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《煤炭與化工》2017年第12期

摘要:中國是煤炭資源的生產和消費大國，目前中國的能源結構仍以煤炭為主。在節能環保要求不斷升高、霧霾等災害性天氣現象頻發的大環境下，中國的煤炭產業面臨巨大的環境保護壓力和經濟效益壓力。探討了中國煤炭產業從快速發展到下降再到緩慢復蘇的一個循環發展過程，針對中國煤炭產業可持續發展的問題運用系統動力學模型，構建了煤炭產業的系統基模，并以此為基礎進行了系統分析，提出了解決性對策。

關鍵詞:煤炭資源;可持續發展;系統動力學;戰略管理

一、引言

中國是世界上為數不多的煤炭大國之一，而煤炭產業作為中國的基礎產業，在社會進步和經濟發展中起到至關重要的作用。據統計，2016年中國原煤產量為33.6億噸，國家能源局設定的2017年煤炭總產量目標是36.5億噸。雖然煤炭消費在能源結構中的比例呈下降趨勢，但2016版的中國低碳經濟藍皮書預計，到2035年，中國基礎能源消費中，煤炭消費仍然會占比51%左右。以煤為主的能源結構符合中國的資源稟賦現實，過去中國的能源結構是以消費煤炭資源為主，并在短期內難以改變，其他能源多作為輔助能源，無法完全替代煤炭的位置，因此，中國的社會經濟可持續發展需要建立在利用煤炭資源及發展煤炭產業的前提上。近年煤炭產業在快速發展的同時，也出現了一系列影響可持續發展的問題。這表面上是由于規劃不科學、利用不合理、發展不協調、市場不規范造成的，但根本上是由于缺乏對于煤炭系統的運行機理的理解，系統中各要素之間的作用關系沒有被明確。因此，通過系統分析工具，可以找到整個系統的運行規律，基于對規律的洞悉，并運用戰略性的思維，可制定出高效的、實用的應對方案及可持續發展策略。更為重要的是，煤炭資源的可持續發展對推動國家能源產業的戰略部署有著關鍵的戰略意義。在黨的報告中提出，推進綠色發展，建立清潔低碳、安全高效的能源體系，構建綠色低碳循環發展體系，壯大清潔能源產業;國務院2017年第42號文件對山西的資源型經濟轉型發展作出要求，要建設安全、綠色、集約、高效的清潔能源供應體系和現代產業體系;國家能源局《煤炭工業發展“十三五”規劃》中對煤炭產業的發展提出了明確的部署，“努力建設集約、安全、高效、綠色的現代煤炭工業體系，切實維護國家能源安全，是十三五時期煤炭行業肩負的重大歷史使命”。從理論角度來看，煤炭產業可持續發展的相關理論研究主要集中在循環經濟、清潔高效利用、綠色低碳發展、可持續發展評價等方面，但是煤炭產業是一個多主體的、復雜的系統，傳統理論和分析工具缺乏系統視野，以系統思維進行可持續發展理論的探索具有重要的理論意義。基于此，本文采用系統基模這一系統分析工具，通過研究中國煤炭產業可持續發展系統結構、各要素作用關系、系統的發展規律，洞悉系統的運行機理，并提出策略以有效解決煤炭產業可持續發展問題。

