专利名称：一种产业结构优化方法
技术领域：
本发明属于资源与环境管理领域，尤其涉及一种“系统结构+生态效率(含资源效 率和环境效率)+生态评估+结构优化+系统功能”的组合分析方法。该组合分析方法广泛 适用于包括全球、国家、地区等不同区域层面的产业系统的面向节约资源和减少废物排放 的产业结构优化设计。
背景技术：
伴随资源短缺与环境问题的日益严重，改善环境质量迫在眉睫，如何节约资源和 减少环境污染物排放成为国际关注的重大环境议题，也是各国的重要任务。特别是中国，面 临着经济亟待发展和资源短缺与环境污染严重的多重压力，为此，迫切需要一系列科学方 法，来从根本上改善中国的资源与环境状况。产业系统是人类与自然环境的作用界面，通过优化产业系统的结构，可以获得产 业系统功能的改善，进而可使人类与资源环境之间的关系得以改善。目前有若干针对产业 系统的发明专利。如申请号为99121489. 7，名称为一种可以将几种废物综合产业化链式组 合梯级利用的方法，公开号为CN1275447A的发明专利，它将造纸业、洁净煤加工工业、能源 转换工业以及建筑业组成一条链式系统工程，将造纸生产中所产生的废物全部利用，既降 低了造纸厂的资源消耗，也减少了造纸厂的废物排放。又如申请号为00128568. 8，名称为 水域污水处理厂及其治污产业，公开号为CN1296922的发明专利，它针对城市排污的受纳 水域进行就地水体净化处理，并回收其水域地产生的各种治污资源，起到了节约水资源和 其他废物资源重新利用的效果。再如申请号为00130401. 1，名称为填海治污产业，公开号 为CN1296918的发明专利，将城市排水、固体废物用于围提填井和围堰浇筑地面沉积水，并 设置围提填井的废水处理厂，形成了一种沿海城市的填海治污产业，不仅能实现城市排水 达标排放，而且还回收了沿海城市环境的各种物态资源。申请号为02146431. 6，名称为产 业化成土治理荒漠的标准模式，公开号为CN1215803的发明专利，采用以治养治的方式，将 成土治荒、嫩枝催生苗木培植技术、荒漠标准化农业种植、集约化饲养等多种高新技术有机 结合，组合为一体的产业体系，使治理荒漠成为具有巨大经济效益的产业活动。申请号为 200610010545. 6，名称为沙棘产业生态科技游乐园及其实施方法，公开号为CN101145236 的发明专利，将沙棘人工园林，沙棘产品深加工和生态观光旅游综合在一起，组建沙棘产业 生态科技游乐园，实现沙棘园林，沙棘产品综合加工与生态旅游一体化，以期能够充分发挥 沙棘的生态效益、经济效益和社会效益。另有若干专利，是针对产业系统来判断其稳定状态或提升其管理水平的。如 申请号为200710132104. 8，名称为一种生态产业共生系统稳定性的判定方法，公开号为 CN101145220的发明专利，将产业共生系统的主体分为两类，并以节点处污染物循环利 用的企业的产品供给变化量作为观察变量，以节点处的时间序列状态来判断节点的稳定 性。借助分析影响节点的主要因素来指导生态产业共生系统的优化与调控。申请号为 200710079230. 1，名称为建筑产业协同网络管理系统及其管理方法，公开号为CN101163067
3的发明专利，针对建筑业，通过构建接入子系统、代理子系统、业务子系统、支撑子系统，以 及各系统之间的系统网络关系，完成对整个建筑行业的管理，实现消费者与承建方的利益 平衡。由以上发明专利可以看出，当前针对产业系统来改善资源与环境状况的方法，主 要是针对某一特定行业、或特定资源、或特定环境废物、或特定区域的某一种环境问题而设 定，应用中具有明显的局限性，很难收到资源全面节约、环境质量整体改善的效果。开发一 种新型的分析产业系统结构与产业系统功能的组合分析方法，并用于面向节资减排的产业 系统结构优化，使之在全球、国家、城市等不同区域层面的产业系统优化中广泛应用，对节 约资源和改善环境质量具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明针对产业系统是人类与环境发生作用的界面这一特点，结合资源效率和环 境效率是反映人类与资源、环境的定量关系的重要指标，并可用于评估系统与外部资源环 境之间关系这一客观事实，根据系统的功能取决于系统的结构，通过优化系统的结构可改 善系统的功能这一规律，构建了 “系统结构+生态效率(含资源效率和环境效率)+生态评 估+结构优化+系统功能”的组合分析方法。