工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)能源環(huán)境耦合的系統(tǒng)動力學(xué)研究

工業(yè)園區(qū)是以工業(yè)為主的復(fù)雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，在相對較小的空間內(nèi)聚集了大量企業(yè)，資源消耗量大，污染物排放集中[1]，園區(qū)的生態(tài)化發(fā)展對實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型[2]、節(jié)能減排[3]、減污增效[4]具有重要意義。

目前，針對工業(yè)園區(qū)綠色發(fā)展的研究主要集中在績效評價方面：國家層面先后推出了國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)創(chuàng)建、園區(qū)循環(huán)化改造、國家低碳工業(yè)園區(qū)試點、綠色園區(qū)建設(shè)等模式探索[5]，并出臺了相應(yīng)的指標(biāo)體系對園區(qū)的發(fā)展水平進(jìn)行評價；評價模型方面，數(shù)據(jù)包絡(luò)（DEA）[6-9]、層次分析[10-12]、綜合評價[13-14]等方法也被廣泛應(yīng)用于園區(qū)發(fā)展水平的定量評價中?？冃гu價方法能很好地反映園區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀[15]，但不能預(yù)測中長期發(fā)展戰(zhàn)略下園區(qū)的發(fā)展趨勢，很難從系統(tǒng)角度提出園區(qū)發(fā)展目標(biāo)與優(yōu)化路徑。近些年，多目標(biāo)優(yōu)化法建立產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整模型[16]、多目標(biāo)優(yōu)化與遺傳算法結(jié)合建立產(chǎn)業(yè)模型[17]、動態(tài)投入產(chǎn)出法建立生態(tài)化決策模型[18]、系統(tǒng)動力學(xué)建立園區(qū)發(fā)展模型[19-21]等方法被越來越多地應(yīng)用在園區(qū)的趨勢預(yù)測和路徑選擇研究中。不同于多目標(biāo)優(yōu)化和投入產(chǎn)出模型依據(jù)數(shù)學(xué)邏輯推演得出最佳解，系統(tǒng)動力學(xué)方法依據(jù)系統(tǒng)實際觀測信息，從整體出發(fā)得出多變量輸出解，以其能容納較多變量且準(zhǔn)確便捷等優(yōu)點越來越多地被應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)決策中。例如，Zhao等[19]采用系統(tǒng)動力學(xué)和灰色聚類方法對長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的生態(tài)化發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)評價和情景優(yōu)化；瞿慶玲等[20]建立了人口–產(chǎn)業(yè)–環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)模型，對徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)未來產(chǎn)業(yè)進(jìn)行預(yù)測；鄭斯瑞等[21]建立了人口–經(jīng)濟(jì)–環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)模型，提出某化工園區(qū)的發(fā)展對策。但是目前大部分研究缺乏對發(fā)展趨勢的績效評價，鮮少考慮以工業(yè)為主導(dǎo)的園區(qū)尺度下經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境的相互制約關(guān)系，較難適應(yīng)新形勢下減污降碳協(xié)同的環(huán)保要求，且在指導(dǎo)工業(yè)園區(qū)生態(tài)化發(fā)展方面還需進(jìn)一步優(yōu)化和完善。

筆者綜合運用園區(qū)趨勢預(yù)測和績效評價方法，從剖析園區(qū)經(jīng)濟(jì)–能源–環(huán)境（3E）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，構(gòu)建了工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)動力學(xué)（SD）模型。以長三角某國家級生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)為案例，設(shè)置不同情景進(jìn)行趨勢預(yù)測，預(yù)測結(jié)果對比HJ 274—2015《國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》[22]（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）進(jìn)行分析，提出在滿足《標(biāo)準(zhǔn)》前提下的經(jīng)濟(jì)增速、污染減排、能耗強度、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整比例。

1. 園區(qū)3E系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

1.1 系統(tǒng)動力學(xué)方法

系統(tǒng)動力學(xué)作為一種綜合的仿真模型，不同于其他黑箱模型，它是通過揭示系統(tǒng)行為的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，構(gòu)造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和信息反饋機制，進(jìn)而模擬與分析系統(tǒng)的動態(tài)行為[23]，是處理高階、非線性、多重反饋的復(fù)雜時變系統(tǒng)的一種有效工具，目前已普遍運用于國家[24-25]、區(qū)域[26-27]以及園區(qū)[28]、行業(yè)[29]等不同尺度的發(fā)展模式研究中。

