（系统工程专业论文）生态工业发展的模式、途径及定量仿真模型研究.pdf

生态工业发展的模式、途径及定量仿真模型研究研究生：张文红导师：陈森发东南大学摘要工业生态学是一门新兴的学科，在该理论指导下形成的生态工业建设已开始成为全球工业可持续发展模式的主体，有关的理论和工业实践呈迅速发展的势头。本文从三个部分对生态工业系统的发展进行了研究。第一部分为第一章到第四章，是关于生态工业系统的理论研究；第二部分为第五章到第八章，是对生态工业系统的定量设计仿真模型和决策评价体系与方法的研究；最后第三部分即第九章以无锡市工业新区为例，具体给出了其发展生态工业的模式及途径。各部分的具体内容如下：第一部分首先介绍了生态工业系统的基本概念，并指出了生态工业系统与生态工业链、生态工业园的相关关系。然后对当今环保战略的3 个主要发展方向：生态工业、循环经济和可持续发展之间的关系进行了探讨。三者既有联系，又有各自明确的理论、实践和运行方式。对三者的内涵作了阐述之后，着重从理论上探讨环境管理从生态工业延伸到循环经济和可持续发展的相关领域的必然性和合理性，提出并论述了循环经济和可持续发展战略的前提是生态工业，人类社会的发展趋势是由生态工业向循环经济推进，最终实现可持续发展。接着结合我国国情，提出了我国开展生态工业实践的三种模式：全新规划型，现有改造型和虚拟型。并较详细地阐述了我国现有的工业园区发展生态工业的模式、设计原则和实施策略，同时对其实现途径提出了具体的建议。最后从系统学的角度出发，剖析并揭示了生态工业系统的本质，指出生态工业系统是开放的复杂巨系统，它具有一切复杂巨系统的特点：开放性、复杂性、进化与涌现性、层次性和巨量性等。接着第二部分在工业系统的物质流和能量流基础上，根据不同情况，建立了生态工业系统的静态投入产出模型、动态投入产出模型和动态投入产出反馈控制模型。并以这些模型为核心，从开放性的角度出发，利用综合集成研讨厅体系的方法，和开放的工程系统的思想，建立了生态工业系统的多级递阶智能控制系统。在多级递阶智能控制系统中，投入产出模型、专家系统、智能控制技术、仿真程序和实验分析综合在非线性多目标智能协调器的框架中，形成一个全面、协调的设计，以符合生态工业系统的开放的复杂巨系统的特点。接着从自然状况、社会状况、经济状况、生态工业特征和政策与管理水平五方面建立了生态工业系统的综合评价指标体系。尤其是根据本文建立的投入产出模型建立了一系列反映生态工业系统特征的评价指标，用来刻画以3 r 为特征的生态工业系统的发展水平，并对指标体系中的每个评价指标都建立了相应的评价标准。针对建立起来的混合指标体系，提出一种新的混合指标层次模糊决策方法，将影响系统的定性指标与定量指标综合考虑，并提出了“表现度”的概念，使之更加客观真实地反映实际状况，然后引入模糊一致判断矩阵，利用模糊模式识别方法，得到系统的局部和整体发展水平评价。并在此基础上开发出相应的综合评价决策支持系统。最后第三部分结合所做的相关课题，以无锡市工业新区为例，具体给出了其发展生态工业的模式及途径，并对其2 0 0 2 年的生态工业发展情况做出了综合评价，提出了工作建议。关键词：生态工业：循环经济厅；开放的工程系统策支持可持续发展；复杂巨系统；智能控制；非线性多目标；投入产出分析；综合集成研讨模糊一致；模糊模式识别；决t h em o d e sa n dw a y so fd e v e l o p i n ge c o l o g i c a li n d u s t r ya n di t sq u a n t i t a t i v es i m u l a t em o d e l sb yz h a n gw e n h o n gs u p e r v i s e db yp r o f e s s o rc h e ns e n - f as o u t h e a s tu n i v e r s i t ya b s t r a c te c o l o g i c a li n d u s t r yi sak i n do f n e wa n dd e v e l o p i n gm o d eo f i n d u s t r i a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h et h e o r ya n dq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z ea b o u tt h ee c o i n d u s t r i a ls y s t e m sa r ei l l u s t r a t e db yt h r e ep a r t si nt h ep a p e r i nt h ef i r s tp a r t ，t h eb a s i ck n o w l e d g ec o n c e r n i n ge g o - i n d u s t r i a ls y s t e m s ，e c o - i n d u s t r i a lc h a i n sa n de c o i n d a s t r i a lp a r k sa r ep r o v i d e da n dt h e