该方法包括以下五个基本阶段首先构建具有 一定结构的产业系统模型(见附图)，依此建立起人类与资源环境之间的定量关系；其次在 选定资源类别和环境污染物类别并界定其资源效率和环境效率的基础上，定量分析产业系 统中各组分(即，子系统)的生态效率；然后以产业子系统的生态效率作为评估各子系统与 外部资源环境之间关系的指标，对产业子系统进行生态评估；接下来，根据产业子系统的生 态评估结果，做出优先发展或淘汰的决策，实现产业系统的结构优化；最后对优化后的新型 产业系统进行功能分析，以确认产业系统的功能得到改善，从而完成产业系统生态进化的 整个过程分析。该方法充分利用系统论和生态学基本规律，并从产业系统入手，以资源消耗 和环境污染物排放作为优化的目标内容，并抓住模型构建、生态评估和生态调控三大关键 步骤，最大程度地定量分析人类与环境之间的基本关系，使整个分析方法的设计趋于合理， 具有系统性好，适用于各种区域层面、各种产业系统结构优化的优势。本发明的特征在于所述一种产业结构优化方法是以资源节约和减少环境污染物 排放为目的的，因此应用中要首先根据所研究区域的资源和环境状况，找出其关键要素，然 后根据率定的关键要素界定其生态效率的内容，如特定的矿产资源效率、水资源效率、COD 排放环境效率等，并构建其生态效率矩阵。这种方法，可以将处于短缺的重要资源以及对环 境危害程度大的污染物，充分地与其他不太重要的环境因素分离开来，使研究结果针对性 强，可最大限度的满足研究者降低特定资源消耗和特定污染物排放水平的目的要求。本发明的特征还在于所述一种产业结构优化方法是以生态效率作为评估产业系 统与外部资源、环境之间关系好坏的指标。生态效率是产业系统在单位环境负荷下所能提 供的服务量。提高生态效率意味着获得相同服务量的情况下可以消耗较少的资源或产生较 少的环境污染物，也意味着，消耗相同数量的资源或排放相同数量的环境污染物情况下可 以获得更多的服务量。因此，生态效率的高低可作为评估产业系统生态水平的判据。并可 根据构成产业系统的各个子系统的生态效率的高低来做出优先发展或淘汰的决策，从而获 得整个产业系统结构的优化。这种方法采用生态效率这一综合指标，全面反映产业系统与人类社会、经济、外部资源、环境之间的定量关系，可使研究结果表达简单，并最大程度地满 足成果应用者进行决策、实施决策的实践要求。本发明的特征还在于所述一种产业结构优化方法是以实际数据作为考核产业系 统生态水平的基础的。在所述一种产业结构优化方法的生态效率分析阶段，将根据所研究 区域的资源、环境、产业发展等多方面的实际数据，详细分析资源在产业系统中各产业子系 统的分配、产业系统各子系统的服务构成、以及产业系统各子系统的环境污染物排放等细 节，从而获得产业系统各子系统的实际生态效率数值。这种以实际数据为基础的方法，可使 研究结果客观公正，实践中可最大程度地满足收效显著的要求。本发明的目的在于提供一种系统的、针对资源节约和减少环境污染物排放的、简 便实用的、应用范围广的产业结构优化方法，以解决现有方法的不足。与现有方法相比本发 明专利具有以下优点(1)方法设计具有系统性、科学性从系统论观点出发，应用物质守恒定律和热力 学基本规律，通过物质流、能量流的分析，构建产业系统与人类社会、经济、资源、环境之间 的定量关系，最大程度的提升了本发明方法的理论基础水平。(2)适用范围广本发明适用于包括全球、国家、城市等在内的各种区域层次的不 同产业系统类型的产业结构优化。(3)针对性强本发明应用中要结合所研究区域的资源和环境实际情况，选定其 中的重要因素来界定其产业系统的生态效率具体内容，使得研究结果具有较好的针对性。(4)简便、实用本发明应用中，采用生态效率作为评估产业系统及其构成的各个 子系统的生态水平的定量指标，研究结果表现为一个综合性数值指标，直观、简单。同时，生 态效率计算中以实际数值为基础，可客观反映区域产业系统的实际状况，使得研究结果实 用性好。
附图给出了本发明所采用的针对某一种特定资源和环境污染物的产业系统模型其中，R——产业系统的资源投入量；Q——产业系统的污染物排放量；S——产业 系统所提供的服务量；i——产业子系统编号，n——产业系统所含子系统的总数。
