長春市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)生態(tài)工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模型構(gòu)建研究

長春市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)生態(tài)工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模型構(gòu)建研究

0國家級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)中國的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)經(jīng)歷了近20年的發(fā)展過程，一直承擔(dān)著體制改革和開放的先驅(qū)責(zé)任。這是中國經(jīng)濟(jì)增長的亮點(diǎn)。長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)(ChangchunEconomicandTechnologicalDevelopmentZone,CETDZ)是1993年4月4日批準(zhǔn)的國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),經(jīng)過十年的發(fā)展已經(jīng)頗具規(guī)模,2001年被國家權(quán)威機(jī)構(gòu)評為“中國十佳優(yōu)秀開發(fā)區(qū)”。截至2003年底,全區(qū)累計(jì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)總量2322.56億元,擁有世界500強(qiáng)企業(yè)19家。盡管開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力不斷增強(qiáng),但仍存在環(huán)境污染、資源利用率低等弊端。生態(tài)工業(yè)園是一種低成本、高資源利用率,且環(huán)境負(fù)效應(yīng)小的工業(yè)體系,高度體現(xiàn)了“資源-廢物-資源”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念,是目前國際國內(nèi)最為流行和有效的工業(yè)生產(chǎn)形式,在我國也是繼經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)之后的第三代工業(yè)園區(qū)。1中循環(huán)eip循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想萌芽于20世紀(jì)60年代,源于美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家波爾丁提出的“宇宙飛船理論”,是組織成“資源-產(chǎn)品-再生資源”的閉環(huán)型物質(zhì)循環(huán)過程,也是以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心,以“減量化、再利用、資源化”(3R)為原則的經(jīng)濟(jì)增長模式。循環(huán)經(jīng)濟(jì)有大、中、小三個層面:企業(yè)層次的小循環(huán);不同企業(yè)間通過副產(chǎn)品交換、廢物再生循環(huán)、水和能量的梯級利用,以及共同管理環(huán)境等措施的合作,從而形成中循環(huán),即生態(tài)工業(yè)園;一個地區(qū)、一個國家,甚至更廣的范圍內(nèi)建立的大循環(huán),即循環(huán)社會。生態(tài)工業(yè)園(Eco-IndustrialPark,EIP)是工業(yè)生態(tài)學(xué)理論的重要實(shí)踐,是中層次的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。它是在單個生產(chǎn)過程實(shí)行清潔生產(chǎn)、生命周期評價、生態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,使一種過程排出的廢物用作另一種過程的原材料,實(shí)現(xiàn)區(qū)域循環(huán)。20世紀(jì)60年代,最早出現(xiàn)了丹麥卡倫堡(Kalundborg)工業(yè)共生體系,被稱為生態(tài)工業(yè)園的先驅(qū)。在中國,國家環(huán)保局自1999年開始著手推動循環(huán)經(jīng)濟(jì),至今已建立了廣西貴港、天津泰達(dá)等11個國家生態(tài)工業(yè)園區(qū)試點(diǎn),在遼寧、福建等省和城市開展以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為核心的生態(tài)省、生態(tài)市試點(diǎn)。