清华大学化工系生态工业研究中心

国家环保总局生态工业重点实验室

　　一、中心工作概况

　　清华大学化工系生态工业研究中心成立于2001年4月，率先在国内开展生态工业研究，中心现为国家环保总局生态工业联合重点实验室成员，是国际生态工业协会会员单位，AICHE可持续发展论坛会员，中国工业生态经济与技术专业委员会执行机构。自几年前开展生态工业和循环经济研究以来，首先，在国家自然科学基金和清华大学985项目支持下对该领域的理论进行探索，将过程系统工程的理论方法与工业生态学相结合，进一步拓展了过程系统工程和工业生态研究范畴，形成了生态工业的系统工程研究领域。在理论上开展了生态工业系统的分析和集成、复杂系统及其演变进化、循环经济等研究工作，提出了生态工业系统热力学分析、代谢分析、共生分析、柔性分析、物质集成、水系统集成、能量集成、信息集成、产业链构建和优化、多层面生命周期评价等方法并成功地应用于实践，在国内外期刊和会议上发表了100多篇高水平的学术论文，其中SCI、EI、ISTP共收录50多篇，主编出版了专著《生态工业：原理与应用》。进而，几年来开展进行了10多个国家级和地方政府的生态工业园区和循环经济试点规划及研究工作，如鲁北生态工业模式研究、贵阳磷化工生态工业园区规划、抚顺矿业集团生态工业园区规划等，均已通过国家环保总局组织的鉴定和评审，受到了各方面的高度评价，在国内有很大的影响。此外，研究中心还承担了基金委、发改委、科技部等关于我国生态工业和循环经济的研究课题。

　　二、中心主要研究工作

　　早期工业生态学关注于机电制造工业(典型的如生态工业与汽车制造，复印机与功能经济等)，从经济、管理、法规等方面的定性研究比较多。本研究中心从系统工程的角度切入，在理论上强调系统建模和定量分析；在实践中自觉地将工业生态学的理念引入到过程工业，中心对工业生态学科发展的主要贡献在于将过程系统工程的理论和方法和生态工业相结合，进一步扩展了过程系统工程和工业生态研究范畴，形成了生态工业的系统工程研究领域，这是我们的特色所在，丰富了工业生态学的研究内容，拓展了工业生态学科的边界。最终工业生态学将与生态工业工程(偏重过程工业)和绿色产品工程(偏重制造工业)很好地结合在一起。

　　本中心主要的研究范围尺度在过程到国家这个层次，重点是企业、企业群、工业园区和区域循环经济几个方面，同时也对全球范围和分子尺度的问题有所涉及。

　　三、理论研究

　　获得国家自然科学基金重点项目“以环境和经济为优化目标的化工过程集成智能方法”和清华环境科学重点项目“清洁生产、生态工业及区域化理论和技术”资助，研究内容包括：

　　1、进行多产品共生反应路径集成方法研究，通过多个产品共生达到资源完全利用和原子经济的目标；进行多目标反应器网络优化综合研究，以寻求反应过程中废物的最少生成。

　　2、在工业代谢分析的基础上引入输入输出分析与图论，提出了反映工业系统物流网络结构和物质利用特征的分析方法，对于深入了解生态工业系统的物流特性和提出改进措施有重要指导作用。

　　3、开展了生态工业系统中物质、能量集成方法研究，提出包括逻辑表达式约束的混合整数非线性规划数学模型，并用于生态工业园区的规划；对于系统信息集成问题，有针对性地设计开发了生态工业园区信息系统。

　　4、为研究生态工业系统的操作柔性，开展了在随机和模糊不确定条件下的系统综合和优化操作方法研究。

　　5、利用热力学概念火用（exergy）和火日 (emergy)分析工业系统，特别是分析废物的处理和再利用、再循环、再回收对整个系统效率的影响，从而更深入认识可持续发展的工业体系的本质，并尝试提出了基于火日 的适用于工业系统的可持续发展指标。