具体实施例方式以下结合附图详细说明本发明的实施方式。实施实例某地采掘业其增加值和能源消费量如表1所示，本发明首先分析该地采掘业的系 统构成(按百分比计算)和能源效率特征，结果分别见表2和表3 “结构优化前”的数据。 根据采掘业中各子产业的能源效率数值，减少能源效率低下行业的构成比例，同时，提高能 源效率较高的行业的构成比例，并保持整个采掘业在整个工业系统中的构成比例仍然维持 不变，依此调整采掘业的结构，获得采掘业结构优化后的结构构成，如表2中第2行。然后假 定采掘业的增加值不变，计算在新的采掘业结构下的各产业子系统的增加值，得到表4中 第1行数据。最后假定采掘业各行业的能源效率不变，计算经本发明方法结构优化后的能 源消耗数量，得到表4中第2行数据。对比经本发明方法结构优化前后的产业增加值和能源消费数据，即表1和表4，可见，在产业增加值不变的情况下，能源消耗量减少了 559吨标 准煤。整个优化过程中，人为调整的数值只是采掘业的经济结构，而其它数据的变动都是由 于结构优化所带来的。表1某地区采掘业系统经济构成与能源消费基础数据
煤炭开采 和洗选石油和天然 气开采业黑色金属 矿采选业有色金属 矿采选业非金属矿 采选业其他采矿 业总值能源消耗量 (吨标煤)70003500130080095010013650产值(万元)45006000900950500312853表2研究地区采掘业系统结构经本发明组合分析方法优化前后的结构构成(％ )
煤炭开采 和洗选石油和天然 气开采业黑色金属 矿采选业有色金属矿 采选业非金属矿 采选业其他采矿业总值结构优化前35. 046. 77. 07. 43. 90. 02100结构优化后35. 048. 77. 08. 310100表3研究地区采掘业系统结构经本发明组合分析方法优化前后的能源效率(万 元/吨标煤)
煤炭开采 和洗选石油和天然气 开采业黑色金属 矿采选业有色金属 矿采选业非金属矿 采选业其他采 矿业总值结构优化前0. 641. 710. 691. 190. 530. 030. 94结构优化后0. 641. 710. 691. 190. 530. 030. 98表4某地区采掘业系统结构经本发明组合分析方法优化后的产出与能源消耗量
煤炭开采 和洗选石油和天然 气开采业黑色金属 矿采选业有色金属 矿采选业非金属矿 采选业其他采矿 业总值产值(万元)449862599001067129012853能源消耗量 (吨标煤)699836511300898244013091
权利要求
一种产业结构优化方法，其特征在于该方法由产业系统结构分析、产业系统及其子系统的生态效率(含资源效率和环境效率)计算、生态评估、产业系统结构调整等分析方法串联组成，它基于不同地区具有不同的典型环境问题，依此率定生态评估的关键要素并开展产业系统各组分的生态效率分析。通过提高具有较高生态效率的子系统所占的比例，降低具有较低生态效率的子系统所占的比例，来实现产业系统结构的优化，从而获得产业系统生态效率的提高，实现节约资源减少环境污染物排放的目的。
全文摘要
本发明针对环境问题严重，且不同地区环境关键要素各异，提供一种简便实用、适应范围广的产业系统“系统结构+生态效率(含资源效率和环境效率)+生态评估+结构优化+系统功能”的组合分析方法。该方法首先率定生态评估关键要素，然后界定生态效率内容并进行产业系统各组分的生态效率分析；再对产业系统各组分进行生态评估；再后按照调大生态效率较高的子产业份额，同时，降低生态效率较低的子产业份额的原则调整产业系统的结构，最后在产业系统结构优化的基础上，实现产业系统整体功能的改善，并进而获得资源的节约和环境污染物的减量排放。本方法能够直接应用于包括全球、国家、城市等在内的不同区域类型的产业系统结构的优化，具有针对性强、简便实用、适用范围广的优点。
文档编号G06Q50/00GK101901466SQ20091025030
公开日2010年12月1日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者曾润, 李春晖, 杜艳春, 毛建素 申请人:北京师范大学