工業(yè)園區(qū)系統(tǒng)動力學(xué)研究主要是針對園區(qū)內(nèi)部子系統(tǒng)之間的復(fù)雜關(guān)系而建立系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，用因果回路描述系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架，然后繪出表示系統(tǒng)要素之間邏輯關(guān)系的存量–流量圖，進(jìn)而用方程建立要素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，最終用計算機仿真軟件（VENSIM）進(jìn)行模擬分析。

1.2 工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)因果關(guān)系分析

工業(yè)園區(qū)發(fā)展表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)的高速增長，資源的集約利用以及生態(tài)環(huán)境的美化，經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境子系統(tǒng)之間存在著多重非線性和復(fù)雜的相互作用[30]，如何擺脫資源與環(huán)境對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制作用，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)–資源–環(huán)境（ERE）系統(tǒng)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展[31]，是園區(qū)發(fā)展需要解決的關(guān)鍵問題。本研究主要考慮系統(tǒng)中因工業(yè)活動帶來的經(jīng)濟(jì)增長、資源消耗和環(huán)境污染，暫不考慮由居民生活帶來的資源消耗和環(huán)境污染。在資源系統(tǒng)中，暫不考慮工業(yè)水耗與廢水中污染物排放關(guān)系，僅考慮由能源消耗帶來的二氧化碳排放及大氣污染物排放過程，故將資源系統(tǒng)簡化為能源系統(tǒng)，主要針對工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)開展研究。

在工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)中，能源系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，環(huán)境是能量的載體，也是工業(yè)活動的空間支撐，經(jīng)濟(jì)發(fā)展是整個系統(tǒng)的核心要素[32]。經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境3個子系統(tǒng)相互聯(lián)系，相互制約，共同構(gòu)成了工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)，保障園區(qū)綠色可持續(xù)發(fā)展（圖1）。在園區(qū)3E系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)選取過程中，根據(jù)工業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀，參考《標(biāo)準(zhǔn)》中的部分指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)屬于整個工業(yè)園區(qū)的動力子系統(tǒng)，是整個工業(yè)園區(qū)的核心部分。經(jīng)濟(jì)的增長一方面帶來能源消耗和污染物排放，對環(huán)境子系統(tǒng)形成正向壓力；另一方面增加環(huán)保投資和提高技術(shù)水平，對環(huán)境子系統(tǒng)形成反饋，進(jìn)而降低能耗水平和污染水平[33]。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)選取工業(yè)增加值作為園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵衡量參數(shù)。

能源子系統(tǒng)為工業(yè)活動提供能量基礎(chǔ)，也造成了環(huán)境系統(tǒng)污染物的排放[34]。能源子系統(tǒng)選取能耗強度與能源結(jié)構(gòu)作為關(guān)鍵參數(shù)，通過單位工業(yè)增加值能耗降低與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整減少對環(huán)境系統(tǒng)的壓力。

環(huán)境子系統(tǒng)在整個工業(yè)園區(qū)中，屬于約束系統(tǒng)。環(huán)境子系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)起到支撐和制約的作用，一方面給經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)提供資源保障，另一方面也對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有限制作用。工業(yè)園區(qū)環(huán)境子系統(tǒng)主要考慮水、氣和固體廢物的排放，園區(qū)固體廢物綜合利用率一般較高，故暫不考慮固體廢物指標(biāo)。廢水排放方面，選取廢水COD及氨氮排放，通過單位工業(yè)增加值污染物排放強度與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)建立聯(lián)系。廢氣方面，二氧化硫的排放與能源系統(tǒng)中煤炭消耗有密切關(guān)系，選取二氧化硫排放建立能源與環(huán)境系統(tǒng)的聯(lián)系；氮氧化物排放與能源消耗的關(guān)系暫不研究。減污降碳協(xié)同方面，考慮能源消耗引起的二氧化碳排放指標(biāo)，通過能耗強度降低和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，達(dá)到減少大氣污染物與溫室氣體排放的目的。在經(jīng)濟(jì)增長對污染物排放的負(fù)反饋方面，考慮將污染物減排因子以及固碳技術(shù)減排比例作為衡量指標(biāo)。

