再生资源产业系统脆性分析与调控管理

再生资源产业是实现有限资源无限循环的新兴产业，为资源再生利用指出了产业化发展道路，对构建资源节约型、环境友好型社会具有重要战略意义。本书以再生资源产业系统为对象，研究了该产业系统的基本运作过程、脆性因子、脆性程度与调控策略。具体内容包括：再生资源产业系统概念界定、空间维度下的系统发展模式、时间维度下的系统演变过程、系统关联结构分析、产业聚集发展趋势、脆性因子的平稳性检验、独立与综合影响分析、脆性评价模型构建、脆性风险预警设计、动态反馈视角下的多维度临界调控。最后，以天津市为例，进行再生资源产业系统的脆性分析评价的实例研究，提出了再生资源产业可持续发展的调控措施。

   第1章绪论1

1.1再生资源产业系统脆性问题1

1.2再生资源产业与复杂系统脆性的相关述评5

第2章再生资源产业相关理论16

2.1可持续发展理论16

2.2复杂系统脆性理论21

2.3产业经济理论27

2.4系统动力学方法32

第3章再生资源产业系统分析44

3.1再生资源产业系统概念界定44

3.2空间维度下的系统发展模式分析48

3.3基于时间维度的系统发展演变分析54

3.4面向产品生命周期的系统结构分析60

3.5基于产业聚集度的系统发展变动趋势分析67

3.6本章小结73

第4章再生资源产业系统脆性因子辨识75

4.1再生资源产业系统脆性定义75

4.2脆性因子初步分析76

4.3脆性因子选择及预处理84

4.4计量模型构建87

4.5影响效果分析93

4.6本章小结99

第5章基于突变级数法的再生资源产业系统脆性评价101

5.1系统脆性关联结构分析101

5.2评价方法对比和选择111

5.3基于双枝模糊集的突变级数法115

5.4再生资源产业系统脆性评价模型120

5.5本章小结123

第6章再生资源产业系统脆性多维临界调控124

6.1多维调控目标124

6.2系统脆性风险预警设计125

6.3动态反馈视角下的多维临界调控131

6.4系统调控策略设计145

6.5本章小结149

第7章天津市再生资源产业系统脆性分析与调控150

7.1基金补贴政策：天津市再生资源产业回收处理实践150

7.2科技研发机构：天津再生资源研究所科研与合作交流155

7.3产业集聚化发展：天津子牙循环经济产业区159

7.4回收处理企业：天津同和绿天使很好资源再生有限公司回收利用状况163

7.5系统脆性研究：再生资源产业系统脆性评价168

7.6协调实现机制：产业可持续发展调控途径174

7.7本章小结179

参考文献180

    第1章 绪论
       1.1 再生资源产业系统脆性问题
       1.1.1 社会现实问题
       环境是人类赖以生存的必要保证，也是经济发展的物质载体。人类的文明史在某种程度上也可以被称为物质使用的演进史。在这数千年文明史中，资源的开发利用强度不断被加强，优选化利用资源成为经济社会发展的重要目标，与此同时，人类却常常忽略科学、合理地利用资源。特别自第一次工业革命以来，工业化进程加速，科技进步使得人类利用海底、地下、空中资源环境的梦想变为现实，几乎所有有限的世界资源都被加以利用，直接导致环境的污染、资源的枯竭、灾害的频发等人类所面临的生存威胁。世界自然基金会发布的《地球生命力报告 2012》中指出，如果人类按目前的速度消耗资源，到2050年，人类将消耗掉相当于两个地球才能提供的全部自然资源。即如果工业化国家的人均资源消耗量保持稳定，如同过去30年一样，而世界其他地区继续目前的追赶趋势，到2050年，每年的矿物、矿石、化石燃料和生物量总消耗量为1400亿吨，90亿人口人均消耗16吨。这说明资源使用和排放在未来是不可持续的，很可能超过所有现有资源数量和消化环境影响的预计能力极限。因此，选择适当的资源利用方式、转变经济发展方式、反思自身与自然的关系，已成为人类必须面对的迫切问题。
