摘  要：现代循环经济的演进方向已由企业内部废弃物资源化，拓展至产业链集群、跨产业乃至区域社会—生态系统之间多要素协同循环。山东信发集团自20世纪70年代由地方热电起步，历经热电联产、煤电铝一体化、多产业网络耦合、工农融合绿色转型等阶段，构建起能源、有色金属、高端化工、环保建材与现代农业深度嵌套的综合产业生态体系。本文基于工业生态学、产业共生与循环经济理论，系统梳理信发集团产业生态系统的演化路径，提出"水-能-物质-碳-氮-生物量"六元耦合分析框架，阐释工业—农业复合循环的运行机理，并结合企业公开实证数据进行验证。研究发现：现代农业板块作为生物转换单元接入工业体系，将工业余热、捕集CO₂、再生水、工业副产物导入种植、水产、畜牧环节，农业粪污与有机废弃物再经资源化回流生产系统，形成开放型工农复合产业生态系统。实证数据表明，集团发电煤耗降至248克/千瓦时，电解铝综合电耗13210千瓦时/吨，水重复利用率达98.34%，年利用再生水超2600万立方米，年处理固废1200万吨，累计碳交易量超4100万吨。研究指出，评价大型资源型企业循环经济不能仅依靠单一循环利用率指标，应建立"外部资源输入-内部循环-产品输出-环境泄漏"系统评价范式。信发模式为我国资源型工业基地转型、工业园区循环化改造、工农融合低碳发展提供实践样本，但该系统仍存在能源资源密集属性、水循环盐分富集、工业CO₂农业利用不等于永久碳封存等现实局限。

关键词：信发集团；工农复合型循环经济；工业生态学；产业共生；六元耦合；产业生态系统

一、引言

传统工业体系通常遵循"资源开采—生产加工—消费—废物排放"的线性路径，大量资源和能源经过一次性利用后进入环境，由此造成资源消耗、生态破坏和环境污染等突出问题。循环经济以减量化、再利用、资源化（3R）为原则，试图通过重新组织生产关系，使一个生产环节的副产品成为另一个生产环节的原料，实现物质和能量的梯级利用。

随着循环经济理论和工业生态学的发展，循环经济研究的对象已经由单一企业逐渐扩展到产业链、工业园区和区域产业生态系统，研究重点也由"废物处理"转向资源、能源、水、碳等多种流的系统性优化。Frosch和Gallopoulos于1989年提出工业生态学概念，将工业系统类比为自然生态系统，强调不同生产单元之间的物质交换与能量梯级利用；Chertow进一步提出产业共生理论，指出不同企业之间通过物质、能源、水和基础设施共享，可以实现整体资源效率提升。在这一理论背景下，大型资源型企业如何通过产业链延伸、产业共生和跨产业耦合实现资源环境效率提升，成为循环经济研究的重要课题。

山东信发集团是我国大型民营工业企业的代表之一。企业始建于1972年，早期以热电产业为基础，经过长期发展形成能源、有色金属、化工、建材、生态环保以及现代农业等多产业体系，2025年主营收入突破3208亿元，跻身中国民营企业20强。特别是近年来，信发投资50亿元建设占地约2300亩的现代农业产业园，将工业余热、二氧化碳、工业水以及工业副产物与设施农业、水产养殖和畜牧业结合，并进一步利用鱼类、肉兔粪污以及农业废弃物生产有机肥，使工业系统与农业生态系统之间形成新的物质、能量和水循环。

因此，信发案例已经超越了一般意义上的"工业企业循环经济"。从工业生态学角度观察，它更接近一种由工业系统、农业系统、能源系统和生态环境系统共同构成的开放型产业生态系统。本文试图回答三个核心问题：第一，信发集团的循环经济体系是如何形成和演进的；第二，工业与农业结合以后，其水、能源、物质和碳循环发生了怎样的结构性变化；第三，如何建立适合大型综合工业企业的循环经济评价框架，并客观认识其资源环境效应及局限性。