i rr e l a t i o n sa r ei l l u s t r a t e d e c o i n d u s t r y ，c i r c u l a re c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta r et h et h r e em a i ns t r e a m si nt h ed e v e l o p m e n to ft o d a y se n v i r o n m e n t a ls t r a t e g y t h e yh a v er e l a t i o ni nc o m m o nb u te a c hh a si t so w nt h e o r i e s ，p r a c t i c e sa n do p e r a t i o n a lm o d e s a f f e ra ni n t r o d u c t i o nt oc o n t e n t so f t h et h r e e ，f o e l k so nt h ei n e v i t a b i l i t ya n dr a t i o n a l i t t oe x t e n te n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n ti n t oa l lt h er e l e v a n ta s p e c t so f e c o i n d u s t r y ，c i r c u l a re c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i tp o i n t so u ta n da n a l y s e st h e o r e t i c a l l yt h a te c o i n d u s t r yi st h ep r e r e q u i s i t ea n de s s e n c ef o rc i r c u l a re c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t f r o map e r s p e c t i v eo ft o t a lr e s e r v e ，t h eh u m a nd e v e l o p m e n tc o n t i n u a t i o n sa r ep r o b e dt ob ee c o - i n d u s t r y ，c i r c u l a re c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t f o l l o w i n g ，t h r e ek i n d so f m o d e so fd e v e l o p i n ge c o l o g i c a li n d u s t r yi nc h i n aa r ea d v a n c e d ，w h i c hi sn e w - p l a n n e dm o d e ，r e c o n s t r u c t i v em o d ea n dv i r t u a lm o d e t h em o d e ，g e n e r a ls t e p sa n dg u i d e l i n e sa r ee x p a t i a t e dt h a tt h ec o n s t r u c t i o ns h o u l db ea b i d e db yf o rt h ei n d u s t r i a lp a r k se x i s t i n gi nc h i n a ，a sw e l la st h ew a y st or e a l i z a t i o n f i n a l l y ，e c o - i n d a s t r i a ls y s t e mi sa r g u e dt ob ea no p e nc o m p l e xg i a n ts y s t e m ，w h i c hi sd i s c u s s e di nd e t a i l sf r o mt h ep o i n tv i e wo fs y s t e mm e t h o d o l o g yi nt h i sp a p e r t h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h es y s t e ma r eo p e n n e s s c o m p l e x i t y ，e v o l u t i o n ，e m e r g e n c e ，h i e r a r c h ya n dg i a n te t e i nt h es e c o n dp a r t ，u n d e rt h em a t e r i a l sa n de n e r g yf l o w sa n