       20世纪60年代，随着环境保护思潮的兴起，美国经济学家Boulding阐述了“地球宇宙飞船”思想，指出地球资源的有限性和环境破坏的无限性，定义了可持续发展的概念[1]。但是，人类对于如何改变资源利用方式，仍处于末端治理的思想中。直到20世纪90年代，英国环境经济学家Pearce和Turner在《自然资源和环境经济学》中，第一次使用了“循环经济”这一概念，由过去的线性思维走向系统思维，资源再利用方式也从末端治理转变为过程治理，开始有了真正意义上的理论化研究。特别是1992年联合国环境与发展大会和2002年可持续发展世界首脑会议提出可持续发展道路之后，德国、英国、瑞典等欧洲国家提出了循环经济发展战略，进而再生资源产业成为世界各国谋求可持续发展的战略性产业，并得到迅速发展[2]。
       再生资源产业已被普遍认为是一个朝阳产业。再生资源产业的发展，已成为21世纪每一个国家可持续经济发展的重要组成。我国作为世界工厂，是世界优选的制造基地，每天向全球各个国家出口数以亿计的产品，这些产品消耗着中国的各种不可再生资源，消耗水平远远高于世界平均水平，透支着环境和生态，应当及时采取更加积极而稳妥的发展战略，加大再生资源产业发展力度，提高原生资源利用效率。因此，我国从20世纪50年代初期就建立了遍及城乡的废旧物资回收系统，实行周恩来提出的“变无用为有用，变一用为多用”的产业发展方针，形成了当时世界上最完善的回收系统[3]。随着可持续发展战略的实施和资源再生利用认识的提高，我国将再生资源产业发展政策作为落实科学发展观、缓解资源压力、实现经济可持续发展的重大国策。中共中央“十一五”规划明确指出建立环境节约型、资源友好型社会，为再生资源产业的发展提供了必要的政策支持和总体战略导向。在政策指导下，我国再生资源产业规模逐步扩大、回收体系逐渐完善、回收总量不断上升、回收总值持续增长、进口总量小幅提升、再生比例增中有降。2016年，国内回收总量约2.56亿吨，与2015年相比，增长了3.7%，回收总值约5902.8亿元，比2015年增长近1倍，各类回收企业10万多家，回收网点7万多个。但我国再生资源产业的回收市场比较混乱，各地还处于试点运行阶段，仍然存在很多现实问题。
       第一，未建立完善的社会化回收体系，再生资源产业园区生产能力过剩。《中华人民共和国循环经济促进法》第十二条对各地制定循环经济规划的规定，促使再生资源产业园区数量大幅增加。但是，再生资源产业的主体属于工业产业，需要源源不断的废旧电子信息产品、报废汽车、橡塑等原料供给，以维持主体产业的生产。2016年，我国彩色电视机产量为1.57亿台、空调1.64亿台、冰箱0.8亿台、计算机3.31亿台、手机21亿部、汽车2811.9万辆。其中电视机、冰箱、手机等电子废弃物，由于科技水平的提升，更新换代速度越来越快，报废数量剧增。但是我国再生资源回收体系组织化程度低，大部分回收企业或个人仅仅停留在单一化回收方式，以手工操作、买废卖废为主，各自为政，没有形成规模化、网络化回收体系，导致再生资源产业园区虽然扩大了再生利用企业的规模，相应的回收企业却小而分散，未形成整体产业链的对接，没有实现再生资源产业的协同发展。