我國“十五”環(huán)境科技工作將發(fā)展生態(tài)工業(yè)作為重點(diǎn)開展的科學(xué)研究領(lǐng)域之一,中共中央關(guān)于制定“十一五”規(guī)劃的建議中明確提出:“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑”。2長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)現(xiàn)狀分析2.1工業(yè)資源環(huán)境負(fù)荷分析2.1.1工業(yè)煤炭消費(fèi)及能耗情況根據(jù)2004年長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)保局的環(huán)境統(tǒng)計(jì)分析,在工業(yè)能源消耗方面,2004年全區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值866059.4萬元,工業(yè)煤炭總消費(fèi)6×105t,每萬元產(chǎn)值能耗692.8kg標(biāo)準(zhǔn)煤(2003年全國平均值1.50t/萬元GDP,大約為發(fā)達(dá)國家水平的4倍)。工業(yè)耗水方面,2004年全區(qū)工業(yè)用水總量為18×106t,每萬元產(chǎn)值用水量20.8t,略高于長春市萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水19.13t的定額。工業(yè)重復(fù)用水率60%,遠(yuǎn)低于1999年長春市72%的工業(yè)用水重復(fù)率。2.1.2年生全污水處理量環(huán)保局統(tǒng)計(jì)分析見表1,2004年全區(qū)工業(yè)廢氣總排放量為576.341×107m3,萬元工業(yè)產(chǎn)值排氣量6654.8m3。其中SO2排放量2793t,萬元工業(yè)產(chǎn)值產(chǎn)生量3.22kg;煙塵排放量2530t,萬元工業(yè)產(chǎn)值產(chǎn)生量2.92kg(國家環(huán)保局制定的生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)<5.0kg/萬元GDP)。大成玉米是主要的大氣污染源,貢獻(xiàn)率82.5%。2004年長春經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)廢水排放量337×104t,萬元產(chǎn)值廢水排放量3.9t。其中污染物含量最大的是COD459.8t,萬元工業(yè)產(chǎn)值生產(chǎn)量0.53kg(國家環(huán)保局制定的生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)<5.0kg/萬元GDP)。大成玉米是主要的廢水排放源,貢獻(xiàn)率54%,其次是廣澤乳業(yè)、百事可樂和東旭肉食品開發(fā)集團(tuán)等。長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的工業(yè)固體廢物產(chǎn)出率很低,2004年開發(fā)區(qū)固體廢棄物20×104t,主要是燃煤殘?jiān)?.2產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)生態(tài)工業(yè)建設(shè)的優(yōu)勢在于:第一,經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng),且鄰近母城,基礎(chǔ)設(shè)施可共享,有良好的通達(dá)性,為物質(zhì)流通提供了保障;第二,人才資源充足,長春市是科技文化名城,教育資源豐富,科研實(shí)力雄厚;第三,開發(fā)區(qū)長期推行企業(yè)集群策略,依托一汽集團(tuán)形成了零部件企業(yè)的集群,還有制藥、光電信息產(chǎn)業(yè)的集群;第四,開發(fā)區(qū)已經(jīng)建立了汽車零部件、糧食深加工、光電信息、生物制藥和新型建筑材料5大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)生態(tài)工業(yè)建設(shè)主要存在以下問題:第一,缺少生態(tài)工業(yè)建設(shè)規(guī)劃;第二,5大支柱產(chǎn)業(yè)生態(tài)關(guān)聯(lián)性不大;第三,靜脈產(chǎn)業(yè)力量薄弱、規(guī)模小,園區(qū)資源循環(huán)再利用水平比較低;第四,新能源的使用比例小,能源的梯級利用須加強(qiáng)。3長春經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)生態(tài)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)3.1園區(qū)規(guī)劃原則3.1.1生態(tài)工業(yè)發(fā)展的影響因素生態(tài)工業(yè)園設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是企業(yè)、行業(yè)的匹配。