a l y s i s ，t h r e ek i n d so f m o d e l sa b o u ti n p u t - o u t p u ta n a l y s i sa r ee s t a b l i s h e d w i t ht h ei d e ao f o p e n n e s s ，u s i n gt h eh a l lf o rw o r k s h o po fm e t a s y n t h e t i ce n 昏n e e r i n g 口w m e ) ，an e wm e t h o di sp r o p o s e dt od e s i g nt h ee c o - i n d u s t r i a ls y s t e m i n p u t o u t p u tm o d e l s ，i n t e l l i g e n tc o n t r o lt e c h n i q u e s ，e x p e r ts y s t e ma n dt h ed e s i g no fe x p e r i m e n t sa e ri n t e g r a t e dw i t h i nt h ef r a m e w o r ko f t h en o n l i n e a rm u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mt od e v e l o par o b u s t ，t o p - l e v e ld e s i g ns p e c i f i c a t i o n m e a n w h i l e ，a c c o r d i n gt ot h en a t u r a lc o n d i t i o n ，s o c i a lc o n d i t i o n ，e c o n o m yc o n d i t i o n e c o - i n d u s t r i a lc h a r a c t e r i s t i ca n dp o l i c ya n dm a n a g e m e n tl e v e l ，t h ei n d e xs y s t e mi sc o n s t r u c t e do nt h ee c o i n d u s t r i a ls y s t e m s i na l l u s i o nt ot h ei n d e xs y s t e m ，t h eh y b r i di n d e xh i e r a r c h yf u z z yd e c i s i o n - m a k i n gm e t h o di sp r o p o s e do nt h eb a s i so ft h ei d e ao fh i e r a r c h ya n a l y s i s t h ef u z z yp a t t e mr e c o g n i t i o nt e c h n i q u ea n dt h ef u z z yc o n s i s t e n tm a t r i x t h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so ft h i sm e t h o ds t r e s so nt h em e t h o d o l o g yo ff u z z ye v a l u a t i o nf b rh y b ，i di n d e xs y s t e m s ，i nw h i c ht h eq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ej n d e x e sa r es y n t h e t i c a l l yc o n s i d e r e d a f t e rg e t t i n gt h ee x p r e s s i o ne v a l u a t i o n sf o re a c hi n d e x ，u s i n gt h ef u z z yp a t t e r nr e c o g n i t i o nt e c h n i q u e ，ag l o b a le v a l u a t i o nf o ra l li n d e x e si sd e v e l o p e dt og e t a tt h es a m et i m e ，ac o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n ts u p p o r ts y s t e mi sd e v e l o p e d f i n a l l y ，i nt h el a s tp a r t ，a c c o r d i n gt ot h en e wd e v e l o p e di n d u s t r i a la r e ao f w ux i s o m es u g g