二、文獻綜述可持續發展的思想

最早源自于重大自然災害和環境污染事件引起的社會關注和憂慮，人們意識到在發展的同時，要考慮環境保護這一因素。可持續發展概念的明確定義可追溯到20世紀80年代，世界環境和發展委員會(WorldCommissiononEnviron-mentandDevelopment)［1］在其發表的《我們共同的未來》中闡述，人類需要一條新的發展道路，這條道路不僅滿足當代人的發展需要，還要能夠支撐后代人的發展，一直到未來都能夠滿足人類進步的需要。也是在這部著作中，可持續發展被初次引入到了經濟和政治領域。而后掀起了人們對可持續發展相關理論的研究熱潮。針對煤炭產業的可持續發展，學者們的研究主要集中在制度層面、技術層面和管理層面，而研究方向有煤炭產業的可持續發展策略、影響因素、指標評價、相關政策等。國內以系統方法研究煤炭產業可持續的學者出現于20世紀90年代，趙國浩等［2］最早提出了資源要與人口、環境、經濟形成相互協調的發展模式，才可實現既能滿足當代人發展需求，又對后代人的需求不構成危害的可持續發展道路。而后趙國浩和王浣塵［3］將人口、經濟、環境等影響因素進一步延伸為煤炭產業可持續發展系統的資源子系統、經濟子系統、環境子系統和社會子系統。張建平［4］以山西的八大礦區為研究對象，構建了以經濟發展水平指標、環境保護水平指標、社會發展水平指標、資源利用水平指標和協調水平指標五大模塊為主的煤炭產業可持續發展指標體系，并對八大礦區進行了綜合評價，得出山西煤炭產業可持續發展水平較低的結論。Yaisawarng和Klein［5］采用Malmquist指數方法對煤電企業技術效率進行了研究，并在過程中基于投入—產出模型，將污染物納入產出指標，將減少污染物排放的成本納入投入指標，以此來對煤電企業的可持續發展進行評價。可見在煤炭產業的可持續發展領域的研究中，早期被關注的是可持續發展影響因素和可持續發展水平評價兩個方面，而在一些關鍵影響因素被定義、發展水平評價指標體系越來越完善的基礎上，更多的研究開始致力于提出可持續發展策略。趙國浩等［6］通過構建和研究煤炭工業可持續發展系統，結合國家政策，提出了煤炭工業可持續發展的綜合資源立法策略、產業結構調整策略、礦區生態環境綜合治理策略，開啟了國內煤炭工業可持續發展策略研究的先河，為之后的研究奠定了良好的基礎。趙國浩［7］通過模糊綜合評價法對山西省煤炭產業可持續發展水平進行了評價，并在此基礎上提出了加快產業結構調整、提高技術創新能力、加強資源綜合開發利用、煤炭產業與生態環境協調發展四項策略。郁鐘銘［8］以貴州省為例，對煤炭產業進行了實證研究，通過構建煤炭產業的系統動力學模型，主張在礦產資源保護、綠色開采技術應用、大小煤礦合理布局方面推動煤炭產業可持續發展。張海洋［9］運用可持續發展基本原理，從調整煤炭政策和發展循環經濟兩方面提出了煤炭產業發展策略。張曉［10］對山西煤田狀況、煤炭儲量狀況進行了分析，提出發展循環經濟、提高煤炭綜合利用率、延長煤炭產業鏈三項策略。Banson等［11］通過構建系統基模，深入地探索了產業可持續發展系統的結構，并提出新的系統基模用于分析產業可持續發展中遇到的損人利己行為。通過可持續發展策略方面的研究脈絡可以發現，綠色、低碳、循環利用是可持續發展策略的基本原則，而多數策略是在產業政策層面實現合理布局，技術層面實現清潔利用;在方法方面，從傳統的結構方程模型、面板數據模型、文獻分析法逐漸向系統視角的方法轉變，系統動力學方法在煤炭產業可持續發展研究領域的重要性初步顯現，但目前仍然缺乏對煤炭產業可持續發展系統的機理研究。

