城市再生资源回收与产业共生耦合机制及低碳优化路径研究

China is facing great challenges of resource depletion and environmental pollution. At the same time, the increasing municipal solid wastes have resulted in problems that no further land is available for new landfills. To collect and recycle those valuable wastes and promote industrial symbiosis is one effective method on solving these problems and realizing sustainable development by integrating economic and social development, and environmental protection. Under such a circumstance, this project will select Shanghai as one case study city. By investigating the real sites and conducting data mining, an information database integrating all the valuable wastes and industrial symbiosis will be established. By employing material flow analysis, key features on wastes collection-urban/industrial symbiosis will be recognized and key energy flows will be identified so that the interactions and feedbacks among different components can be clarified. By applying system dynamics method, a simulation model on urban wastes collection and urban/industrial symbiosis will be developed so that the coupling mechanism can be uncovered. Finally, by integrating life cycle analysis, input-output analysis and IPCC methods, a carbon accounting model will be developed for evaluating this urban resource collection and recycling system and exploring its carbon emission reduction potential. We expect that the outcomes of this project will facilitate China’s circular economy development and provide valuable policy insights to those urban managers so that those mega cities can move toward low carbon development.

我国不仅面临严峻的资源枯竭和环境污染问题，而且垃圾围城问题日趋严峻。城市再生资源回收利用和产业共生是从根本上解决这些问题，推动经济、社会和环境可持续发展的重要途径之一。本研究拟选择大都市上海为目标城市，通过实地调研和数据挖掘等方法构建目标城市再生资源回收体系和共生系统数据库；利用物质流分析方法梳理关键可再生资源从回收到共生利用的物质流和能量流特征，探究城市资源回收和产业共生体系的关键协同因素及相互作用和反馈关系；然后利用系统动力学方法构建“城市再生资源回收--产业共生体系”一体化系统仿真模型，通过优化仿真揭示二者协同耦合机制；最后集成生命周期评价法、投入产出法和IPCC指南，构建“城市再生资源回收--产业共生体系”碳排放核算模型，从生命周期视角系统评估“再生资源回收--产业共生体系”的碳排放绩效和减排潜力。研究成果将切实推进我国循环经济建设，为我国特大城市低碳发展提供切实可行的政策建议。

我国不仅面临严峻的资源枯竭、环境污染和气候变暖等问题，而且垃圾围城问题日趋严峻。推动废物资源化利用和循环经济是从根本上解决这些问题，实现经济、社会和环境可持续发展的重要途径之一。基于此，本项目提出将城市回收体系建设与工业系统整合构建城市产业共生的思想框架，以大都市上海市为主要案例区，在识别城市产业共生主要影响因素基础上，利用系统动力学方法等构建城市产业共生系统仿真模型，优化模拟城市产业共生协同耦合机制和优化路径；同时构建城市产业共生系统生命周期环境绩效评价模型，量化其节能和碳减排潜力。. 重要研究结果包括三个方面。首先，在影响因素识别方面，通过文献梳理和统计分析等方法识别出了城市回收体系建设是城市产业共生系统的主要制约瓶颈，提出一体化固体废物管理信息平台和全链条回收体系建设是关键应对措施；通过能值分析和驱动力分析典型工业园发现：产业共生是工业园发展的高级阶段，而主导企业意愿、经济手段刺激和共生技术是产业共生的关键影响因素。第二，将人口、经济、垃圾分类回收及末端处理全部纳入城市产业共生系统，构建了城市共生系统动力学仿真模型，通过对上海开展7种情景分析发现：相对人口变化，经济增长对固废产量影响最大，如果上海GDP增速降低1%则2030年可减少325万吨（13%）的城市生活垃圾量；而垃圾分类在有效减少填埋的同时将对厨余垃圾末端处理设施带来巨大挑战，需求量将增长约1.5倍；进一步利用p中值方法构建上海市可再生资源收运体系优化模型，量化得到上海市城市可再生资源空间分布特征及14个最优区域回收中心的位置和规模，研究结果可直接服务于上海正在开展的垃圾分类回收体系建设需求。第三，利用隐含能/碳和生命周期评价方法构建了城市产业共生环境绩效评价方法，并提出上海市城市产业共生潜在的两种方案，量化结果显示两种共生情景可以减少上海市目前4.9% 的能源消耗和 6.6% CO2 排放。本项目不仅完善了城市产业共生理论和相关绩效评估方法，发表学术论文20余篇，批示咨政建言1篇，而且研究结果可为上海以及我国正在迫切开展的垃圾分类体系建设提供政策建议和理论支撑。