e s t i o n so ni t sm o d ea n dw a yt or e a l i z ee c o l o g i c a li n d u s t r ya r co f f e r e d m e a n w h i l e ，a c c o r d i n gt oas y n t h e s i se v a l u a t ea b o u tt h ed e v e l o p i n gc o n d i t i o no f e c o i n d u s t r i a ls y s t e mi n2 0 0 2 s o m es u g g e s t i o n sa r ep u t t e df o r w a r dt ot h ep r o j e c t k e y w o r d s ：c c o i n d u s t r y ；c i r c u l a re c o n o m y ；s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ；c o m p l e xg i a n ts y s t e m ；i n p u t - o u t p u ta n a l y s i s ；t h eh a l lf o rw o r k s h o po f m e t a s y n t h e t i ce n g i n e e r i n g ；o p e ne n g i n e e r i n gs y s t e m ；i n t e l l i g e n tc o n t r o l ；n o n l i n e a rm u l t i o b j e c t i v e ；f u z z yc o n s i s t e n t ；f u z z yp a t t e r nr e c o g n i t i o n ；d e c i s i o ns u p p o r t东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。纨弓红研究生签名：韭塞红日期：2 q q 垒：q ! ：! 三东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。淡纩_ 翰纹研究生签名：篮室红导师签名：睦鑫筮日期：2 q 丝：q l ：! 绪论0 1 论文的背景绪论迄今为止，在人类所了解的浩瀚宇宙中，地球是唯一具有生灵的星球。人类自诞生以来，便充分利用自己的智慧和能力，为自身更好的生活而不断地改变自然环境，发展是人类社会永恒的主题。因此，在征服自然和改造自然的过程中，人类对自然环境的扰动是必然的。在远古时期，人类活动对自然环境扰动所产生的后果，被全球系统的自我平衡与修复作用所抵消。但是自人类进入农业文明开始，其活动对自然环境的影响就不断扩大，不能忽略。而进入工业文明时代后，这些活动对自然环境造成日趋严重的冲击，现在正以空前的速度、幅度和空间规模改变着全球环境，由此产生了一系列的局部和全球环境问题。这些问题影响着人类社会发展，并危及人类的生存。人类在追求自身的文明、进步过程中逐步认识到。自然环境是人类社会发展的物质基础，人类只是自然生态系统的一个成员。人类不可能任意改造自然环境和无限地利用地球资源其生存和活动必然受到地球自然生态系统的发展及其规律的制约。人们认识到，人类自身组成了一个复杂的社会经济系统，它由科学、文化、经济、法律等诸多因子构成。它不是凌驾于自然生态系统的一个系统，而是被包围在其中的一个特殊的子系统。人们认识到，影响人类生存的因素是地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互作用并与人类子系统相互作用的结果。人们还认识到，人类面对的是一个复杂系统，为解决人类生存和发展这一重大问题，人类要认识与解决的是自然生态系统和人类经济社会系统本身复杂的运行机制和它们之间的相互作用的复杂性的综合性问题。人类如何摆正自身在自然生态系统的位置，如何深入认识自然生态系统及其运行机制，如何深入了解人类社会系统自身的结构与运行机制，如何洞察人类社会系统与自然生态系统的相互关系与作用，如何控制和重新设计自身的活动，使人类社会与自然生态系统得以协调发展，从而保证人类社会发展。所有这些，一直都是人类在探索和希望解决的重大问题。时间跨度长达2 0 年的三次全球范围内保护环境的重要活动是人类对这一问题认识的表现与深化：1 9 7 2 年6 月5 1 6 日，联合国在斯德哥尔摩首次召开了人类环境会议j ，表明人类对自身活动和产生的后果开始有了明确的反思。是人类第一次在全球范围内共同采取保护地球的重大行动。1 9 8 7年，联合国世界环境与发展委员会向联合国提交了题为“我们共同的未来”的报告j ，就世界环境与人类发展的关键问题作了全面和系统的评价，明确提出可持续发展的思想。1 9 9 2 年，联合国在巴西里约热内卢召开了环境与发展大会，1 8 3 个国家和7 0 个国际组织及非政府组织的代表参加了会议，会议通过了环境与发展的里约热内卢宣言、( 2 1 世纪议程，在世界范围内第一次把可持续发展由理论推向行动p 】。