二、理论基础：从循环经济到工业生态系统

（一）从线性经济到多层次循环经济

传统工业经济可以表示为：资源输入→生产→消费→废物排放。循环经济则强调：资源输入→生产→再利用→再生产。其核心并非简单提高废物利用率，而是通过重新组织生产关系，使原本独立的生产系统形成资源交换网络。因此，循环经济至少包括三个层次：第一，企业内部循环，即企业内部不同工艺之间的物料回用；第二，企业之间的产业共生，即园区内不同主体之间交换副产物、共享基础设施；第三，区域产业系统之间的资源循环，即跨产业、跨空间实现物质能量流动。信发集团的发展恰好体现了这三个层次逐步叠加的过程。

（二）工业生态学与产业共生理论

工业生态学将工业系统视为类似自然生态系统的物质和能量网络。在自然生态系统中，一个物种产生的物质可能成为另一个物种的资源；在工业生态系统中，一个企业的副产品同样可以成为另一个企业的生产投入。因此，工业生态学关注的不只是"一个企业产生多少废物"，而是能否通过产业之间的重新组合，使废物转变为资源，使低品位能源得到梯级利用。产业共生则进一步强调不同企业之间的物质、能源、水和基础设施共享。信发集团的煤电、铝、化工、建材以及农业之间形成的大规模副产品、余热、再生水交换关系，是产业共生在集团一体化场景下的典型实践。

（三）由"物质循环"向"多流耦合"发展

早期循环经济主要关注固体废物和副产品资源化，而现代循环经济越来越强调多种资源流之间的耦合。至少包括水流、能源流、物质流、碳流。加入农业后，还应增加氮流（养殖粪污—肥料—种植）与生物量流（农作物、畜禽水产、农业废弃物）。因此，本文提出"水—能—物质—碳—氮—生物量"六元耦合循环体系，这一体系能够更完整地解释信发工农复合型循环经济的运行机制。

三、信发集团产业生态系统的历史演进

信发集团产业生态系统不是一次性规划建成，而是半个多世纪产业扩张、结构迭代逐步演化形成的。结合企业发展历程与产业结构变迁，可将其划分为五个阶段（见图1）。 

图1  信发集团产业生态系统演化路径（1972—2026）

（一）热电联产阶段：循环经济的初始基因（1972—1998）

集团前身是茌平县小型热电厂，核心模式为热电联产：煤炭进入锅炉，同时产出电力与工业蒸汽，电力供给工业生产，蒸汽对外供热，实现能源梯级利用。该阶段尚未形成完整的循环经济体系，但奠定了"能源生产与工业生产一体化"的基础，是后续全部产业链耦合的起点。

（二）煤-电-铝一体化阶段：纵向产业链循环形成（1999—2005）

为消纳热电产能，企业向下游布局氧化铝、电解铝产业，搭建"铝土矿—氧化铝—电解铝—铝加工"有色金属链条，同时热电板块为铝产业提供廉价稳定电力，构建煤—电—铝纵向一体化体系。产业链内部完成电力、蒸汽、副产物内部消纳，和独立电厂、独立铝厂相比，大幅提升能源与副产品内部利用水平。

（三）多产业横向耦合阶段：由单产业链走向产业网络（2005—2015）

产业进一步延伸至氯碱、PVC、电石、新型建材领域，形成多条产业链交织的产业网络。热电输出电力蒸汽供给铝业与化工；化工生产电石、PVC等产品；热电产生粉煤灰、炉渣、脱硫石膏供给建材板块。产业关系由单纯上下游纵向链条，转向多条产业链横向物质交换，集团层面产业共生网络基本成型。代表性案例即石灰石"六次循环利用"：石灰石依次产出石灰、电石、PVC；电石渣用于氧化铝生产与电厂脱硫；脱硫石膏加工石膏板材，一种原料贯穿四大产业链，实现多重价值释放。

