产业生态系统的概念是詹姆斯•穆尔1993年在《哈佛商业评论》杂志上首先提出，1996年他在《竞争的衰亡》中对产业生态系统的进化问题作了系统分析，提出要打破行业限制以实现共同进化。2000年凯瑟琳•艾森哈特等学者在《哈佛商业评论》上发文指出了企业之间共同进化的重要性。产业生态学理论的应用范围已经不仅仅局限于农业、养殖业、制造业、采矿业等传统产业，而且逐渐扩展到旅游业、IT业、零售业及服务业。近年来，生物能源产业在各国政府的大力扶持下迅速发展，企业分工不断细化，产生了越来越多的不同类企业或者同类企业的不同价值模块，这些企业彼此具有经济联系，存在着物质与能量循环，也有可能由于某种机制而相互融合构成互动、协调的发展状态。

　　由于生物能源产业相对于传统能源产业，规模较小，竞争力还比较薄弱，如果若干小规模经营的生物能源企业能够形成战略联盟，则更有利于共担风险、共享利益，适应激烈的市场竞争。此外，伴随生物能源产业而来的经济、社会和环境等问题也不断浮出水面。产业生态学的基本理念和发展原则为缓解能源资源开发利用产生的极化效应提供了解决思路，同时也为生物能源可持续发展战略研究提供了新视角。

　　世界能源供需矛盾日益突出

　　根据预测，地球上的石油、天然气和煤炭资源将分别在未来40年、60年、220年左右消耗殆尽。寻找石油替代产品成为全球共识，开发更加清洁的可再生能源是世界能源产业的必然趋势和迫切需求，在生物能、太阳能、风能、地热能、水能、氢能、核能等新能源中，生物能源比较特殊，它的使用在理论上不会净增温室气体排放，具有环境友好和可再生性，特别是可以在交通燃料需求中扮演重要角色，同时能在一定范围内维持甚至增加陆地土壤的碳储量，有可能比较有效地解决化石能源枯竭和环境污染等问题。

　　各国现实战略需求愈发强烈

　　生物能源所具有的特性，成为世界多国共同的战略选择。生物能源产业生态化是仿照自然生态系统的循环模式构造属于生物能源产业特有的生态系统，以实现减少废物排放、尽可能降低产业发展对环境的破坏、循环利用资源等目的，最终实现生物能源产业与自然环境的共同和谐发展。

　　美国是利用生物能源的先进国家之一，生物能源尤其是燃料乙醇是美国国内最大的可再生能源来源之一。在扶持生物能源产业发展过程中，美国政府采取了多种鼓励和支持措施，例如美国国会2000年通过了《生物质研究法案》，2002年提出了《发展和推进生物质基产品和生物能源》报告和《生物质技术路线图》，并成立了生物质技术咨询委员会和生物质项目办公室。在财税政策上，美国对生物能源生产企业给予减税优惠，对生物能源用户也免征消费税。欧盟也把发展生物燃料作为解决地区能源和环境问题的重大战略举措，尤其侧重于发展用于交通运输的生物燃料。2003年欧盟发布了“促进运输油品使用生物质燃料或其他再生能源燃料”指令，2006年3月又公布了《欧盟生物燃料战略》，确立了加速生物质燃料市场发展策略，以及发展生物燃料的目标和主要政策措施。2010年12月，欧盟发布了《欧洲生物能源产业行动实施计划》，另外欧盟的《第七研发框架计划》以第二代生物能源为重点，启动了一批大型生物精炼示范工厂，通过这些计划，欧盟投入了数千万欧元进行生物能源技术工艺研发。

　　巴西在发展替代能源、采用乙醇为汽车燃料方面做得最为成功，是目前全球唯一不供应纯汽油的国家。据统计，2005年发达国家生物能源在能源消费结构中的平均比重为6%，而巴西已经超过40%，在全世界处于绝对领先地位。此外，巴西还是世界上少数几个具备发展能源农业条件的国家之一，具有为生物能源提供原料保障的巨大优势。目前巴西已建成完整的燃料乙醇产业链，这个产业链包括甘蔗种植、燃料乙醇生产、燃料乙醇汽车制造、燃料乙醇供应站建设，构成了一个四通八达的产销网络，近几年巴西每年要消费110亿升左右的燃料乙醇。