走可持续发展之路，这是人类在漫长的社会发展中，不断探索得出的正确的结论，是人类对自身的发展与其居住的行星关系深刻的认识，是人类社会发展的必由之路。“可持续发展，即s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，简写为s d ，作为一种概念提出已近2 0 年；作为一种应对措施，己近半个世纪：作为一种发展思想，可能年代更为久远h 。2 0 世纪8 0 年代末以来，在可持续发展思想形成的同时，人们一直在研究和寻求如何实现可持续发展。人们清楚地认识到，了解人类社会庞大、复杂的工业系统与环境的关系和解决它们之间存在的问题，是实现人类社会可持续发展的核心问题。这是因为，一方面，工业系统是现代社会经济系统的核心，是社会发展不可缺少的动力，他提供的产品和服务构成了现代文明生活的物质基础。另一方面工业体系是人类社会与自然生态系统相互作用最为强烈的一个子系统，这主要表现为它快速、大量地从自然资源库中提取、消耗各种可再生和不可再生原料；在生产各种产品提供各种服务的过程中大量地排放各种废物；不同产品在短时间被人们使用后，最终以废弃物的形式返回自然东南大学博士学位论文环境。因此，工业体系与环境的关系是环境与可持续发展的关键的一环，工业体系与自然环境之间的协调发展对人类社会的可持续发展起着举足轻重的影响。近l o 多年来，发达的工业化国家抓住这一关键问题在研究、解决工业发展与环境这一矛盾的过程中，逐步形成了系统、整体化解决这一问题的方法一发展生态工业。生态工业主要关注人类工业系统和自然环境之间的相互作用、相互关系，它为研究人类工业社会与自然环境的协调发展提供了一种全新的框架，为协调社会各部门共同解决工业系统与自然生态系统之间的冲突提供了具体、可操作的方法，为可持续发展奠定了厚实的基础。发展生态工业追求的是人类社会和自然生态系统的和谐发展，寻求经济效益、生态效益和社会效益的统一，最终实现人类社会的可持续发展。0 2 国内外生态工业的发展状况人类社会进入工业文明后，建立了以人类为中心的社会经济体系，工业系统则是其子系统，它在传统的经济发展中起着举足轻重的作用。随着工业的不断发展，工业系统在满足人类社会经济和生活需求的同时，其全部活动对区域甚至全球自然环境产生越来越大的影响。面对工业系统与自然生态系统的固有矛盾及对环境造成的危害，如何系统、整体地协调工业系统与自然环境的相互关系，使人类社会发展的需求与自然生态系统的发展达到动态平衡，人们一直在寻找可行的理论与解决方法，生态工业的研究与探索就是在这一背景下诞生的。0 2 1 生态工业发展的历程近2 0 年来，生态工业经历了萌发、诞生和蓬勃发展等几个阶段。( 1 ) 萌发阶段2 0 世纪五六十年代，生态学蓬勃发展，人们产生了能否模仿自然生态系统，按照其物质循环和能量流动的规律重构工业系统的想法。2 0 世纪6 0 年代末，日本政府通产省的工业机构咨询委员会开展了前瞻性研究，其下属的工业一生态工作小组通过研究，提出了应以生态学的观点重新审视现有的工业体系和应在“生态环境”中发展经济的观念，1 9 7 2 年5 月。该小组发表了题为“工业生态学：生态学引入工业政策的引论”的报告。1 9 8 3 年，比利时的政治研究与信息中心出版了比利时生态系统：工业生态学研究专著，书中反映了6 位学者( 生物学家，化学家，经济学家等) 对工业系统存在问题的思考。他们认为工业社会是一个由生产力、流通与消费、它所用的原料与能源以及所生产废料等构成的生态系统，可运用生态学的理论与方法来研究现代工业社会运行机制pj 。这阶段被认为是生态工业的萌发阶段。( 2 ) 诞生阶段1 9 8 9 年9 月，f r o s c h 和g a l l o p o u l o s 发表题为制造业的战略一文【o j ，提出了工业生态学的概念，认为工业系统应向自然生态系统学习，并可以建立类似于自然生态系统的生态工业系统。在这样的系统中，每个工业企业必须与其他工业企业相互依存、相互联系，从而构成一个复合的大系统，以便运用一体化的生产方式来代替过去简单化的传统生产方式，减少工业对环境的影响。( 3 ) 蓬勃发展阶段2 0 世纪9 0 年代以来，生态工业的理论研究与实践进入蓬勃发展的崭新阶段，主要表现在以下诸多方面。9 0 年代初，美国科学院举行多次会议，对工业生态学的概念、内容、方法和应用前景等问题进行了研讨，形成了生态工业的基本框架1 7j i ”。美国电信企业a t t 的官员a l i e n b y ，于1 9 9 2 年首次完成了工业生态学博士论文的答辩。1 9 9 3 年，清洁生产杂志( j o u r n a lo f c l e a n e rp r o d u c t i o n ，j c l e a n e rp r o d ) 出版该杂志经常刊发有关工业生态学研究的文章1 9 。2绪论1 9 9 3 年6 月2 9 日，美国成立了可持续发展总统委员会( p r e s i d e n t sc o u n c i lo ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，p c s d ) 。该委员会1 9 9 6 年1 0 月1 7 - 1 8 曰在v i r g i n i a 召开了有关工业生态学的重要研究领域生态工业园( e c o i n d u s t r i a lp a r k ) 的工作会议，对生态工业园的定义、建设原则、美国生态工业园实践的情况作了研讨”。