（四）工业副产物资源化阶段：末端治理转向全流程资源化（2015—2020）

粉煤灰、炉渣、脱硫石膏、电石渣等工业副产物大规模资源化，过去需要处置填埋的工业固废转变为建材生产原料。发展逻辑由末端污染治理，转向源头减量—过程利用—末端资源化的全过程循环。据企业公开数据，信发集团年处理固废达1200万吨，可年减少固废存量1400万吨，实现经济效益超过20亿元，纸面石膏板、砌块、粉煤灰砖3种产品通过国家绿色建材三星级认证，入选国家大宗固废综合利用基地。

（五）接入现代农业板块：工农复合型循环经济成型（2020至今）

信发投资50亿元建设现代农业产业园，占地约2300亩，于2022年开建，发展设施草莓、樱桃种植、鲈鱼水产、肉兔畜牧以及农产品加工冷链物流。农业不再是简单配套产业，而成为整个产业生态系统的"生物转换单元"。工业余热（68℃）、提纯CO₂、处理后的再生水、工业固废建材进入农业生产；鱼粪、兔粪、作物残体、修剪枝条等农业有机废弃物发酵加工有机肥，重新返回种植业，工业—农业双向物质能量流动正式打通。同时布局光伏、风电、储能微电网，推动能源结构向化石能源高效利用叠加新能源替代转型，进入绿色低碳转型新阶段。

在农业板块内部，各子系统已形成显著的规模效应与循环特征：樱桃种植1600亩、10万多株，采用第五代"新型砌块式"智慧大棚，智能控温控休眠，错峰上市，优品果率85%以上，糖度稳定20度以上，亩均产值30万元；鲈鱼养殖区有15个工厂化养殖车间，投入使用306个"陆基圆池"，养殖淡水鲈鱼600多万尾，年销售鲈鱼80万斤，年产值1800万元，三层立体养殖效率是传统坑塘的90倍；肉兔养殖区为国内单体规模最大，兔粪经发酵处理形成生物有机肥反哺果蔬种植，加工副产物开发宠物饲料，实现养殖副产物全部资源化。

四、工农复合循环系统的六元耦合运行机制

现代农业板块接入后，信发集团产业生态系统的循环对象由早期单一物质能源，拓展为水-能-物质-碳-氮-生物量六元耦合（见图2）。六大要素相互嵌套，共同构成复杂的工业—农业生态网络。 

图2  信发集团工农复合型产业生态系统六元耦合框架

（一）能源循环：高品位发电，低品位余热跨产业梯级利用

传统路径为：煤炭—锅炉—高品位电力用于有色、化工生产；低品位工业余热过去直接散失。接入农业之后，余热供给温室冬季供暖，同时依靠余热制冷技术实现大棚夏季降温，实现工业低品位余热为设施农业控温，完成跨产业能源梯级利用。在能源效率提升方面，信发集团主动关停23台30万千瓦以下落后机组，投资320亿元建设9台66万千瓦高效超超临界机组，发电煤耗降至248克/千瓦时，远低于320—330克/千瓦时的行业平均值，热效率比传统设备高4个百分点，年节约标准煤超100万吨，减排二氧化碳逾260万吨。在电解铝环节，集团综合电耗为13210千瓦时/吨，低于全国先进水平（14171千瓦时/吨）961千瓦时/吨，新疆准东园区项目通过九项先进技术集成应用，综合电耗已降至12300千瓦时/吨。同时，风电、光伏储能微电网逐步落地，绿电供给工业与农业，形成"化石能源高效利用+新能源替代"双重能源循环。