園區(qū)成員間是否具備供需關(guān)系以及供需規(guī)模、供需的穩(wěn)定性是影響生態(tài)工業(yè)發(fā)展的重要因素。因而需要在區(qū)域已有的企業(yè)中,或是有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)中,找出已有或可能的物質(zhì)流動關(guān)系,篩選出在類別、規(guī)模、方位上相匹配的設(shè)計(jì)或改造方案。3.1.2生態(tài)工業(yè)建設(shè)需大量引進(jìn)多種行業(yè)或企業(yè)自然生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越豐富,系統(tǒng)就越穩(wěn)定,因而生態(tài)工業(yè)建設(shè)在匹配前提下,應(yīng)盡量招募多種行業(yè)、不同規(guī)模的企業(yè),使原材料、產(chǎn)品和服務(wù)多樣化,企業(yè)間聯(lián)系復(fù)雜化,以擴(kuò)展合作空間,增強(qiáng)園區(qū)整體的穩(wěn)定性。3.1.3根據(jù)土地原則依靠當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)、區(qū)位、人才、資源優(yōu)勢,與本地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展,形成自我特色,造福一方百姓。3.1.4高效應(yīng)原則生態(tài)工業(yè)設(shè)計(jì)在于形成高效的工作系統(tǒng),使園區(qū)的企業(yè)、政府和社區(qū)間有著緊密而高效的合作,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和諧發(fā)展。3.2復(fù)合實(shí)體共生模式根據(jù)參與企業(yè)的所有權(quán)關(guān)系EIP分為兩種模式:自主實(shí)體共生模式和復(fù)合實(shí)體共生模式。自主實(shí)體共生是指參與企業(yè)都有獨(dú)立的法人資格,不具有所有權(quán)上的隸屬關(guān)系,所有的合作都是在雙方協(xié)商基礎(chǔ)上達(dá)成的,如丹麥的卡隆堡共生體系。復(fù)合實(shí)體共生是指所有參與的企業(yè)同屬于一家大型公司,是該大型公司的分公司或某一生產(chǎn)車間,其發(fā)展完全取決于總公司的戰(zhàn)略意圖,如中國廣西貴港制糖生態(tài)示范園。依據(jù)實(shí)際情況,開發(fā)區(qū)整體上適于自主實(shí)體共生模式,局部則可取復(fù)合實(shí)體共生模式。關(guān)鍵因素是區(qū)域內(nèi)的企業(yè)多具有獨(dú)立的法人資格,一般情況下,管理者應(yīng)充當(dāng)協(xié)商或談判的協(xié)調(diào)者、牽線人的角色。由于下游企業(yè)的產(chǎn)量必須依靠上游企業(yè)的副產(chǎn)品產(chǎn)量水平,容易受產(chǎn)量波動的影響,在特殊情況下,則需要“總公司”(開發(fā)區(qū)管理者)的調(diào)控,比如玉米深加工中味精生產(chǎn)、酒精生產(chǎn)、玉米油生產(chǎn)、賴氨酸生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)關(guān)系密切,適于在可控條件下進(jìn)行生產(chǎn)。3.3cies研究生態(tài)學(xué)中,建群種(ConstructiveSpecies)是對群落結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯控制作用的植物種。生態(tài)工業(yè)園建設(shè)過程中就是依據(jù)工業(yè)生態(tài)學(xué)原理建立一個工業(yè)群落,確立并培養(yǎng)建群種是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3.3.1玉米深加工產(chǎn)業(yè)是開發(fā)區(qū)發(fā)展的必然選擇我國80%的玉米以原糧狀態(tài)直接上市或初加工后直接消費(fèi),深加工不發(fā)達(dá)。我國的玉米價格比國際價高20%左右,入世后受到重大沖擊。而由玉米加工成的酒精、塑料、紡織品、聚酯化合物都是環(huán)境友好材料,市場前景廣闊,大力發(fā)展玉米深加工產(chǎn)業(yè)是開發(fā)區(qū)的必然選擇。美國是世界最發(fā)達(dá)的玉米深加工國家,除了熟知的產(chǎn)品外,還有玉米油、燃料添加劑、環(huán)糊精、有機(jī)酸等,以及最近正在研制的用玉米和秸桿生產(chǎn)生物可降解塑料?？梢?玉米深加工是發(fā)展?jié)摿艽蟮漠a(chǎn)業(yè)。開發(fā)區(qū)內(nèi)的大成玉米已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模,玉米年加工能力已達(dá)到120×104t,產(chǎn)品主要有飼料、淀粉、酒精、賴氨酸等。從現(xiàn)狀分析結(jié)果可以看出,大成玉米對全區(qū)的污染貢獻(xiàn)是比較大的,各生產(chǎn)流程需要更為經(jīng)濟(jì)的組合。