三、煤炭產業的發展情況

山西是中國最重要的煤炭能源基地，是中國的煤炭儲量、生產、外調大省，全省含煤面積6.2萬平方千米，煤炭儲備量約為2674.3億噸，約占全國煤炭儲備量的1/4。從1949年到2015年底，山西省的原煤生產量累計達到166億噸，其中外調110億噸①。山西煤炭產業的發展就是中國煤炭產業發展的一個縮影，具有很強的代表性，故選擇以山西為例開展研究。山西煤炭產業的發展經歷了起步、快速發展、下降、緩慢復蘇的過程。山西煤炭產業的起步階段是從20世紀50年代開始，這一時期是山西煤礦全面開始基本建設，穩打基礎的階段。20世紀60年代開始，山西推廣機械化采煤技術，各大煤礦改建、擴建，進一步為煤炭產業的高速發展夯實了基礎。20世紀80年代開始，產業得到了政策的大力支持，采煤設施的機械化、現代化水平得到發展，中小煤礦遍布山西各地。在這一階段，小煤窯的污染排放遠超國家規定指標，生產對環境污染嚴重，對環境的治理和修復消耗大量資金和人力。21世紀以來，山西煤炭產業步入了快速發展階段，山西省政府出臺了一系列有利于煤炭產業可持續發展的政策。各大煤炭企業整合小煤礦，形成產業集群，實現技術互通，清潔化生產技術被廣泛采用，煤礦管理趨于正規化、集團化。2012年開始，煤炭價格進入下降通道，開啟了一輪持續下跌的行情，致使煤炭產業步入“寒冬”。其根本原因是煤炭產能持續擴張和釋放，產能過剩愈演愈烈，多數煤炭企業虧損嚴重。煤炭的價格下降導致每噸煤的盈利降低，加之多數煤炭企業的人力成本和管理費用較高，煤炭企業如正常生產會虧損，如不生產則虧損更加嚴重，進入了一個難以破解的困境，山西煤炭產業的下降階段一直持續到2016年初。山西煤炭產業隨著煤炭價格的止跌，于2016年2月進入復蘇期，煤炭企業業績開始好轉。煤炭產業的發展呈現出了上升—下降—緩慢復蘇的態勢。從系統視角來看，山西煤炭產業系統經過這樣的發展階段之后已經表現出巨大的經濟、社會、政治、文化和環境的復雜性。這種復雜性涉及到相互作用、相互依存的系統各個組成部分，而這些組成部分的良好運轉可以維持系統的穩定性，如出現問題可能導致整個煤炭系統崩潰。在處理系統問題上，使用傳統線性因果關系分析的方法不能產生積極的、持久的效果。因此，迫切需要一種新的方法去剖析這種系統的復雜性，那就是系統動力學的方法。

四、研究方法

系統動力學(SystemDynamic)最初是由麻省理工學院的Forrester教授在20世紀50年代提出的。早期多在工業管理中使用，近年開始用于其他領域，在處理系統問題上被學者們廣泛使用，可用于分析系統中復雜的、動態的、非線性的關系［12］。它可以針對現實系統中存在的問題，從系統整體出發，較為準確地識別和分析其影響因素。系統動力學方法往往是利用“只要是系統就有結構，而系統結構決定系統的功能”的系統科學思想，基于系統內部組成要素互為因果的反饋特點，著眼于系統的內部結構以尋找問題發生的根源，而非用外部的隨機事件或者干擾來說明系統的行為性質。系統動力學中最常用的分析工具包含因果回路圖、系統基模、存量流量圖等。

1.因果回路圖因果回路圖是一個可以直觀地表示系統反饋的重要工具，圖中包含多個變量，帶箭頭的因果鏈將變量連接起來，形成閉合回路。梁志霞［13］提出，從因果回路圖可以看出變量之間是正相關關系還是負相關關系或者是無關系，但因果回路圖只能進行粗略的定性描述，無法定量描述。

2.系統基模美國麻省理工學院的彼得•圣吉［14］教授在《第五項修煉》中提出了系統基模分析方法，一個可用于了解系統結構、分析系統行為的有效的工具，它運作一組基本的圖形符號，簡單、明了地描繪出各個因素之間的影響關系，可以深入地洞悉復雜系統中的一般行為模式，并展現出隨時間推移，其系統行為的變化情況。最常用的系統基模一般為雙回路基模，包含一個預期結果反饋回路和一個非預期結果反饋回路。預期結果反饋回路的結果來自系統內發起的一個行動，而非預期結果反饋回路的結果來自系統外或者系統內其他部分的反應。非預期結果呈現之前會有一個延遲，有一個系統邊界隱藏非預期結果。

五、煤炭產業系統

基模煤炭產業是一個較為復雜的、多維度的動態系統，而煤炭企業的活動也都是一個子系統，煤炭系統的發展受到系統內因素和系統外因素交互影響，這些因素相互作用、相互影響、相互依存的關系構成了煤炭系統的運行過程，如果將系統的各個要素分開單獨研究，會破壞系統內部的連接及系統整體性，因此，要將系統作為一個整體進行研究。運用系統思維和系統動力學方法，將煤炭、環境、人口、經濟等因素納入一個復雜大系統中進行動態分析研究。利用系統結構分析，依據煤炭系統實際情況確定各影響因素之間的因果關系，以掌握煤炭系統的運行機理和發展規律，并找到可持續發展問題，針對具體問題建立系統基模進一步剖析。