（二）水循环：工业内部循环拓展为工农复合水循环

工业端：原水—生产—循环冷却—深度处理—再生水回用，持续降低新鲜水取用。信发集团在山东省首创水冷机组改间冷机组新模式，建成全球最大间冷塔，水重复利用率达90%以上，节水效率达97%；下属信发华信铝业电解铝单位产品取水量仅0.72立方米/吨，水重复利用率高达98.34%，入选2024年度省级重点用水企业水效"领跑者"，2026年正式申报国家级水效领跑者。在再生水利用方面，集团投资6300万元配套建设再生水回用处理设施，将茌平区污水处理厂外排水全部预处理后引入主厂区，年回收利用城市中水超过2600万立方米，相当于两个西湖的蓄水量，部分用于循环水补水，部分经超滤、反渗透深度处理后作为锅炉补给水。

工农耦合后，工业深度处理出水输送水产养殖；养殖尾水再次净化用于果园、设施种植灌溉；农业系统水分经植物蒸腾回归自然水循环，形成完整工农复合水循环。鲈鱼养殖用水即来自电厂循环冷却水，经软化处理后水质纯净度堪比纯净水，水温控制在24—25℃，养殖废水过滤净化之后浇灌果园，滤出的盐进入制碱厂开始新一轮循环。

必须区分水量循环与水质循环：水循环率提升不等于水环境压力下降，循环过程中会发生盐分浓缩、浓盐水、污泥富集等问题。信发集团攻克脱硫废水"顽疾"，将废水中盐分结晶制成工业盐，用于生产液碱，分离出的合格水直接回电厂使用，真正做到废水零排放。但盐分富集依然是系统运行的关键约束，评价水循环效果不能只看重复利用率，还需要关注单位产品耗水、污染物排放、浓盐水处置等指标。

（三）碳循环：工业碳排放新增碳利用与能源替代双路径

传统模式：化石能源燃烧直接释放CO₂排入大气。工农复合系统开辟两条减碳路径。第一条是碳利用路径：工业烟气CO₂提纯之后输送温室大棚作为气肥，供给植物光合作用转化为生物量，形成工业碳向生物碳的转化。信发集团工业生产中产生的68℃余热连同捕集的二氧化碳，被直接送进种植大棚和养殖车间，工厂省下降温开支，棚里调节温度，作物增强光合效率。但必须强调，该路径不等同于永久碳封存，农产品收获后碳会重新参与自然循环，必须依靠生命周期核算评估实际减排贡献。第二条是能源替代路径：风电光伏绿电替代化石能源，直接削减工业化石能源碳排放。

在碳资产管理方面，信发集团通过集团碳账本系统实现全产业链碳排放精细化管理，智慧平台大屏实时更新各厂区排放数据，动态追踪碳资产，并通过AI算法预测排放趋势、优化配额交易策略。在全国首期碳排放权交易中，集团交易量达1407.6万吨，交易额近8亿元，占全国首位；截至2025年，累计完成碳排放权交易量超过4100万吨，交易额突破26亿元，在全国碳排放权交易市场中占比接近5%，先后获评"中国工业碳达峰领跑者企业"及"全国碳市场优秀交易实践企业"。

（四）物质循环：工业副产物跨产业链资源化

物质循环是信发循环经济的基础。矿产原料进入工业系统生产氧化铝、电解铝、PVC等产品，各类工业副产品跨产业链资源化再利用。热电产生的粉煤灰、炉渣用于生产砖、砌块等建材；脱硫石膏加工纸面石膏板；电石渣用于氧化铝生产与电厂脱硫；脱硫环节创新采用固废电石泥替代石灰石脱硫，脱硫环节用电量下降超20%，年减排二氧化碳10万吨。粉煤灰压制的新型砌块还用于建设农业智慧大棚墙体，实现工业副产物向农业基础设施的延伸利用。

