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论文翻译

矿业经济区产业结构优化研究——以碳排放为限制

Li Li ^1,3，Yalin Lei ^2,3,*，赵连荣^2,3,*,李贤海 ^2,3

1清华大学公共政策与管理学院，北京100084;电子邮件：lilyght@126.com

2中国地质大学人文与经济管理学院，北京100083;电子邮件：lixianhai@126.com

3国土资源部资源与环境承载力评估重点实验室，北京100083

【摘要】21世纪的第一个十年，山西省作为典型的煤炭省和矿业经济区，为国民经济建设和改革做出了巨大贡献。与此同时，煤炭开采对生态环境造成严重破坏，资源过度耗用，生态环境恶化，可持续发展能力下降。过度依赖资源型经济会导致经济不发达和单一的产业结构等问题。在这种背景下，山西省必须采取行动，尽快将其产业结构转变为低碳发展模式。本文利用2007年至2011年的数据建立灰色模型（1,1），并从2015年开始设计三个产业结构的优化方案，计算资本投资、电力和CO2排放的消费系数值。通过建立山西省至2020年的灰色动态线性规划模型。结果表明，山西省的产业结构有待提高。据预测，山西省三个产业的比例应从2015年的6:46:48变为2020年的6:41:54。与此同时，第二产业的碳排放量排在七大行业之首，而其他六个部门应加以限制，基于此山西政府应该继续促进煤炭工业中煤层气和煤化工的发展。

关键词：低碳经济;产业结构优化;灰色模型（1,1）;灰色动态线性规划模型;矿业经济区

1.介绍

全球经济自工业化时期以来发展迅速，与资源丰富密切相关。根据比较优势理论，丰富的自然资源是工业化和经济发展的基础，自然资源可以为经济增长提供必要的物质基础，也可以改善国家红利。自21世纪初以来，有关能源，特别是能源安全的问题受到了更多关注，能源是经济和社会发展的重要物质基础，稳定的能源供应是经济稳定增长的前提，且能源安全与国家安全有关。长期以来，由于中国能源资源的禀赋特征，煤炭已成为中国的基本能源和重要原料，在国民经济中占有重要的战略地位。未来几十年，煤炭资源占中国能源结构的比例将下降，而煤炭作为能源供应主体的地位将保持不变。山西省拥有丰富的煤炭资源，在中国发展着典型的资源型经济，煤炭资源在产业结构和经济发展中占有重要地位。据统计，山西省煤炭储量达到266.4万吨，成为中国第二大储量，占中国煤炭资源的22.6％^[1] 。在“十一五”期间，山西省煤炭产量32.2亿吨，相当于年均增长6.32％，占同期中国煤炭总产量的23％左右；出口煤炭量达24.9亿吨，占省际煤炭转运量的70％以上。山西省提供了大量的煤炭资源，为国民经济建设和改革做出了巨大贡献。与此同时，煤炭开采对生态环境造成了严重破坏，导致资源过度使用，生态环境恶化，可持续发展能力下降，这种对资源型经济的过度依赖导致了经济不发达和单一的产业结构等问题。因此，必须改变传统的经济发展模式，以改善产业结构。低碳经济（LCE）的特点是低消耗，低污染和低排放，调整产业结构将影响能源消耗和环境污染。因此，调整产业结构实现LCE不仅是山西省的问题，也是国民经济可持续发展的问题。

2.文献综述

2.1. 灰色系统模型研究

灰色系统模型通过灰色关联分析，灰色预测，灰色聚类，灰色决策，灰色控制，灰色优化等广泛应用于农业，医药，经济，生态，文化，教育，天气，交通，交通，管理，工业控制等领域，解决生产，生活和科研中的实际问题。毛，段，李等^[2]通过选择13个主要因素，提出并验证了灰色关联理论，分析了可能影响深水平台选择的因素。结果表明，最佳平台被确定为具有最高相关性的平台。基于灰色预测，项，徐，李等 ^[3]提出了一种合作控制机制来控制空气压缩机的供气流量，统计结果表明，所提出的控制机制可以有效地降低空气压缩机约22％的能耗。王，蔡，徐等^[4]为中国2020年的碳强度降低创立了了混合非线性灰色预测和配额分配模型（HNGP-QAM）。结果表明，省和部门分配方案的总减排成本将为92.07times;10⁹ 和98.93times;10⁹，以及180.57times;10⁹ 和194.19times;10⁹ 元，分别有40％和45％的减排率。刘，陈，谭等人^[5]发现一种有效的灰色聚类分析方法，已被提用于海外项目贷款决策。邰，林，陈等^[6]采用灰色关联分析和层次分析法从有限的数据中研究企业的产品开发和竞争力，以精密机械制造商为例，证明该方法可行于投资决策。刘志志等^[7]基于灰色预测模型灰色模型（GM）（1,1）设计了对称转子轴承系统的灰色预测最优控制方案，结果表明该灰色预测 - 最优控制理论和方法是有效的。并且可用于转子系统的振动控制。王和唐^[8]利用灰色系统理论的灰色关联分析，分析了辽宁省农林牧业总产值结构，粮食产量结构，肉类产量结构，本文也采用了GM（1,1） ）模型预测研究这些内容。朱和高^[9]利用灰色关联分析和灰色系统预测分析了黑龙江省林业产业结构，为优化调整黑龙江省林业产业结构提供了建议。