1.成長上限

基模煤炭企業遇到“成長上限”問題時，往往試圖用力推動成長。煤炭企業加大開采力度，會導致煤炭的產量增加，而產量增加的煤炭企業為避免大量庫存會加大銷售力度，從而引起銷售收入的增加并在一定程度上帶來更多的銷售利潤，在收入和利潤兩項經濟指標的驅使下，煤炭企業會進一步加大開采力度，這是一個正反饋回路，如圖2所示。為了保障開采力度，員工需要加班疲勞作業、設備連續不間斷運轉。開始階段如果初現成效，則繼續推動杠桿。然而在工業企業的環保要求不斷提高的背景下，對污染物的處理能力往往跟不上由開采力度增加而導致的污染增加速度，從而造成越來越多的污染積累，處理不斷增加的廢水、廢渣、廢氣又會引起處理污染物的成本上升，從而引起產量降低，以此形成了制約增長的平衡回路，越用力推動增強回路，平衡回路的阻力就越大，最后導致成本的增加大于利潤的增加，凈利潤反而降低。“成長上限”結構的平衡回路是杠桿作用點，想要突破現狀，解決“成長上限”類的問題，需要從平衡回路著手，識別并改變平衡回路中制約因素的影響。煤炭企業需要推動循環經濟的發展，通過循環技術將排放的“三廢”變廢為寶，變害為利，著力延伸循環鏈條，利用煤矸石、水煤漿、煤泥等作為燃料進行發電，產生能源，實現煤電一體化深度融合，引進和開發更先進的煤層氣利用技術，減少氣體排放。煤炭企業可通過設置污染積累監測預警機制，科學測算并預設危險指標。當由于發展而引起的污染快達到危險指標的時候，對煤炭企業進行預警，而煤炭企業接到預警后，在最佳時間采取循環經濟策略以緩解系統惡化，觸發可制約第一個平衡回路的第二個平衡回路。如圖3所示，循環經濟的實現調整了系統結構，可以從污染積累環節解決“成長上限”問題。成長上限結構屬于通用雙反饋回路基模，所提出的策略為基模問題的結構優化解，在雙反饋回路基礎上，設置第三個回路，并在三個回路之間設置兩條鏈接，以兩條鏈接觸發解決機制。如圖4所示，當增強回路引發平衡回路的時候，通過連接觸發第二個平衡回路，以第二個平衡回路弱化第一個平衡回路的效果，這樣就形成了一個包含一個增強回路和兩個平衡回路的三回路通用基模，此類問題都可以通過結構優化的方式解決。

2.共同悲劇

基模一個區域的煤炭企業共同開采地下的煤炭資源，煤炭資源屬于不可再生資源，儲量固定、有限。起初煤炭企業通過開采煤炭資源而逐漸擴展，但是在煤炭企業投入了大量固定成本建設采煤設備后，它們會不斷想要擴大生產以提高自己的福利，直到煤炭資源逐步逼近枯竭，收益不斷遞減，越努力擴大，成長越慢。煤炭企業在一味追求產量的同時，還造成了大量的資源浪費及環境的破壞。據測算，礦井開采1萬噸煤炭就有0.01hm2～0.29hm2土地塌陷，露天開采1萬噸煤炭就有0.06hm2～0.13hm2土地塌陷。土地塌陷會導致地表沉降，對地面造成嚴重破壞，還有可能引發山體塌陷、落石、泥石流等災害，危害生態系統，損壞生態環境，致使人類的居住環境惡化。針對共同悲劇問題，可采取的杠桿解一般分為自我管制和政府調控兩種。董江［15］提出，在煤炭產業中，煤炭企業可以共同設計調節機制和約束機制，約束自己的行為，以管理煤炭資源的合理開采，形成自我管制。政府調控可以從征稅著手，開采量大、收益多的煤炭企業承擔起更大的責任，對其多征稅，當征稅帶來的成本高于過度開采獲取的利潤的時候，煤炭企業會停止過度開采行為，這部分稅可以用于維護生態環境、改善有限資源的開發利用;同時，進一步明確各個企業的開采權范圍，對明確劃定范圍內的煤炭資源實行排他性占有。