1.3 工業(yè)園區(qū)3E系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

通過對園區(qū)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境子系統(tǒng)之間關(guān)系的分析，結(jié)合3個子系統(tǒng)的相互聯(lián)系以及各變量間的反饋關(guān)系，利用VENSIM軟件建立園區(qū)3E系統(tǒng)動力學(xué)模型（圖2）。該模型實際上是對3個子系統(tǒng)的耦合，其中用單位工業(yè)增加值綜合能耗、單位工業(yè)增加值污染物排放、煤炭消耗二氧化硫排放系數(shù)、不同能源二氧化碳排放系數(shù)、減排因子等指標(biāo)將3個子系統(tǒng)有機結(jié)合在一起。

工業(yè)園區(qū)經(jīng)濟(jì)–能源–環(huán)境SD模型包含3個存量、5個流量、8個內(nèi)生變量、12個外生變量（表1），通過對外生變量的調(diào)控可實現(xiàn)對模型中所有參數(shù)的仿真模擬。

2. 模型模擬與校驗

2.1 模擬對象

以長三角區(qū)域某園區(qū)為研究對象，該園區(qū)于2015年被評為國家級生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)，園區(qū)內(nèi)主導(dǎo)行業(yè)為電子電器、機械制造、輕工紡織等，園區(qū)發(fā)展屬于同類園區(qū)的中上游水平。該園區(qū)內(nèi)沒有燃煤電廠，已實現(xiàn)集中供熱，建有污水處理廠，基礎(chǔ)設(shè)施完備。經(jīng)過生態(tài)工業(yè)園區(qū)的創(chuàng)建，該園區(qū)2015—2019年實現(xiàn)工業(yè)增加值年均11%的增速，單位工業(yè)增加值綜合能耗維持在0.3 t/萬元（以標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量計），單位工業(yè)增加值新鮮水耗維持在6 m3/萬元，單位產(chǎn)值污染物產(chǎn)生量持續(xù)降低，符合《標(biāo)準(zhǔn)》指標(biāo)要求。

模型的空間邊界為該工業(yè)園區(qū)邊界，模型基準(zhǔn)年為2019年，主要歷史數(shù)據(jù)為2015—2019年，模擬時間為2020—2030年，時間步長設(shè)置為1年，采用歐拉（Euler）算法。調(diào)控參數(shù)為不同能源種類占比、單位工業(yè)增加值年均增長率、單位工業(yè)增加值綜合能耗、減排因子、固碳技術(shù)減排比例，模擬參數(shù)為工業(yè)增加值、綜合能耗、廢水COD排放、廢水氨氮排放、二氧化硫排放、二氧化碳排放。

2.2 模型主要參數(shù)與特征方程建立

系統(tǒng)的特征方程主要用來描述變量之間的數(shù)量關(guān)系，可以借助趨勢外推法得到方程式；對于不存在線性相關(guān)關(guān)系的變量，可以通過表函數(shù)的形式參與模型構(gòu)建，模型中的關(guān)鍵參數(shù)來源主要為資料調(diào)研和文獻(xiàn)參考。主要有以下幾種：1）工業(yè)增加值、廢水COD最終排放量、廢水氨氮最終排放量等存量為流量的積分，主要與存量的初始值有關(guān)。2）工業(yè)增加值年均增長率、單位工業(yè)增加值COD排放量、單位工業(yè)增加值氨氮排放量等參數(shù)用均勻隨機函數(shù)表示，根據(jù)園區(qū)該參數(shù)歷史數(shù)值趨勢外推得到。3）單位工業(yè)增加值綜合能耗、不同能源種類占比等預(yù)測數(shù)據(jù)與預(yù)測年份不存在線性關(guān)系的，用表函數(shù)來表示各預(yù)測年份的變量取值。單位工業(yè)增加值綜合能耗滿足累計下降要求，不同能源占比根據(jù)園區(qū)目前的能源結(jié)構(gòu)，結(jié)合碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略、園區(qū)的用能情況以及各種能源的發(fā)展?jié)摿?，并參考相關(guān)文獻(xiàn)[35]，調(diào)整園區(qū)煤、電等能源占比。4）固碳技術(shù)發(fā)展與減排因子設(shè)置為減排量的百分比[36]。固碳技術(shù)結(jié)合國家碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略要求，擬從2025年開始投產(chǎn)使用，用階梯函數(shù)表示。5）其他關(guān)鍵變量由各變量之間的相互關(guān)系確定。