       第二，废弃物的资源化水平低，研究和创新能力低。美国、德国、荷兰、日本等发达国家已经建立了完整的再生资源技术研发利用体系，再生资源的综合利用率较高。例如，美国对废旧家电的回收利用率已经达到97%以上，仅利用废旧家电回收制造的再生钢就占到钢铁生产总量的10%。目前，我国废钢铁利用率占钢铁产量的比例为26%，而世界平均水平为37%；我国再生铝产量占铝产量的21%，而世界平均水平为40%；我国轮胎翻新率仅占新胎产量的4%，而发达国家一般为10%。目前，我国废弃物的利用技术相对落后，科研经费投入不足，使得一些研究成果难以推广应用，废弃物的综合利用率不高。由于自主创新能力低，再生产品以再生金属等初级产品为主，产业化程度不高，没有建立起全面系统的研发体系，未与制造业等其他工业产业形成整体网络化发展，降低了一些价值比较高的稀贵金属的利用效率，减少了再生资源产业的再生产品附加值，不能带动其他工业的发展。
       第三，再生资源产业交易市场无序发展，政策法规制度不完善。我国废弃物的回收、综合利用和无害化处理环节分属不同的企业，缺乏统一有效的管理，再生资源产业的发展呈现出自发性、无序性等特征，未能建立起区域专业化和综合性的市场体系[4]。近年来，许多发达国家将我国作为废旧资源的出口地，将大量的电子垃圾倾倒到我国，严重扰乱了我国的生态平衡。因此，导致许多地区严重存在跨地区进口和倒卖国外废旧物资、虚开发票、倒卖废旧物资回收或经营许可证的现象，扰乱了正常的市场秩序。而且，废旧资源回收交易市场的交易方式落后，没有建立现代化水平的再生资源商贸市场，不能避免废弃资源的二次污染。这同时也是由于现有再生资源利用产业发展的法律政策不完善、不系统，在相关法律法规的衔接上存在一些问题，激励和引导产业发展的政策不健全，相应的准入制度和技术标准未颁布实施，从而影响了该产业长期稳定的发展。
       1.1.2 科学问题的提出
       再生资源产业产生于特殊的历史背景之下，是可持续发展战略在我国的具体应用，为资源再生利用指出了产业化发展道路。但是，从研究背景可以看出，再生资源产业的发展虽然取得一定成就，但也存在一定的问题，主要表现为社会回收体系不健全、研究和创新能力不高、市场发展无序化、法律法规不完善等[5]。这些问题既有时间空间的问题，也有产业发展自身的问题，其根本是一些不确定因素的存在，导致再生资源产业的集聚化均处于不稳定的发展状态，不能接近解决经济发展与环境保护之间的冲突问题，走入了尴尬的瓶颈发展阶段，影响了可持续发展目标的实现和最终完成。对于任何工业产业系统来说，可持续发展是至关重要的，需要各类影响因素互相耦合，避免一个子系统崩溃而产生的连锁崩溃效应，造成不可估量的损失。如何减弱再生资源产业系统的脆性，在一定程度上来说相比仅研究其工业化发展更具有重要性，这也成为本书研究的重要内容。
       第一，系统复杂性增加，脆性作用机理不明确。20世纪90年代初，由于改革开放政策的推进和再生金属价格的不断攀升，一些地方出现了手工小作坊式的初级拆解加工，虽然经济规模扩大速度很快，但是对环境造成极大的破坏。近期，随着国家政策的战略性引导和资源需求的日趋强烈，原有手工小作坊和回收站点在市场经济发展中找到各自定位，再生资源产业园区规模日益壮大。可见，技术的进步使得再生资源产业系统变得越来越复杂，政府、企业和生态环境对系统的需求使得系统内各个子系统进行交互联系。但这种交互作用将受到更多因素的干扰，可能引致更多问题的产生，增加系统的脆性。传统研究方法是通过探寻系统事故发生的因果链，寻找诱发事故的关键性根源因素。然而，随着系统复杂性的增加，运用还原论对系统进行因果分析的程序难以逐步实施。寻找新的从复杂系统角度去解决脆性问题的方法成为当前研究的新思路。