3.舍本逐末

基模煤炭企業在產業快速發展階段中不斷擴張規模，加大生產力度、加大人力、物力投入，然而隨著社會的發展和科技的進步，越來越多的新興能源誕生，市場不斷出現煤炭的替代產品，對煤炭的需求量逐步下降。而對于煤炭企業而言，曾經“黃金十年”一煤難求的局面一去不復返，轉而出現的是煤炭的大量積存、滯銷，生產出來但沒有買家，庫存量越大，成本越大，庫存成本的不斷積累造成產煤的凈利潤不斷下滑，特別是在煤炭價格下行時期。生產煤炭不僅無法獲利，甚至為去庫存虧本出售煤炭，直到現在，市場上仍然是以煤炭供大于求的現象為主，并且未出現有效的長期緩解趨勢。針對這一問題，各個煤炭企業采取了限產的策略，工人輪流上崗減少工作時間，關停部分設備減少設備運轉時間，然而通過限產手段只能暫時性的緩解問題，并沒有產生持續性的效果，問題未根本性解決。政府層面通過關停部分煤礦，停止新建煤礦減少產能，但行政手段使企業無法實現自身的良性循環，大量下崗員工問題難以解決，仍然耗費巨大的資金供養員工的基本生活保障，煤炭行業成為一個“無底洞”，如情況繼續惡化可能造成社會動蕩。雖然關停煤礦、限制生產可以緩解產量過剩的問題，但是緩解程度越來越弱，并帶來了副作用，引起新的問題，依然治標不治本。在舍本逐末問題的解決上，應該要重點放在根本解。通過限產、關停煤礦等方式化解過剩產能、淘汰落后產能是應對產量過剩問題的癥狀解，然而只能暫時緩解癥狀并且會帶來新的問題，煤炭產業進行結構調整、轉型升級才能真正化解目前的問題，同時能給予員工新的崗位進行安置。但是煤炭產業作為山西的支柱產業，規模巨大，短期內無法實現結構調整，而限產、去產能可以爭取來所需要的時間，因此癥狀解要與根本解結合，限產、去產能與產業結構轉型調整相結合才能徹底解決煤炭產業的舍本逐末問題，實現真正治本。

六、結語

中國是能源生產和消費的大國，煤炭資源豐富，其他資源稀缺的能源結構決定了煤炭產業的重要地位難以被動搖。而隨著環境保護、節能減排壓力不斷增大，煤炭產業必須要走可持續發展之路。煤炭產業是一個復雜系統，其可持續發展涉及社會、經濟、資源、環境等多方面因素，其不協調的發展、不科學的管理、不合理的規劃導致一系列問題，以系統的視角去分析這些制約因素可以獲得更為全面認識。通過煤炭產業系統基模的構建可以發現，產業政策層面統籌規劃、企業層面科學管理用煤、政府層面完善市場環境，是實現煤炭產業可持續發展的重要方向。針對成長上限問題，應推動循環經濟的發展，變廢為寶，大力延伸循環鏈條，改變制約因素的影響;針對共同悲劇問題，企業應設計調節機制和約束機制進行自我管制，而政府應出臺責權劃分政策，起到調控作用;針對舍本逐末問題，應利用去產能、限產爭取的時間進行結構調整、轉型升級，從根本上解決問題。然而，通過系統動力學進行煤炭產業可持續發展的研究尚不完善，仍然有很多研究問題尚未解決。首先，將消費者行為列入考慮范圍后系統模型的構建及問題解決策略的提出;其次，在國家能源轉型新政策背景下，各能源市場之間的沖突和相互作用的，市場沖突因素對煤炭產業可持續發展的影響效果，以及如何協調沖突的研究。這些都是未來研究的內容。

參考文獻：

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［15］董江.我國煤炭產業“公共地悲劇”的分析與對策［J］.改革與戰略，2009，25(12):151－153.

作者：焦嶕；趙國浩；張寶建 單位：山西財經大學