【优博微展2018】郑馨竺：钢铁行业水-能协同节约的可行空间与技术选择

郑馨竺：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

钢铁行业水-能协同节约的可行空间与技术选择

Feasibility Analysis and Technology Choice for Water-Energy Conservation Synergy in the Iron and Steel Sector

作       者：郑馨竺          

指导教师：王灿

培养院系：环境学院             

学       科：环境科学与工程

读博感言：读博是一场最美的修行

研究背景/选题意义/研究价值

钢铁行业面临着节水、节能的双重压力，其协同管理在该行业具有迫切的现实需求，也是亟需解决的重要科学问题。论文开展了钢铁行业水-能协同节约可行空间识别与技术选择研究，选题具有重要的理论意义和实用价值。

主要研究内容

1. 模型构建

研究以多区域环境投入产出模型为核心，新增体现工艺-技术对应关系的部门拆分方法，综合计量经济学模型、费用效益分析和蒙特卡洛模拟等多种工具，构建了研究钢铁行业水-能协同节约问题的集成模型。

2. 现状评估

基于多区域投入产出模型，定量模拟1995-2013年全球43个国家钢铁生产、消费、贸易和与之相关的水耗、能耗情况，识别行业水耗能耗的关键节点和发展规律。

3. 可行空间识别

基于计量经济学模型探究真实钢铁消费及其相关水耗、能耗与经济发展之间的统计学规律，以此识别通过减少钢铁需求实现水-能协同节约的可行空间。

4. 技术选择研究

定量模拟工艺流程调整和19种节能技术对全生命周期能耗、水耗的影响，并将协同的节水效果货币化纳入技术评估，更新传统的技术优选清单。

图1. 人均真实钢铁消费量年增长率与人均GDP年增长率、投资率年增长量的关系

图2. 考虑了节水协同效益前后的全生命周期节能供给曲线

主要创新点

1. 提出了将工艺流程与技术细节耦合进投入产出模型的拆分方法，构建了钢铁行业水-能协同节约可行空间识别与技术选择集成模型，提升了宏观经济模型在工艺与技术层面的模拟能力。

2. 揭示了资本形成对短期钢铁消费及其相关水耗、能耗的重要驱动作用，以及对实现钢铁行业水能协同降低的强关联关系。

3. 将全生命周期节能或节水协同效益货币化纳入到技术评估中，改进了传统的仅考虑企业直接经济效益的技术优选清单，为工业行业的技术推广与政策制定提供了新思路。

代表性学术发表

1. Xinzhu Zheng, Ranran Wang, Richard Wood, Can Wang, Edgar G. Hertwich. High sensitivity of metal footprint to national GDP in part explained by capital formation. Nature Geoscience, 2018, 11: 269-273.（IF=14.931）

2. Xinzhu Zheng, Can Wang, Wenjia Cai, Matti Kummu, Olli Varis. The vulnerability of thermoelectric power generation to water scarcity in China: Current status and future scenarios for power planning and climate change. Applied Energy, 2016, 171:444-455.（IF=7.9）

3. Can Wang, Xinzhu Zheng, Wenjia Cai, Peter Berrill, Xue Gao. Unexpected water impacts of energy-saving measures in the iron and steel sector: Tradeoffs or synergies?. Applied Energy, 2017, 205:1119-1127.（IF=7.9）

作者：郑馨竺

供图：郑馨竺

编辑：清华大学研究生院  周明坤  吴佳瑛 李文