2.3 模型不確定性分析與校驗

該模型在構(gòu)建時為了確定變量之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，做了一些簡化處理，給模型帶來一定的不確定性。模型暫未考慮廢氣氮氧化物排放與能源消耗的關(guān)系，未考慮水資源消耗與廢水污染物排放的復(fù)雜關(guān)系；在園區(qū)二氧化碳排放中，暫未考慮因森林生態(tài)系統(tǒng)變化引起的碳儲量變化，未考慮電力二氧化碳排放系數(shù)的年際變化。污染物排放方面，將污染物排放因子簡化為常數(shù)，通過減排因子來調(diào)控其減量。

模型校驗時運用Vensim PLE軟件，以2015年為基準(zhǔn)年，對2015—2019年數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史校驗。仿真計算園區(qū)2015—2019年工業(yè)增加值、二氧化碳排放量、各污染物排放量，并與同期實際數(shù)據(jù)對比進(jìn)行一致性檢驗，根據(jù)模擬結(jié)果，歷年模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)擬合誤差均小于10%，在允許誤差范圍內(nèi)[37]。因此，該仿真模型符合系統(tǒng)動力學(xué)模型要求，能夠?qū)@區(qū)3E系統(tǒng)進(jìn)行模擬，且具有較高的可信度。

3. 結(jié)果與討論

3.1 發(fā)展情景設(shè)定與模擬仿真

按照國家、長三角區(qū)域以及園區(qū)的發(fā)展規(guī)劃及相關(guān)文件設(shè)定工業(yè)園區(qū)發(fā)展的不同情景（表2）。工業(yè)園區(qū)層面，以單位工業(yè)增加值綜合能耗下降、單位工業(yè)增加值二氧化碳下降代表單位GDP綜合能耗下降、單位GDP二氧化碳下降指標(biāo)。

情景一：基準(zhǔn)情景。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)工業(yè)增加值年均增長率按照2015—2019年的平均增速10%增長，不對園區(qū)的能源結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，不進(jìn)行減排和固碳技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。

情景二：節(jié)能減碳情景。工業(yè)增加值年均增長率維持10%，同時單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降率參考《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中單位GDP能源消耗降低5年累計13.5%的指標(biāo)要求，對接碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略，從2025年開始固碳技術(shù)的碳減排量為能源碳排放量的2%。

情景三：減污情景。在情景二的基礎(chǔ)上，增加污染物的減量因子，由于技術(shù)進(jìn)步或者政策約束，每年污染物的減排量約為總排放量的5%。

情景四：能源結(jié)構(gòu)調(diào)整情景。在情景三的基礎(chǔ)上，調(diào)整各能源種類占能源消費總量的比例。該工業(yè)園區(qū)內(nèi)沒有燃煤電廠，已全部淘汰燃煤鍋爐，目前煤炭用量主要為工業(yè)原料，占比不大，未來由于園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由重轉(zhuǎn)輕的調(diào)整，到2030年煤炭使用比例可逐步降到0；預(yù)計石油占比10年累計下降20%，天然氣占比10年累計提升15%；產(chǎn)生二氧化碳的電力占比（不包含綠電）維持不變，可再生能源（計入綠電）占比10年累計提升10%。

情景五：經(jīng)濟(jì)適度增長情景。適度放緩經(jīng)濟(jì)增長水平，根據(jù)園區(qū)所在省市《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》設(shè)置園區(qū)的工業(yè)增加值年均增長率為7%，適度放緩經(jīng)濟(jì)增長速度，節(jié)能減排、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度與情景四相同。