其生態(tài)工業(yè)結(jié)構(gòu)的一般模型如圖1所示。3.3.2供熱服務(wù)和產(chǎn)品的供應(yīng)群落熱電廠是礦物燃料的主要消耗者,是能源的主要供應(yīng)者。以熱電廠為中心的生態(tài)工業(yè)園的工業(yè)群落可能包括5個部分:為熱電廠運(yùn)行提供服務(wù)和產(chǎn)品的供應(yīng)群落;利用熱電廠產(chǎn)生的能源(蒸汽、熱水等)和可用副產(chǎn)品(粉煤灰、石膏、余熱等)的副產(chǎn)品群落;有效利用能源群落,包括高效率設(shè)備制造、流程審計(jì)等;可更新能源群落;農(nóng)業(yè)和食品加工群落。電廠是開發(fā)區(qū)固體廢物的主要產(chǎn)出單位,工業(yè)群落亟待完善。3.3.3汽車產(chǎn)業(yè)空間發(fā)展模式汽車產(chǎn)業(yè)是長春的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),在長春經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。長春空間戰(zhàn)略研究提出了長春應(yīng)在空間和制度層面整合汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的設(shè)想,并提出了“一城、一區(qū)”(國際汽車城和開發(fā)區(qū)汽車產(chǎn)業(yè)區(qū))的汽車空間布局模式。經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)汽車零部件產(chǎn)業(yè)的定位是發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)分區(qū),主要承擔(dān)整合汽車產(chǎn)業(yè)的職能,形成國際汽車城的零部件生產(chǎn)分區(qū)。3.3.4發(fā)區(qū)的生物制藥業(yè)長白山地區(qū)豐富的藥材是制藥業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢。2000~2003年,長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的生物制藥業(yè)年均增長速度為59.7%,僅次于汽車零部件產(chǎn)業(yè),但實(shí)際產(chǎn)值所占比例較小。開發(fā)區(qū)的生物制藥城內(nèi)聚集了亞泰生物藥業(yè)、英平藥業(yè)、精優(yōu)藥業(yè)、銀諾克藥業(yè)、吳太感康等十多家制藥企業(yè)。除東北三省外,產(chǎn)品還銷往京津唐、長江三角洲等地。3.3.5蛋白質(zhì)飲料的加工和利用開發(fā)區(qū)的食品加工主要是飲料乳品加工和肉類加工,目前企業(yè)有中糧可口可樂、百事可樂、金財(cái)乳業(yè)、廣澤乳業(yè)、老昌食品等。乳品飲料加工過程中排出廢水含有大量的乳糖、蛋白質(zhì)和脂肪,生物需氧量高,油脂更高,是水污染的主要貢獻(xiàn)行業(yè)之一,可采取厭氧發(fā)酵的處理辦法。肉制品加工產(chǎn)生的固體渣滓、碎肉屑、動物毛、骨頭等可制成動物飼料。加工過程中的有機(jī)副產(chǎn)品可通過厭氧發(fā)酵實(shí)現(xiàn)再利用,得到沼氣和肥料。3.4企業(yè)間的生態(tài)集成以廢物減量化、再循環(huán)利用和廢物資源化為指導(dǎo)原則,通過在園區(qū)企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間對物質(zhì)、能量和公用設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)集成,可以實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)、能量集成利用和信息交換共享,合理布局,構(gòu)成工業(yè)生態(tài)鏈,從而更好地體現(xiàn)出園區(qū)的生態(tài)效益。3.4.1供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)物質(zhì)集成主要是根據(jù)園區(qū)總體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,確定成員間的上下游關(guān)系,同時,還需要根據(jù)物質(zhì)供需方的要求,對物質(zhì)流動的方向、數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整,以完成工業(yè)生態(tài)鏈的構(gòu)建。開發(fā)區(qū)的物質(zhì)集成工作有下面幾點(diǎn):(1)實(shí)現(xiàn)集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)。如熱電廠礦物燃料燃燒產(chǎn)生的廢物粉煤灰是建材業(yè)的原料,又是鋪路材料,爐渣是磚廠的原料,余熱可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。