       第二，系统节点联系不紧密，产业链条薄弱。目前，再生资源产业节点主要包括回收站点、再利用站点、消费者三大利益主体，但是各节点以追求各自利益的优选化为目标，缺乏协同与耦合，导致再生资源产业走入了尴尬的瓶颈阶段。另外，现有再生资源产业链并未包括其上游产业“装备制造业”，也未包括其补链产业“新能源和环保设备制造业”，在产业链条结构上存在一定程度的脆性。大量的文献表明，由于节点联系不紧密和产业链条薄弱引起的失衡现象已经在许多国家生态产业系统中出现[6]，如丹麦的卡伦堡[7]、我国的鲁北和贵糖生态工业园[8]都出现了不同程度的失稳现象。如果不能对现有再生资源产业系统进行脆性分析，将不能评价系统中一些固有的、隐性的问题的脆性程度，测度系统可持续发展的实际需要，使再生资源产业系统产生剧烈的波动，面临崩溃却不能提前预知。识别产业系统中的脆性过程与脆性程度，加深企业间耦合的纵向深度，形成稳定高效的信息协同、过程协同、管理协同，才能使整个产业系统脆性较小以实现结构上的稳定。本书将通过评价系统中各子系统间的脆性程度来进行系统脆性的研究。
       第三，产业扩张速度过快，系统调控手段单一。再生资源产业的原材料主要包含废旧机电产品、废旧电子信息产品、报废汽车的拆解加工，其中，废旧机电产品和废旧电子信息产品在我国主要依赖进口，导致一些沿海地区，借助劳动力成本优势，形成较大规模的废旧金属拆解业，仅浙江、广东、江苏三个地区就占了全国再生资源产业产值的70%，再生资源产业发展十分迅速。但是，产业的高速扩张和发展是与经济、环境、社会相交织的过程，决定了系统经济、技术、政治、生态和社会等方面的脆性，单单依靠政府政策的支持与激励，无法对日益庞大的系统进行有效的调控。面临废旧物资的成倍增长，这些风险不仅不会消除，还会因其相互交织度的增强而不断加剧，使再生资源产业蒙受巨大损失，生态环境日益恶化，社会稳定面临考验，影响该产业可持续发展。对再生资源产业系统的脆性进行有效的管理与调控，在新形势下成为迫切需要解决的问题。
       1.2 再生资源产业与复杂系统脆性的相关述评
       1.2.1 再生资源产业
       目前，再生资源产业开始受到广泛的关注，许多发达国家已将其作为一门新兴的工业体系，主要发展模式以废弃物回收、拆解、资源化、无害化处理为基础，制定了许多保障和鼓励产业健康发展的政策机制，形成了较完整的社会化产业系统。但是，国内外直接提及“再生资源产业”的相关研究较少，主要集中在城市垃圾管理、逆向物流优化和再生能源利用技术等方面。“再生资源产业”研究领域尚不能单独构成一套完整的研究体系，需要与其他研究领域进行综合性研究。通过对现有文献进行总结，认为与本书相关的研究领域大致可以分为产业管理研究、利益主体分析、回收体系分析三个领域，具体如表1-1所示。
       表1-1 再生资源产业相关研究领域
       1. 产业管理
       目前直接提及再生资源产业管理的研究很少，相关研究主要集中在废旧电子产品回收处理、能源再生技术和工业固体废弃物管理等领域。这些方面都属于再生资源的一部分，有着密切的联系，可提供相应的借鉴作用。因此，再生资源产业管理方面的研究可从再生利用产业管理、能源再生替代和管理体系构建三方面进行。
       大多数家庭用户的WEEE已趋于老龄化，基本没有再销售的价值，对环境危害极大，它的闭环回收对于全球来说，是一种社会化循环的挑战与机遇[9， 10]，因此再生资源的国外相关研究以WEEE的回收与利用管理为主，通过各个角度再生利用状况的比较，为该产业的脆性研究提供经验借鉴。从区域再生利用角度看，各国实施的重点内容各不相