　　我国一直以来都非常重视生物液体燃料的研发和产业化，先后出台了一系列国家级发展战略规划和计划。例如，1996年初发布的《中华人民共和国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》指出要“加快农村能源商品化进程，因地制宜，大力发展小型水电、风电、太阳能、地热能、生物质能”，“重点开发电子信息、生物、新材料、新能源、航空、航天、海洋等方面的高技术”；2001年的《中华人民共和国经济和社会发展“第十个五年计划”纲要》指出“能源建设要发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保护”，“积极发展风能、太阳能、地热等新能源和可再生能源”，更为重要的是明确提出了要“开发燃料酒精等石油替代品，采取措施节约石油消耗”的要求；2006年的《国民经济和和社会发展“第十一个五年计划”纲要》进一步提出要“发挥我国特有的生物资源优势和技术优势，面向健康、农业、环保、能源和材料等领域的重大需求，重点发展生物医药、生物农业、生物能源、生物制造”，尤其是明确指出要“大力发展可再生能源，加快开发利用生物质能，扩大燃料乙醇和生物柴油的生产能力”。

　　为有效配合上述战略规划，中国政府还通过立法和制定相应的规章和条例来大力促进生物能源发展，例如，2005年2月中国第一部《可再生能源法》诞生；同年11月，国家发展改革委员会配合《可再生能源法》的实施颁布了《可再生能源产业发展指导目录》，将生物液体燃料生产、生物液体燃料生产成套装备制造、能源植物种植和能源植物选育明确指定为4项支持对象。另外，我国还利用各种形式的补贴（包括投资补贴、生产补贴、销售补贴）、税收减免、价格优惠等经济手段，对生物燃料产业发展给予一定扶持，以引导和促进生物燃料产业发展，例如，2005年8月出台的《财政部关于燃料乙醇补贴政策的通知》；2006年9月，财政部、国家发展改革委、农业部、国家税务总局、国家林业局联合印发了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》等。在政府的大力扶持下，目前我国生物能源产业已经取得了一定的发展，已经有一批具有一定规模的生物能源企业，中石油、中石化、中海油和一批民营企业在国家政策的扶持下，积极投资燃料乙醇和生物柴油产业，且已取得实质性进展。

　　全球生物能源产业蓬勃发展

　　在全球面临能源危机、资源危机、环境危机的形势下，一部分发达国家和发展中国家希望把发展生物能源产业作为解决问题的突破口，并将其放在了技术开发和产业布局的重要地位。例如在20世纪70年代，两次石油危机直接导致了生物液体燃料的规模化应用；进入20世纪90年代后，促进农业经济发展和保护环境成了推动生物液体燃料产业发展的新动力；2002年以来，国际油价开始不断攀升，气候变化的压力也日趋严峻，再次推动了全球对生物液体燃料产业发展的需求。从2000年到2007年的短短8年间，全球生物能源的产量从48亿加仑上升到160亿加仑，增加了近三倍，其中90%的生产集中在美国、巴西和欧盟，其中欧盟主要以生物柴油为主，美国以玉米生产燃料乙醇为主，而巴西以甘蔗生产燃料乙醇为主。另外，中国、印度、加拿大、印度尼西亚、马来西亚、泰国等许多国家也积极发展生物液体燃料产业。根据德国分析机构F.O.Licht公布的数据，全球主要生产生物乙醇的国家历年产量的变化如表1所示，主要集中在美国、巴西和中国等国家。

　　产业发展关键问题亟待解决

　　生物能源产业作为战略性新兴产业，虽然受到了世界各国的重视，也取得了明显的进展，但是依然存在需要解决的关键问题。一方面，技术上仍然存在许多关键环节亟待突破，例如，第一代生物能源技术已经相当成熟，以粮食乙醇技术为代表，但牵涉到与粮争地的问题，因而很难继续规模化发展；第二代生物能源以纤维素乙醇为代表，在转化率和原料成本方面遇到了一定问题；第三代生物能源以藻类为原料，虽然目前倍受关注，但其技术基本还停留在实验室阶段，离商业化、产业化还有距离，技术已经成为了生物能源产业的发展瓶颈。另一方面，社会各界对发展生物能源产业持不同态度，有不同声音。生物能源产业的发展对生态环境、粮食安全和经济发展等方面的潜在影响也一直是争论的热点。各国政府在充分认识生物能源美好前景的同时，如何客观看待它带来的挑战与风险，准确地把握其发展方向，现有理论还没有很好地解决或解释有关问题。所以，我们需要研究如何更好地构建生物能源产业生态系统，如何更好地对生物能源产业提供支持并引导其发展，如何从国家层面引导市场对生物能源的消费需求，如何让企业形成持续创新能力，这也是目前全球生物能源界面对的共同难题。

　　产业生态系统已有良好范例

　　事实上，无论是在国内还是国际上，都已经在其他产业生态系统的构建上做了不少尝试，比如对于传统工业的改造与调整通常采用对产业链加环闭合的构建模式，即通过对传统产业进行生态化的改造，使不同的产业进行链接，然后对产业链进行延伸和加环，进而实现物质和能量的闭路循环；而对于新型工业体系的构建与发展则通常采用将新建产业集中在一定区域的模式，利用类似自然界的食物链原理将这些产业进行链接，并统一进行规划、建设和管理从而实现生态化。这些已有的良好范例可以对我们构建生物能源产业生态系统的种种实践提供借鉴。