1 9 9 6 年，全球发行的生命周期评价杂志( t h ei m e m a t i o n a lj o u r n a lo fl i f ec y c l ea s s e s s m e n t ，i n t j l c a ) 问世，它专门刊载工业生态学研究内容之一的生命周期评价的研究论文】。1 9 9 7 年，麻省理工学院出版了全球第一份工业生态学杂志( j o u r n a lo f i n d u s t r i a le c o l o g y ) ，专门发表工业生态学的研究论文”“。1 9 9 7 年，美国( e n v i m n m e n t a ls c i e n c ea n d t e c h n o l o g y ) ) 杂志发表了“2 1 世纪研究的优先领域”专题报告，介绍了今后2 0 年需要加强关注的六个优先领域：经济与风险评估，环境监测与生态学，环境中的化学品，能源系统，工业生态学，人口l l 。1 9 9 8 年1 1 月，美国矿产资源局( u s g s ) 在v i r g i n i a 举行了“关于科学、可持续能力和天然资源管理：u s g s 物质与能量流动研究”专题工作会，与会者就工业生态学、物质与能量流动进行了研讨，认为物质与能量流动的研究对于正在形成的工业生态学领域研究具有重要意义【1 4 1 。2 0 0 0 年，成立于1 9 9 6 年的美国跨部门工作小组发表了题为“工业生态学美国的物质与能量流动”的报告【1 ”，对工业生态学和物质与能量流动的关系作了阐明。2 0 0 0 年在世界范围内成立了工业生态学国际学会( t h ei n t e r n a t i o n a ls o c i e t yf o ri n d u s t r i a le c o l o g y ) t 6 1 目前在欧美三十来所大学内设有工业生态学的课程。近年来，冠以工业生态学的研究文章、专著不断涌现。有关工业生态学的网站不胜枚举【1 7 l 【1 8 1 【1 9 1 【2 0 】阱1 。0 2 2 国外的生态工业的实践生态工业正在成为许多国家工业园区改造和完善的方向。一些发达国家，如丹麦、美国、加拿大等工业发展和管理先进的国家，很早就开始规划和发展生态工业，其他国家如泰国、印度尼西亚、菲律宾、纳米比亚和南非等发展中国家也正积极开展生态工业的实践。2 0 世纪9 0 年代以来，生态工业开始成为世界工业可持续发展的主体，并取得了丰富的经验。2 0 世纪7 0 年代初丹麦建立k a l u n d b o r g 工业园区”“，以发电厂、炼油厂为核心，包括生物制药厂、硫酸厂、水泥厂、地区农业、养鱼场以及居民区域供热。在这些工厂和部门之间实行废物、废热的有偿供给和交换，实现了物质的部分循环和能源的逐级利用。更为有意义的是，这些企业之间的物质和能量交换均是以经济合同形式实现的不仅改善了区域环境，在经济上也取得了很大收益。从1 9 9 3 年开始，美国有2 0 个城市市政当局与大公司合作规划建立生态工业园区，其中有两个已经基本建成。如俄克拉何马洲规划的c h o e t a w 工业园，该地区具有大量的废轮胎资源，采用高温分解技术将废轮胎资源化可得到碳黑，塑化剂和废热等产品，进一步可以衍生出不同的产品链。这些产品链与辅助的废水处理系统一起构成一张生态工业系统的食物网。其特点是：基于丰富的特定资源，采用“绿色的”废物资源化技术构造出系统核心生态工业链。1 9 9 4 年美国可持续发展总统委员会计划进行马里兰州的f a i r f i e l d 、弗吉尼亚州的c a p ec h a r l e s 、得克萨斯州墨西哥交界处的b r o w n s v i l l e 、田纳西州的c h a t t a n o o g a 等4 个生态工业园区示范项目的建设，其中c a p ec h a r l e s项目已于1 9 9 6 年投入运行。美国环境署还于1 9 9 9 年资助了两个生态工业园区计划。法国的o 埔e ，作为欧洲环境合作伙伴组织的发起机构之一，正致力于它的p a i j h i e 计划，该计划旨在为生态工业园区的建立提供技术支持和规范。到1 9 9 5 年，已有s o p h i ae s t e r e l 等5 个工业区在p a l m e 指导下正在加紧建设以取得p a l m e 的生态认证标志。日本提出了与生态工业类似的零排放社会的概念。在日本通商产业省和环境厅的财政支持下，川崎零排放工业园计划于2 0 0 1 年开始运作。东南犬学博士学位论文0 2 3 国内的生态工业的实践国内在生态工业方面也进行了非常有意义的积极实践和大胆探索，基于生态工业的理论，这些工业体系在实践中遵循3 r 原则：减量化原则( r e d u c e ) 、再使用原则( r e u s e ) 、再循环原u ( r e c y c l e ) 时，主要有三个层次：单个企业的清洁生产、企业共生形成的生态工业园及产品消费后的资源再生回收。贵港国家生态工业( 制糖) 示范区是最典型的一个案例。