（五）氮循环与生物量循环：农业内部微循环打通

氮流路径为：外源饲料（氮源）→畜禽水产养殖→粪污发酵→有机肥→土壤—农作物。生物量循环链条为：植物形成农产品、饲料；动物产出产品与粪污；农业残体发酵肥料回归植物生产。具体而言：草莓、樱桃设施农业采用水肥一体化，工业余热与CO₂协同提升产出，农业残体、废弃基质资源化制备有机肥返回种植；鲈鱼养殖尾水处理用于农业灌溉，鱼内脏、鱼鳞加工鱼蛋白有机肥供给果蔬，养殖粪便发酵后化作田间有机基肥；肉兔养殖的兔粪经发酵处理形成生物有机肥反哺樱桃、草莓种植，兔内脏等加工副产物开发宠物饲料，实现养殖副产物全部资源化；樱桃修剪枝条、草莓残体及废弃基质均进入资源化利用体系。由此，无机工业物质循环与有机生物循环完整嵌套，形成"农业废弃物→微生物分解/发酵→有机肥→土壤→植物→农产品"的生物循环链条。

五、产业生态系统的空间尺度与评价框架

（一）三层空间尺度：开放型产业生态系统

信发集团产业生态属于开放系统，可分为三层空间尺度。第一，企业内部尺度：热电蒸汽自用、厂内废水回用等单元内部循环。第二，产业园区尺度：工业固废供给建材、余热供给农业、CO₂作为大棚气肥，园区内部产业共生。第三，区域产业生态尺度：矿产、饲料等资源来自全国不同区域，产品销往全国消费市场；产品消费之后需要依托社会再生资源回收体系完成后续循环，企业边界内循环就此中断。因此，信发集团并非完全封闭循环，而是"高内部循环水平的开放产业生态系统"。

（二）从"循环率"转向"系统效率"：四元评价框架

现有很多评价过度看重固体废物综合利用率、水循环重复率等单一指标，难以客观评判开放大型产业系统的真实资源环境绩效。本文构建三层指标体系，采用"外部资源输入—内部循环—产品输出—环境泄漏"四元评价逻辑。

第一，资源循环指标。包括工业固体废物综合利用率、水重复利用率、再生水利用率、副产品资源化率、再生资源利用率，表征系统内部循环水平。

第二，资源环境效率指标。包括单位产品综合能耗、单位产品耗水量、单位产值耗水量、单位产品碳排放、单位产品固废产生量，刻画单位产出资源环境代价。

第三，系统环境负荷指标。包括外部资源输入规模、最终废水排放量、固废最终处置量、CO₂排放总量、不可循环物质占比，反映系统对外界的环境泄漏。

现代工业循环经济无法做到100%完全闭环，评价核心不在于"是否绝对零排放"，而是对比传统模式，外部资源输入降低多少、内部循环提升多少、最终环境泄漏减少多少。以信发集团为例，其发电煤耗较行业均值降低约22%，电解铝电耗较全国先进水平降低约6.8%，水重复利用率最高达98.34%，年再生水利用量超2600万立方米，年固废处理量1200万吨，这些数据从资源效率维度验证了循环经济的实际成效；但同时，集团作为年营收超3000亿元的资源型工业巨头，其CO₂排放总量、外部煤炭与矿产输入规模仍然巨大，必须从系统环境负荷维度全面评估，避免陷入"高循环率即高生态效率"的认知误区。

六、模式局限与待深入研究方向

信发工农复合型循环经济具备很强示范价值，但作为开放资源密集产业系统，仍存在不可忽视的局限，需要客观识别。

第一，产业主体为有色金属、化工等高耗能产业，整体系统资源能源密集属性没有根本改变，循环利用不能完全消除资源消耗。即便发电煤耗降至248克/千瓦时，9台66万千瓦机组的年煤炭消耗总量仍然巨大。

第二，水循环存在盐分浓缩风险。虽然信发通过蒸发结晶将脱硫废水盐分制成工业盐，实现废水零排放，但浓盐水、盐渣处置仍是长期技术难题，结晶盐的品质与消纳渠道需要持续关注。

第三，工业CO₂通入大棚作为气肥，可以促进作物生长，但是不等同于长期碳封存，碳会随着农产品分解重新释放，不能直接计作碳汇，需要完整生命周期评价（LCA）才能准确评估其净减排贡献。