　　丹麦卡伦堡工业园是世界上产业生态园建设的先驱和典范，卡伦堡产业园以丹麦最具规模的发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制板厂为核心，发电厂供电过程中产生的蒸汽一方面为地区工业（发电厂和炼油厂等各类具体的工厂）和农业（大棚生产蔬菜以及加热养鱼用水等）提供生产所需的热能，另一方面还为全镇居民供热，从而大大减少了传统炉子供暖的烟尘排放；炼油厂的废水经生物净化后被用作发电厂的冷却水，进而被其他企业利用，解决了卡伦堡水资源缺乏和价格昂贵的问题；另外，炼油厂酸气脱硫后得到的稀硫酸废弃物又供给硫酸厂，其排放的火焰气可用于干燥石膏厂的石膏，石膏厂的原料则是来自电厂的脱硫石膏，电厂的粉煤灰又用来生产水泥。作为世界上最成功的生态产业园，卡伦堡园区就是通过建立工业横生和代谢生态链关系，最终实现污染“零排放”。

　　再如，当今智能手机市场上的两大霸主苹果和三星，占据了全球智能手机市场的半壁江山，但是它们却分别构建了适合自己的产业生态系统模式：苹果公司产业生态系统的构建是以“软件整合”为核心的，Appstore和iTunes就是苹果软件生态系统的典型代表，它们不是简单的软件下载区和数字媒体播放应用程序，而是包含了整个软件产业链的生态系统，其中包含了软件作者、平台商以及操作系统的互动、互利与互依的关系，把全世界的第三方软件的提供者整合到了一个商业平台，成功地通过软件扩大自己的生态系统，增加消费者对它的依赖。三星公司产业生态系统的构建则是以“硬件整合”为导向的，三星手机的大部分元件和产品都自行生产，拥有比任何一家手机厂商都更为完善的产业链，涵盖了上游（CPU、内存、显示屏、摄像头、电池等）、中游（外观设计、品牌打造、组织制造等）和下游（销售），手机产品本身、零部件、配件的销售都在源源不断地为其提供利润，它通过控制制造过程构建了称雄业内的硬件产业生态系统，实现了其在全球智能手机市场上的全面渗透。

　　无论是应用较广的“生态产业园”模式，还是应用相对具体的“软件产业生态系统”或“硬件产业生态系统”，都已经在许多产业或者企业中获得了成功，它们蕴含的普适性不仅可以为生物能源产业生态系统提供重要参考，更重要的是它们在宏观和微观层面、以及各自领域的独特性。可以提醒人们在构建生物能源产业生态系统时必须从这个新兴产业的自身特点出发。

　　当然，生物能源产业系统包含众多不同类型的企业，包括供应企业、生产企业、销售企业以及它们的竞争企业和互补企业等，这些企业就如同自然生态系统中的生物群落，相互联系、相互影响；而自然环境、社会环境、经济环境作为生物能源产业的系统边界，也影响着该产业的生存与发展。正是由于生物能源产业系统具有相当的复杂性，在构建生物能源产业生态系统的过程中，现代产业生态学理论既有适用性又有一定的局限性，因此实现生物能源产业的生态化是一个系统工程，需要从微观（企业内部）、中观（企业之间）和宏观（区域产业之间）三个层次入手，在不同层面上将其系统核心和系统边界纳入到一个有机的可持续发展框架中。在微观层面上，要在生物能源生产过程的各个环节推行清洁生产,对产生的废弃物在企业内部实现循环利用；在中观层面上，要依照生态学原理，组建以生物能源原料供应、产品生产、产品配送、副产品加工利用为主线的纵向产业链条，以及以废弃物循环利用为主线的横向耦合产业链条，通过企业间物质、能量、信息的集成，建立共生产业体系，使资源在产业系统内循环利用；在宏观层面上，以区域资源共享为核心，使生物能源企业在不同区域间形成资源合理配置，使生物能源的生产和消费在全社会范围内形成大循环，形成区域联动发展的产业共生体系。生物能源产业生态系统脱胎于自然生态系统，是生态学与产业生态学的学术渊源在生物能源产业领域的拓展所形成的结晶。因此，一方面，如同一个稳定的自然生态系统一样，生物能源产业生态系统的构建也不是一蹴而就的，需要经历一个从低级到高级的不断变化、发展、完善的过程；而另一方面，生物能源产业生态系统作为地球物质自组织系统的一种高级形态，是由生物能源产业相关的社会、经济和自然组成的复合生态系统，由资源、环境、人口、资本、科技、信息等诸多要素构成，拥有比自然生态系统更为复杂的自组织结构和演化规律。

　　作者单位：中国科学院学部工作局