情景六：加大節(jié)能減碳力度情景。根據(jù)國家碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略，在情景五的基礎(chǔ)上，加大節(jié)能力度，使單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降18%，并提高固碳技術(shù)的研發(fā)，從2025年開始，通過固碳技術(shù)減少二氧化碳量約為排放量的4%。

模型模擬結(jié)果主要關(guān)注該園區(qū)2019—2030年工業(yè)增加值、綜合能耗、廢水COD、廢水氨氮、二氧化硫和二氧化碳的排放結(jié)果數(shù)據(jù)（圖3）。工業(yè)增加值由經(jīng)濟(jì)增速決定，綜合能耗總量受經(jīng)濟(jì)增速和能耗強度影響，廢水COD及氨氮排放總量與經(jīng)濟(jì)增速和減排因子有關(guān)，二氧化硫排放量與經(jīng)濟(jì)增速、能源結(jié)構(gòu)和能耗強度有關(guān)，二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增速、能耗強度、能源結(jié)構(gòu)及固碳技術(shù)發(fā)展有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶來了能源的增加以及污染物排放量的增長；隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，二氧化硫排放量逐步減少；隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能耗強度下降，二氧化碳排放量緩慢增長，但依然沒有達(dá)峰。

3.2 不同情景下園區(qū)發(fā)展水平評價

針對園區(qū)不同情景下的經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境子系統(tǒng)的模擬預(yù)測結(jié)果，對比《標(biāo)準(zhǔn)》中的綜合能耗彈性系數(shù)、主要污染物排放彈性系數(shù)、單位工業(yè)增加值二氧化碳排放年均削減率3個必選指標(biāo)，進(jìn)行園區(qū)的生態(tài)化發(fā)展水平評價。

按照《標(biāo)準(zhǔn)》的計算方法，以2019年為基準(zhǔn)，不同情景下綜合能耗彈性系數(shù)如表3所示。園區(qū)保證工業(yè)增加值10%年均增長率，達(dá)到單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降14%（情景二、三、四），但不能達(dá)到指標(biāo)要求（建設(shè)期年均增加率≥0，綜合能耗彈性系數(shù)≤0.6）。情景五適度降低工業(yè)增加值年均增長率，在園區(qū)工業(yè)增加值年均增長率維持在7%，單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降14%條件下，恰好可以達(dá)到綜合能耗彈性系數(shù)≤0.6的要求。

不同情景下單位工業(yè)增加值二氧化碳年均削減率如表4所示，除基準(zhǔn)情景外，其他情景通過能耗強度的調(diào)整，均能滿足單位工業(yè)增加值二氧化碳年均削減率≥3%的指標(biāo)要求。不同情景下單位工業(yè)增加值二氧化碳5年累計下降率結(jié)果如表5所示，情景二、三、四、五在2025年固碳技術(shù)減排2%的前提下依然不能滿足《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中單位GDP二氧化碳排放降低5年累計18%的約束性指標(biāo)要求。通過加大能源強度下降比例，情景六可以初步滿足國家對二氧化碳強度的減排要求。在目前的情景中，園區(qū)二氧化碳排放均未達(dá)峰，后期還需要加強固碳技術(shù)研發(fā)以及深度能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。

污染物排放方面，模型中未考慮廢氣氮氧化物的排放量，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整情景下，廢氣二氧化硫的排放量大幅下降，彈性系數(shù)為負(fù)值，對污染物的彈性系數(shù)影響較大，暫不考慮二氧化硫排放系數(shù)。以2019年為基準(zhǔn)，不同情景下廢水COD和氨氮彈性系數(shù)平均值如表6所示。在情景二、三、四中，工業(yè)增加值保持年均10%的增長率，廢水污染物減量為排放量的5%時，并不能滿足《標(biāo)準(zhǔn)》要求（建設(shè)期年均增加率≥0，主要污染物彈性系數(shù)≤0.3）?？梢酝ㄟ^增加減排因子，或者降低經(jīng)濟(jì)增長速度來實現(xiàn)主要污染物彈性系數(shù)的指標(biāo)值。廢水COD和氨氮的去除技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，且園區(qū)執(zhí)行比較嚴(yán)格的水污染物控制政策，目前暫不增加因技術(shù)和政策變化引起的減排比例，情景五和情景六通過適度降低經(jīng)濟(jì)增長速度來達(dá)到指標(biāo)要求。但在2026年之后，與2019年基準(zhǔn)年相比，還需要加大減排技術(shù)應(yīng)用和廢水污染物減量政策調(diào)控才能滿足《標(biāo)準(zhǔn)》要求。