第四，农业板块仍然依赖外部输入饲料、种苗、农资，农业循环无法脱离外部物质投入，尤其是肉兔养殖的饲料氮源主要来自外部，氮循环的封闭程度有限。

第五，产品流出企业进入社会消费后，集团内部循环链条断裂，必须依靠全社会再生资源体系接续循环，如废铝回收、PVC制品回收等，企业层面难以独立完成全生命周期闭环。

基于上述局限，后续研究应当综合开展物质流分析（MFA）、能量流分析（EFA）、水足迹分析、碳足迹分析、生命周期评价（LCA）以及生态效率评价，定量测算六元耦合系统的真实生态效率，避免仅依据循环利用率等单一指标做出片面判断。

七、对山东省资源型产业转型的启示

山东拥有庞大钢铁、有色、化工、建材资源型产业，同时部分区域水资源承载力约束突出，信发案例带来三点重要启示。

第一，评价循环经济应跳出单一企业节能改造，转向产业系统协同优化。鼓励工业园区构建产业共生网络，推动企业之间副产物、余热、再生水、基础设施共享，从单点治理升级为系统重构。信发"一粒石灰石六次循环"的实践表明，跨产业链的物质交换可以产生远高于单一企业内部循环的综合效益。

第二，有条件的资源型工业园区探索工农融合路径。将可安全利用的工业余热、提纯CO₂、达标再生水、环境安全的工业副产物与设施农业结合，拓展循环经济空间边界。信发现代农业产业园的实践表明，工业低品位余热和CO₂在设施农业中具有明确的利用价值，可以同时实现工业降本与农业增效，但必须严格把控水质、气肥浓度等安全阈值。

第三，循环经济建设坚持水—能—碳多要素协同管控。把区域水资源承载力作为产业布局硬性约束，而不只是简单生产要素，统筹能耗、碳排放、水污染物协同治理。山东作为北方缺水省份，信发年利用2600万立方米再生水、水重复利用率达98.34%的实践，为全省工业节水提供了可复制的技术路径。

八、结论

信发集团产业生态系统是持续演化的开放型复杂系统，演进路径为：热电联产能源梯级利用→煤电铝纵向一体化产业链→化工建材加入形成横向产业共生网络→接入现代农业板块构建工农复合循环，同步推进新能源绿色低碳转型。产业循环对象，由早期单一物质能源，拓展为水—能—物质—碳—氮—生物量六元耦合。现代农业作为生物转换单元，打通工业系统与农业生态系统的物质—能量交换；农业有机废弃物资源化回流生产，塑造工农复合型循环经济新模式。

实证数据验证了该模式的资源效率提升效应：发电煤耗248克/千瓦时（较行业均值降低约22%），电解铝综合电耗13210千瓦时/吨（低于全国先进水平），水重复利用率最高达98.34%，年再生水利用超2600万立方米，年固废处理1200万吨，累计碳交易量超4100万吨。但大型工业循环经济不等于绝对封闭循环，应当摒弃单纯依靠循环利用率开展评价的思路，建立"外部资源输入—内部循环—产品输出—环境泄漏"综合评价框架。

信发集团的实践代表国内资源型民营企业从线性生产向产业生态化、工农融合化、能源绿色化转型的探索，可为资源型地区工业园区循环化改造提供参考。同时必须客观识别系统的资源密集属性、水循环盐分风险、碳利用边界等局限，依靠物质流分析、能量流分析、水足迹、碳足迹与生命周期评价进一步量化评估综合效益。其真正的研究价值，在于揭示大型工业系统如何借助产业耦合，将原本分散的能源流、水流、物质流和碳流重新组织起来，并进一步通过农业这一生物生产系统，实现工业生态系统与农业生态系统之间的跨系统循环。

参考文献（略）

支持单位：