(2)促進(jìn)園區(qū)內(nèi)部的企業(yè)交易。例如大成玉米化工集團(tuán)產(chǎn)出的淀粉糖、有機(jī)酸等,可以滿足區(qū)內(nèi)食品加工業(yè)的需求。在美國,玉米淀粉糖為可口可樂和百事可樂兩大集團(tuán)提供所用甜味劑的100%和55%。(3)中小企業(yè)是整個產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié),對物質(zhì)集成有舉足輕重的作用。由于生態(tài)工業(yè)建設(shè)初期,各種中間副產(chǎn)物由于數(shù)量、產(chǎn)出時間、產(chǎn)出穩(wěn)定性等因素不能被成規(guī)模地使用,而中小企業(yè)則有條件使用這部分廉價資源。隨著園區(qū)生態(tài)工業(yè)建設(shè)的推進(jìn),這些中小企業(yè)的規(guī)模和功能也隨之發(fā)展,并為自己尋找其它原料來源,保證生產(chǎn)的穩(wěn)定。3.4.2水的使用及水再利用水是工業(yè)的生命載體,是工業(yè)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動的介質(zhì)。工業(yè)園匯集了眾多工業(yè)企業(yè)而成為耗水大戶,同時排放大量污水,常造成地區(qū)性水資源緊缺和水環(huán)境污染。雖然長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)開展了企業(yè)內(nèi)部節(jié)水項(xiàng)目,園區(qū)管理部門也通過實(shí)行水配額和水宣傳活動激發(fā)企業(yè)節(jié)水積極性,但是,由于沒有從園區(qū)層次研究不同企業(yè)之間的水再利用、再循環(huán),致使企業(yè)間水梯級利用的機(jī)會喪失。因此,需要系統(tǒng)研究,以提高園區(qū)層次的水資源利用效率,減少園區(qū)新鮮水的需求量。開發(fā)區(qū)企業(yè)的用水可分成5個等級:(1)超純或極純水(用于光電子液晶業(yè));(2)純凈水除離子水(用于生物制藥、食品加工或特別工藝鍋爐);(3)一般要求的水;(4)清洗用水(用于清洗汽車、建筑物等);(5)灌溉用水(用于景觀草坪、樹木和花草等)。開發(fā)區(qū)企業(yè)眾多,不同產(chǎn)業(yè)、不同生產(chǎn)過程對水質(zhì)要求不同。按對水質(zhì)要求的高低把水消費(fèi)分為三級。要求較低的下一級,可以使用上一級的出水,或是處理后的出水,實(shí)現(xiàn)水資源的梯級利用。水資源集成模型如圖2所示。3.4.3供熱利用能量發(fā)電和再生能源生態(tài)工業(yè)園區(qū)的能量集成就是對整個系統(tǒng)的能量供求關(guān)系進(jìn)行分析,從全局觀點(diǎn)出發(fā),節(jié)約能源、進(jìn)行能量的有效匹配,達(dá)到合理利用能量的目標(biāo)。能量集成主要有兩種途徑:熱電聯(lián)產(chǎn)和能源的梯級利用。熱電聯(lián)產(chǎn)同時向園區(qū)供電、供熱,用燃料產(chǎn)生的能量發(fā)電,而產(chǎn)生的熱量用于供熱,供熱使用循環(huán)水,進(jìn)一步減少了發(fā)電的熱損失。這要求改進(jìn)設(shè)備,鼓勵企業(yè)使用集中供熱。能源梯級利用是根據(jù)能量品位逐級利用。區(qū)內(nèi)有加熱工序的單位都會有廢余熱量產(chǎn)生,但是由于數(shù)量和產(chǎn)生時間穩(wěn)定性等因素,短期內(nèi)很難得到實(shí)際有效的利用,這部分熱量可能被中小型或是私人小企業(yè)使用。實(shí)施生態(tài)工業(yè),減少能源消耗和環(huán)境污染,應(yīng)最大程度地使用可更新能源,如太陽能、風(fēng)能、生物能、水能等。根據(jù)長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的實(shí)際情況,應(yīng)致力于太陽能和生物能發(fā)電的開發(fā)建設(shè)。生活垃圾可以提供生物能發(fā)電的原料,同時還解決了垃圾隱患。3.4.4開發(fā)區(qū)生態(tài)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃根據(jù)對物質(zhì)、水和能源集成的分析,設(shè)計(jì)長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)模型,如圖3所示。4長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)生態(tài)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略4.1構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈根據(jù)以上分析,對開發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)調(diào)整提出以下幾