2.2. LCE与产业结构调整研究

基于对全球气候变化的考虑，对LCE的研究已经开始。有强有力的科学证据表明气候变化已经发生并且被人类活动加速变化。在这种情况下，英国政府于2003年首次提出了LCE ^[10]。从那时起，LCE成为经济发展的象征。LCE的特点是能耗低，污染低，排放低。LCE是世界上减少温室气体排放和缓解气候变化的最佳经济发展模式。LCE更多的是关于经济发展的转型模式，而不是简单的技术或机制问题。经济增长方式转变的核心是产业结构优化。大多数研究主要关注LCE，经济增长和产业结构调整之间的关系。Soytas等^[11]研究了美国能源消耗，经济增长和碳排放之间的关系，结果显示，能源消耗与碳排放之间存在因果关系。Zhang和Xue ^[12]根据1996 - 2009年的相关时间序列数据，建立了关于产业结构调整如何影响二氧化碳排放的线性回归模型，实证结果表明：（1）产业结构的类型直接决定了碳排放;（2）第二产业与碳排放呈正相关;（3）发展第三产业减少碳排放。刘、段、张等人^[13]分析了典型国家低碳发展（LCD）和产业结构的过程，揭示了LCD与产业结构之间的因果关系。结果显示，中国第三产业是LCD的格兰杰原因，置信区间为98％，这表明在LCD之前应该调整产业结构，特别是第三产业的发展。张和黄^[14]利用投入产出分析分析了产业结构调整对碳减排的影响，并计算了1997年、2000年、2002年、2005年和2007年江苏省的直接和间接碳排放量。结果表明，某一部门的高碳减排效率可能是由于其直接碳强度高，间接碳强度高或经济地位高所致。董，藤田，张等人^[15]认识到工业共生可以在共生效益方面为低碳城市做出贡献。

产业结构优化的主要问题是产业结构合理化和高档化。产业结构的合理化是产业间协调和相互关联的动态过程。关于产业结构合理化，国外研究中的判断标准备受关注。产业结构高档化是一个从低层到高层结构发展的产业的动态过程。判断标准是价值结构指数或劳动结构指数的标准结构。自库兹涅茨相关研究以来，产业经济学专家、学者对产业结构和产业结构高档化进行了研究。赫斯顿和鲁文霍斯特^[16]研究了产业结构对1978年至1992年间12个欧洲国家的国家指数回报的横截面波动性和相关结构的影响。结果表明，产业结构对十字架的解释很少，国家收益波动率的截面差异。Peneder ^[17]根据经济合作与发展组织（OECD）国家的数据应用动态面板估算，结果证实，产业结构是20世纪90年代宏观经济发展和增长的重要决定因素。张、邓^[18]利用工业部门的环境影响模数（EIMID），通过综合生态环境影响产业结构模数（IEIMIS），定量评估了重庆市1997-2008年产业结构变化对生态环境的影响。结果表明，自1997年市政府成立以来，产业结构经历了两次重大变革，IEIMIS呈现近似U形曲线，初始下降后呈上升趋势，并在一定范围内波动。Chivu和Ciutacu ^[19]接受了罗马尼亚工业的重组。本文从国家的角度论述了罗马尼亚产业结构的分解和重组，但没有忽视欧洲工业战略和政策的趋势。

中国产业结构优化研究源于产业结构调整，实现经济稳定增长。周^[20]认识到中国的产业结构得到了改善，农业，轻工业，重工业在国民经济中的比例变得更加平衡。Wang和Liu ^[21]计算了所有部门的总收益，并量化了国民经济部门，以利用投入产出法优化产业结构。根据科学发展观，宁和徐^[22]分析了山西省煤炭工业的发展。乔^[23]分析了山西煤炭工业在工业质量方面的结构，发现结构不足，初加工和深加工不和谐，相关产业发展相对滞后。Man，Zhu ^[24]用灰色关联模型研究了云南省的产业结构。Li^[25]利用灰色动态线性规划优化了河南省的产业结构。基于粗糙集理论，Li，Li和Wang ^[26]评估了新疆生产建设兵团2001年至2010年产业结构的合理化。结果表明新疆生产建设产业结构合理化，军团逐渐兴起;但总的来说，产业结构的合理化水平仍然不高。在回顾有关LCE和产业结构调整的文献，发现了以下不足之处：

(1) 以前的研究很少讨论LCE和产业结构优化，其中产业结构或LCE的优化是重点。

(2) 在以前的文献中很少讨论通过优化产业结构来实现LCE的方法。LCE将是未来经济发展的主要模式，不同的发展模式适合不同的地区。因此，讨论不同地区实现LCE的不同方式非常重要。以煤为主的产业结构是山西省能源产业发展的现状，山西省经济与环境协调发展存在一定的局限性。目前，三大产业结构和能源产业结构的优化对山西省的转型至关重要。因此，本主要研究了LCE发展模式背景下山西省产业结构的优化问题。

3. 模型和数据

首先，本文使用灰色模型（1,1）（GM（1,1））预测资本投资，工业功率和CO2 排放的系数。其次，根据GM（1,1）模型预测的资本投入、功率和CO2 排放的目标函数、约束和系数，建立了2015年至2020年期间山西省工业结构的优化的动态灰色线性规划模型。。

3.1.GM（1,1）模型

灰色系统理论，模糊数学和概率统计是最常用的不确定性系统的三种研究方法。灰色系统模

型适用于不完整信息，它能够降低模糊数学的概率不确定性，而概率统计不能（表1）^[27]。20世纪80年代，邓聚龙教授提出了灰色系统理论。通过建立微分方程模型，灰色系统模型利用并处理动态信息。在建立模型的过程中，灰色系统理论充分利用了有限数据和底层信息所显示的信息。

表1.三种不确定性研究方法的比较。