从整个仿真周期来看出，期末的旅游产业和高新技术产业的产值加在一起超过了传统的采煤业，证明此种SD仿真模型提供了优化产业结构的发展思路。

基于淮南市经济转型的目的，这里通过分析SD模型仿真后的不同产业预测数据，我们可以得出淮南市在保持传统产业稳定发展的基础上，通过增加对旅游和高新技术产业的投资，来最终实现产业结构的优化，进而给城市经济转型提供了思路。

四、淮南市城市经济转型的对策和建议

（一）注重生态环境的保护、确定可持续发展理念

与我国经济高速增长相伴的，是经济与社会、环境协调发展的可持续问题，可持续发展的理念逐渐受到高度关注，具体的说就是经济快速发展与资源环境产生的矛盾问题已经到了不得不解决的时候，因此煤炭在短时间内是不可再生的，环境一旦遭到破坏也难以逆转，所以现阶段，在解决发展速度的同时，更要提高发展的质量，这样才能实现经济的持续发展。在过去的发展中，淮南对煤炭的过度开采造成了生态的破坏以及大面积的地表塌陷问题，今后要实现经济的可持续发展主要做到以下几个方面：一是重视生态环境的可持续性。在煤炭资源开采的过程中，考虑生态环境的承受极限。二是重视劳动力的可持续性。从煤炭下岗的工人以及失地农民要进行职业技能培训，让其能顺利地在其他产业中实现就业。三是注重经济发展方式的可持续性。从依赖单一煤炭产业的方式，变为延伸煤和超越煤的发展方式上。

（二）继续推进煤产业稳妥发展

淮南拥有丰富的煤炭资源，充分发挥煤电产业的发展优势，打造淮南牢固的经济基础。具体来说，通过以下三个举措：一是加快煤产品结构调整。煤炭行业是个周期性行业，近年来国际市场需求下降，淮南需要根据行业需求形势，调整煤炭产品的结构，提升煤炭产品附加值，重点是将动力煤洗煤厂转变成炼焦煤洗煤厂。二是借助国家“皖电东送”规划项目的机遇，积极推进煤电一体化发展。加快矿业集团与各电力公司的合作进度。三是大力发展煤化工产业。煤化工产业主要是指包含煤化电热一体化、煤炭液化、煤制天然气、煤制烯烃等产业链条的新型化工产业。加快整合国投新集、皖能集团、矿业集团等优质煤电企业，积极谋划相关的具有高技术含量的煤化工投资项目，并建成集聚大批现代煤化工企业的产业链集群。

（三）加大高新技术产业的投入

坚定不移地围绕自主创新主线，大力发展高新技术产业，包括高端智能装备、生物医药、信息技术、大数据等产业，充分发挥企业的自主创新能力，突出产学研一体化建设。具体来说，首先政府应该积极培育高新技术企业，精准帮扶、形成梯队。其次加大对科研人员的资助力度，为科技人才的培育和发展创造良好的环境，完善相关的人力资源管理制度、奖励政策和收入分配制度等。再次政府要对高科技中小创业企业提供优惠的金融支持，解决其发展资金上的瓶颈，必要时要建立针对性的天使投资基金，同时给予相应的税收优惠政策，尤其是对研发费用的会计处理问题，以鼓励企业积极地投入创新，引导企业良性发展。最后，政府要做好专利和知识产权的保护。包括提升产权管理水平、维护知识产权的合法权益、建立专利交易综合服务平台。

（四）充分利用旅游资源发展旅游业

淮南市有悠久历史和厚重的文化底蕴，丰富的旅游基础资源，交通便利的地理位置，为旅游业的大力开发和发展、以及对配套服务业的带动提供了全方位的基础条件。目前淮南主要有《淮南子》和八公山两项文化资源，可以以此为契机加大开发和发展的力度，充分发挥其潜藏的旅游价值，尤其要抓住现有资源打造精品旅游品牌，提升淮南旅游景点的内涵品质。淮南市应该成立专门的旅游开发公司作为牵头主体，从整体上进行规划，具体到景区建设上，要凸显地方特色，同时要完善配套设施及旅游线路。基于淮南的实际情况，主推六个文化旅游区：上密古镇风情文化旅游功能区、志高-哈米王国现代科技文化体验功能区、八公山历史文化旅游功能区、淮南工矿文化体验功能区、泥河国家湿地公园旅游功能区、凤台晓北水乡淮上风情文化旅游功能区。