它以上市公司贵糖( 集体) 股份有限公司为核心，以蔗田系统、制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架，形成甘蔗一制糖一蔗渣造纸生态链、制糖一糖蜜制酒精一酒精废液制复合肥料生态链以及制糖( 有机糖) 一低聚果糖生态链三条主要生态工业链，这些生态工业链相互利用废弃物作为自己的原材料，既节约了资源，又把污染物消除在工艺过程中。六个系统分别有产品产出，系统间通过中间产品和废弃物的交换相互衔接，从而西形成了一个比较完整和闭合的生态工业网络。四川射洪的沱牌酿酒生态工业园，通过模拟生态系统的功能，建立起较完整的酿酒生态工业体系，以低消耗，低( 无) 污染，工业发展与生态协调发展，并形成良好循环为目标的酿酒生态工业链广东省南海市也正在根据循环经济的理念和工业生态学原理建立南海国家生态工业示范园区0 2 4 国内外生态工业的政策及法律政府是推动生态工业发展的重要力量。虽然目前，国内外各国尚未制订出完整的有关生态工业的政策及法律，但是已制订了一些与它的理念相关的政策及法律。德国分别于1 9 9 1 年和1 9 9 6 年颁布包装废弃物处理法和循环经济和废物管理法，规定对废物管理的首选手段是避免产生，然后才是循环使用和最终处置。法国法令提出2 0 0 3 年应有8 5 的包装废弃物得到循环使用。荷兰提出到2 0 0 0 年，废弃物循环使用率达到6 0 。奥地利的法规要求对8 0 回收包装材料必须进行再循环处理或再利用。丹麦要求到2 0 0 0 年，所有废弃物要有5 0 必须进行再循环处理。日本是发达国家中生态工业立法最全面的国家。目前，日本已经颁布了推进建立循环型社会基本法有效利用资源促进法家用电器再利用法食品再利用法环保食品购买法建筑工程资材再利用法容器再利用法等7 项法律，其基本精神就是体现三个要素，即资源再使用( r e u s e ) 、旧产品和旧零件循环使用( r e c y c l e ) 和减少废弃物( r e d u c e ) 的3 r 原则。美国目前还没有一部全国性的促进生态工业发展的法规，不过，自8 0 年代中期以来，美国一些州先后制定了促进资源再生循环法规，现在已有半数以上的州制定了不同形式的资源再生循环法规。在我国，国家环保总局于1 9 9 7 年发布了关于推进清洁生产的若干意见。国家经贸委于1 9 9 9年发布了关于实施清洁生产示范试点的通知。陕西、辽宁、江苏、沈阳等省市制订和颁布了地方性政策和法规。2 0 0 2 年6 月，全国人大审议通过了清洁生产促进法。有关政策法律体系的逐步建立和完善将有力推进生态工业的发展。0 3 论文的研究目的和意义目前，国内外生态工业的理论和应用研究尚处于起步阶段，本文的研究目的是对生态工业的理论和实践作一些研究，结合我国的实际国情，提出我国发展生态工业的模式及途径。本论文的研究意义在于：1 ) 阐明了生态工业与循环经济和可持续发展之间的关系生态工业、循环经济和可持续发展是当今环保战略的3 个主要发展方向，三者既有联系，又有4各自明确的理论、实践和运行方式。本论文阐明了生态工业与循环经济和可持续发展之间的关系。把握好这三者之间的关系，对于更好地建立我国的环境保护和经济发展政策，更清楚的明确我国发展生态工业的重要意义有着非常深远的影响。2 ) 提出了我国发展生态工业的模式和途径我国目前正在掀起新一轮市场经济条件下的工业化浪潮，迫切需要尽可能地减少工业化过程中付出的巨大环境成本，根据科学规律，有效利用有限的各种资源。生态工业的许多设想和国内外实践对于指导我们当前发展工业有重要的意义，本论文提出了我国现有的工业园区发展生态工业的模式、设计原则和实施策略，同时对其实现途径提出了具体的建议，找出了一条符合中国特色的发展生态工业的模式与途径。3 ) 揭示了生态工业系统的本质开放的复杂巨系统，从系统学的角度出发，剖析并揭示了生态工业系统的本质，指出生态工业系统是开放的复杂巨系统。用开放的复杂巨系统的理论分析清楚这个系统，对于更具体地分析、深入研究和处理该系统，具有重要的意义。4 ) 建立了生态工业系统的定量设计模型在工业系统的物质流和能量流基础上，根据不同情况。建立了相应的生态工业系统的静态投入产出模型、动态投入产出模型和动态投入产出反馈控制模型。优化了物质和能量流动，提倡全面的、一体化的观念，为企业全面解决资源的充分利用和污染的控制问题，提供了理论方法和实际策略。5 ) 建立了生态工业系统的多级递阶智能控制系统建立了生态工业系统的多级递阶智能控制系统，并使得这个设计系统具有自适应、自组织、自学习和鲁棒性的特点，符合生态工业系统的开放的复杂巨系统的特点，促进了生态工业系统的全面协调稳定发展。6 ) 建立了生态工业系统的综合评价指标体系和评价标准本论文建立了生态工业系统的综合评价指标体系。并对指标体系中的每个评价指标都建立了相应的评价标准。这对于生态工业的发展提供了决策依据。7 ) 提出一种评价生态工业系统的混合指标层次模糊决策方法针对建立起来的生态工业系统的定量与定性的混合评价指标体系，提出一种新的混合指标层次模糊决策方法，通过多个实际例子的评价过程，表明该方法优于目前应用较广泛的层次分析法和模糊综合评判法。8 ) 规划了无锡市工业新区发展生态工业的模式及途径结合所做的相关课题，运用本文提出的相关方法，以无锡市工业新区为例，具体给出了其发展生态工业的模式及途径，为我国现有工业园区发展生态工业提供了示范。