生态环境约束下我国煤炭跨期最优开采规模及保障机制研究

In the context of new normal of China’s economy, supply side structural reform, ecological civilization construction, and energy structure adjustment, it’s critical for our government and enterprise to determine the coal mining scale. Based on the analysis of the special circumstances, the new characteristics and the new targets of coal mining in China, the study establishes the intertemporal optimal mining scale model of coal under the ecological environment constraint with stochastic dynamic optimal programming theory and method. The study analyzes the impacts of uncertainties associated with ecological environment (eco-environmental carrying capacity, eco-environmental resource tax, eco-environmental cost, innovative green mining technology, eco-environmental governance technology, and alternative technology) on the intertemporal optimal mining scale of coal, determines the intertemporal optimal mining scale of coal and its changing trajectory of coal mining scale. To achieve the intertemporal optimal coal mining scale, the study establishes stochastic evolutionary game model among players in mechanisms of eco-environmental incentive and restraint with stochastic evolutionary game theory, determines the optimal decision-making for players in these mechanisms, and raises policy suggestions to ensure the application of intertemporal optimal mining scale of coal. The result of this study offers theoretical and methodological supports for government and coal mining enterprises on determining coal mining scale properly, formulating guarantee mechanism and protecting ecological environment effectively.

在我国经济新常态、供给侧结构性改革、生态文明建设和能源结构调整背景下，确定煤炭开采规模是我国政府和企业亟待解决的重要问题。项目在分析我国煤炭开采面临的新情景、呈现的新特征、实现的新目标基础上，运用随机动态最优规划理论和方法构建生态环境约束下的煤炭跨期最优开采规模模型，分析与生态环境相关的不确定因素（环境承载力、环境资源税、环境成本、创新的绿色开采技术和治理环境技术、替代技术）对煤炭跨期最优开采规模的影响，确定煤炭跨期最优开采规模及其变动轨迹；为保障煤炭最优开采规模的实现，运用随机演化博弈理论构建生态环境激励和约束机制中博弈方之间的随机演化博弈模型，确定各机制下博弈方的最优决策方案，提出保障煤炭跨期最优开采规模实现的政策建议。研究成果将为推动政府和煤炭开采企业合理确定开采规模、制定保障机制和保护生态环境提供理论和方法支持。

随着我国2060年前碳中和目标的提出，在保护生态环境的前提下，煤炭资源安全稳定的退出能源市场，是我国政府和企业亟待解决的重要问题。项目在系统辨识出我国煤炭资源退出路径（开采规模）影响因素（为：煤炭储量、煤炭价格、一般开采成本、开采技术、生态环境破坏量、绿色开采技术、环境修复成本等）的前提下，分析了它们之间的关联关系及其对煤炭资源开采规模的影响；进而运用随机动态最优规划理论和方法，以煤炭开采企业利益最大化为目标，构建了生态环境约束下煤炭跨期最优开采规模模型，分析了与生态环境相关的因素对煤炭跨期最优开采规模的影响，确定了煤炭跨期最优开采规模及其变动轨迹；为研究生态环境保障机制，构建了供应链企业的绿色生态发展决策模型，对由化石能源供应商、可再生能源供应商和制造商形成的四种决策模式进行比较，运用了动态最优控制理论分别构建了这四种决策模式的动态最优化决策模型，据此研究何种决策模式可以更好地保护生态环境。首先，研究得出煤炭资源开采规模的变化轨迹；得出资源的剩余可采储量预期平均年增长率、开采活动对于生态环境的破坏系数、绿色开采技术进步使得生态环境破坏量减少的系数等对煤炭资源开采规模的影响及程度；在煤炭资源逐渐退出期间，绿色开采技术进步和一般开采技术进步存在互补性或替代性；还得出绿色开采技术和生态环境自我修复能力会较大的影响企业开采总成本及企业利润。研究还得出企业利润与生态研发水平和产品绿色之间存在负相关关系；为了全面考虑生态研发水平，产品绿色程度和供应链各个部门的利润，分散集中决策模式是最佳的；只有降低生态研发成本系数，才能提高生态研发水平，提升产品绿色度，更合理地分配利润；能源供应公司向能源化工公司转型的纵向扩张模式要好于能源供应公司收购同类公司的横向扩张模式。研究成果将为推动政府和煤炭开采企业合理确定开采规模、制定保障机制和保护生态环境提供理论和方法支持。