減污降碳協(xié)同方面，主要考慮因為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、能耗強度降低帶來的二氧化碳與二氧化硫協(xié)同減排力度。綜合對比單位工業(yè)增加值二氧化碳（表4）與二氧化硫（表7）的年均削減率，情景二和三情景下，通過能耗強度的調(diào)控，單位工業(yè)增加值二氧化碳與單位工業(yè)增加值二氧化硫均有削減，且年均削減率相同。情景四、五、六，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的情景下，二氧化硫排放強度與二氧化碳排放強度均下降，二氧化硫的減排力度遠(yuǎn)大于二氧化碳的減排力度。這表明，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整會帶來溫室氣體與大氣污染物的協(xié)同減排，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整情景下，由能源使用帶來的二氧化硫減排力度更大。

綜上所述，模擬結(jié)果表明，園區(qū)在能源結(jié)構(gòu)初步調(diào)整前提下（2019—2030年，煤炭占比逐步降到0，石油占比10年累計下降20%，天然氣占比10年累計提升15%，電力占比維持不變，可再生能源占比10年累計提升10%），工業(yè)增加值每年保持7%的增長速度，單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降率達(dá)到14%，廢水污染物減排量為產(chǎn)生量的5%，可以滿足《標(biāo)準(zhǔn)》中必選指標(biāo)的要求，但不能滿足《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中對于單位GDP二氧化碳5年累計下降率達(dá)18%的約束性指標(biāo)要求。適度增加節(jié)能力度，保證單位工業(yè)增加值綜合能耗5年累計下降18%，可以滿足國家規(guī)劃要求。這為園區(qū)未來發(fā)展提供了一條滿足《標(biāo)準(zhǔn)》的生態(tài)化路徑選擇，但該選擇并不是唯一的，可以繼續(xù)調(diào)控外生變量，求得多種解。

4. 結(jié)論

以某國家級生態(tài)工業(yè)園區(qū)為案例進(jìn)行動態(tài)仿真，通過未來10年的仿真結(jié)果可知，在能源結(jié)構(gòu)初步調(diào)整前提下，園區(qū)保持7%的增速，能耗強度5年累計降低18%，污染物減排5%，可以持續(xù)推進(jìn)國家生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè)。但是在這種發(fā)展情景下，園區(qū)的二氧化碳排放量還未達(dá)峰。通過園區(qū)發(fā)展趨勢預(yù)測，可為該園區(qū)綠色發(fā)展提供有效路徑：1）園區(qū)目前經(jīng)濟(jì)的高速增長（10%）給能源和環(huán)境系統(tǒng)帶來一定壓力，園區(qū)可通過適度推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)，延伸現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈，升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將經(jīng)濟(jì)升級到高效率、低能耗、低污染的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。2）能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與能耗強度降低直接影響大氣污染物與二氧化碳的排放。園區(qū)層面可通過減少化石能源使用，發(fā)展屋頂光伏，提升能源密集產(chǎn)業(yè)的能源利用效率，推廣節(jié)能減排技術(shù)等方式進(jìn)一步調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能源效率。3）科學(xué)技術(shù)是減污降碳協(xié)同發(fā)展的動力。未來園區(qū)要加大污染物減量技術(shù)研發(fā)、提高工業(yè)生產(chǎn)效率、加大固碳技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，盡早實現(xiàn)二氧化碳的排放達(dá)峰。

該模型在構(gòu)建和模擬過程中，由于部分指標(biāo)間關(guān)系難以構(gòu)建，部分指標(biāo)數(shù)據(jù)缺失，在參數(shù)選擇時受到一定限制。繼續(xù)研究能源與大氣污染物排放關(guān)系，構(gòu)建能源系統(tǒng)與大氣氮氧化物排放方程，考慮園區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳作用，增加二氧化碳排放達(dá)峰情景判定，建立園區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化與能源和環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系，都是有待深入研究的方向。