经过建国5 0 多年特别是改革开放2 0 多年来的建设，我国的经济、社会事业取得长足发展。但是，以往建立在资源过度消耗基础上的粗放发展模式，不可避免地导致了资源锐减和人类生存环境的严重破坏，威胁着人们的健康并成为经济持续发展的严重障碍。并且，从全球经济发展的现状来看，资( 能) 源短缺的问题已成为各国发展的难中之难。有时甚至不惜通过战争去解决。所以，如何在推动我国经济跨跃式发展的历史进程中，根据科学规律有效利用有限的各种资源，( 包括空气、水、人力、能源、原材料等) ，最大限度地进行优化配置保持经济、社会与自然环境的和谐统一和全面可持续发展，成为事关我国跨世纪发展全局的重要课题。生态工业的研究与实践为解决这一课题提供了重要的理论依据和现实可循途径。0 4 本论文的主要研究工作1 ) 生态工业、循环经济和可持续发展是当今环保战略的3 个主要发展方向，三者既有联系，又有各自明确的理论、实践和运行方式。本论文对三者的内涵作了阐述之后，着重从理论上探讨环境东南大学博士学位论文管理从生态工业延伸到循环经济和可持续发展的相关领域的必然性和合理性，提出并论述了循环经济和可持续发展战略的前提是生态工业，人类社会的发展趋势是由生态工业向循环经济推进，最终实现可持续发展。2 ) 本论文提出了我国开展生态工业实践的三种模式：全新规划型，现有改造型和虚拟型。并结合实际国情，较详细地阐述了我国现有的工业园区发展生态工业的模式、设计原则和实施策略，同时对其实现途径提出了具体的建议，找出了一条符合中国特色的发展生态工业的模式与途径。3 ) 从系统学的角度出发，剖析并揭示了生态工业系统的本质，指出生态工业系统是开放的复杂巨系统，它具有一切复杂巨系统的特点：开放性、复杂性、进化与涌现性、层次性和巨量性等。用开放的复杂巨系统的理论分析清楚这个系统，对于更具体地分析、研究和处理生态工业系统，具有重要的意义。4 ) 在工业系统的物质流和能量流基础上，根据不同情况，建立了相应的生态工业系统的静态投入产出模型、动态投入产出模型和动态投入产出反馈控制模型。这种投入产出模型的独特性是它能追溯通过系统的直接流和间接流，甚至在一个包含反馈循环的复杂网络中，它也能追踪每个流从哪里来，到哪里去，其它任何的物质流分析方法都不能处理直接流和间接流的路径。5 ) 为了符合生态工业系统的开放的复杂巨系统的特点，以建立的生态工业系统的定量设计模型为基础，从开放性的角度出发，利用综合集成研讨厅体系的方法，和开放的工程系统的思想，最终建立了生态工业系统的多级递阶智能控制系统。在多级递阶智能控制系统中，动态投入产出反馈控制模型、专家系统、智能控制技术、仿真程序和实验分析综合在非线性多目标智能协调系统的框架中，探索设计空间，搜寻稳定区域，形成一个开放的稳定的设计，充分体现了把生态工业系统设计成一个开放的系统的指导思想，并使得这个设计系统具有自适应、自组织、自学习和鲁棒性的特点，符合生态工业系统的开放的复杂巨系统的特点，促进了生态工业系统的全面协调发展6 ) 从自然状况、社会状况、经济状况、生态工业特征和政策与管理水平五方面建立了生态工业系统的综合评价指标体系。尤其是根据本文建立的投入产出模型建立了一系列反映生态工业系统特征的评价指标，用来刻画以3 r 为特征的生态工业系统的发展水平，并对指标体系中的每个评价指标都建立了相应的评价标准。7 ) 针对建立起来的生态工业系统的定量与定性的混合评价指标体系，提出一种新的混台指标层次模糊决策方法，将影响系统的定性指标与定量指标综合考虑，并提出了“表现度”的概念，使之更加客观真实地反映实际状况，然后引入模糊一致判断矩阵，利用模糊模式识别方法，得到系统的局部和整体发展水平评价。并在此基础上开发出相应的综合评价支持系统。通过多个实际例子的评价过程，表明该方法优于目前应用较广泛的层次分析法和模糊综合评判法。8 ) 结合所做的相关课题，运用本文提出的相关方法，以无锡市工业新区为例，具体给出了其发展生态工业的模式及途径。确立了无锡新区发展生态工业的总体思想、原则、总体规划和阶段目标。以2 1 家企业为基础进行生态工业系统分析。提出了无锡新区，以具体的物质生态链和远程的虚拟生态链相结合，构建出现有改造型和虚拟型相结合的生态工业链模式。并对其2 0 0 2 年的生态工业发展情况做出了综合评价，提出了相关工作建议，为我国现有工业园区发展生态工业提供了一个典型的范例。0 5 课题支持本文的研究工作主要来源于1 )2 0 0 1 ，0 6 - 2 0 0 2 1 2 江苏省环保厅环保计划项目无锡市工业新区发展生态工业的模式及途径( 编号：2 0 0 1 0 4 0 4 ) ；2 )2 0 0 2 0 1 2 0 0 2 1 2 江苏省科技厅软科学计划项且江苏省生态工业链发展模式研究( 编号：b r 2 0 0 1 0 3 7 ) ；62 0 0 3 o l 2 0 0 3 0 6 江苏省环保厅环保计划项目2 0 0 2 0 7 1 ) ；2 0 0 3 0 9 2 0 0 4 1 2 江苏省环保厅环保计划项目2 0 0 3 0 6 5 ) ：2 0 0 3 0 9 2 0 0 4 1 2 江苏省环保厅环保计划项目2 0 0 3 0 7 4 ) ：无锡新区循环经济规划研究( 编号丰县循环经济发展规划研究( 编号沛县循环经济发展规