　　6、中心近年来开始探索应用复杂适应系统理论研究生态工业系统的演化进程及其影响因素。 生态工业系统是一个复杂适应系统，它通过成员的自适应行为、成员间以及成员与环境间的复杂交互作用逐步演化。 这项研究将有助于促进生态工业系统自下而上的自组织形成过程。

　　四、实践工作

　　完成了10个国家级和地方政府的生态工业园区和循环经济试点规划及研究工作，项目受到了环保总局、专家和用户的高度评价，在国内有很大的影响。这些项目各具特色：

　　1、浙江衢州生态工业园区规划，现有改造与全新规划相结合的特点是在一个化工和轻工产品为主的企业群内构建工业共生关系。

　　2、广东南海华南环保科技产业园区，特点是构建一个以环保产业为主的虚实结合的全新生态工业园区。

　　3、长沙黄兴生态工业园区规划，全新规划的生态工业园区。

　　4、贵阳磷化工生态工业园区规划，在磷矿资源丰富的地区构建一个磷化工生态工业系统。

　　5、推进循环经济构建贵阳生态城市总体规划，构建“城市生态工业体系”和以区域范围的特定资源的开发利用为基础的生态工业园区。

　　6、山东鲁北集团生态工业模式研究，全面分析了这一联合企业型生态工业典范企业内部的“磷铵--水泥--硫酸”联产、海水多级利用和盐碱电联产三条产业链中的物质循环高效利用的代谢过程以及产业共生柔性等。

　　7、抚顺矿业生态工业园区规划，以煤炭和油页岩资源开采为主的大型企业集团如何通过资源的加工产业链延伸、生态工业链网构建、废弃物的资源化回收和循环利用等途径获得可持续发展。

　　8、贵阳国华天成磷业有限公司建设循环型企业试点方案，针对黄磷生产过程的多种副产物和能量，提出最优的多联产共生系统集成方案，实现资源和能源的最大利用、废物的最小排放和经济效益最大化。

　　9、贵阳市开阳磷煤化工生态工业示范基地规划，发展磷、煤、化、电共生产业和区域循环经济体系。

　　10、泸州工业循环经济规划，构建以煤和天然气两种资源进行化工、能源和电力的多联产生态工业系统。

　　以上实践项目的展开,

　　·将在有力地促进当地的经济发展的同时保护当地环境。

　　·对其它生态工业园区的规划和建设起示范和指导作用，有助于扩大生态工业在我国的影响。

　　·为部分工业生态学的理论方法提供了很好实践对象，有助于理论的检验和提升。

　　·为理论研究提供了很好的背景和研究对象，并提出新的理论问题，如关于生态工业系统的复杂性研究。

　　五、其它正在开展的研究课题

　　国家发改委项目：我国循环经济发展策略研究

　　国家发改委十一五规划研究：资源产业的可持续发展策略研究

　　科技部重大攻关项目专题：循环经济理论与生态工业技术研究

　　基金重点课题：工业过程生态化的系统科学问题

　　此外积极参加国内外学术交流。

　　六、国内外学术交流

　　近年来广泛开展国内外学术交流。在多个国际学术会议上进行了大会报告或学术报告，包括国际工业生态学大会（美国）、国际过程系统工程年会（中国）、AICHE年会（美国）、国际节能减排过程集成模拟和优化会议（加拿大）、国际化工和过程工程大会（捷克）、亚太化学工程大会（新西兰）、国际清洁生产会议（中国）、国际煤化工研讨会（中国）、中美化学工程会议（中国）、中日化学工程会议（中国）、中日循环经济论坛（中国）、中意循环经济研讨会（中国），以及韩国、台湾生态工业研讨会的特邀报告等。协助举办了第198次香山科学会议“资源利用生态化和生态工业系统”并作学术报告。参加了大量的国内关于生态工业和循环经济方面的学术交流活动，包括中国循环经济论坛、中国环境学会学术年会、生态省建设论坛、发改委全国循环经济工作会议的大会报告等。

　　七. 相关项目一览