工业部门能耗约占全球30%，其通常被视作减排的难点，需采用系统性的思维（system thinking）和综合的方法实现减排。本研究提出一种生态型工业综合能源系统的理念，充分利用工业厂房屋顶进行种植并与综合能源系统耦合，提供一种基于数学优化的生态型工业能源系统评估框架，实现农业与能源耦合系统（Food-Energy-Nexus）的协同优化与最优决策。现阶段能源系统与农业生态系统研究之间尚缺少足够的关联，而本研究亮点在于实现了两个领域的交叉耦合，通过生物地球化学模拟工具（DNDC）模拟7种作物在10种种植方式下的生长过程，构建详细的屋顶农业生产数据库，再将模拟结果输入生态型工业能源系统优化模型进行协同优化。通过一个生态型综合能源系统在工业园区的应用案例研究可知：与空置屋顶相比，在工业园区屋顶种植蔬菜可节约5.6%综合成本，并减排16.3%。这意味着屋顶种植是一种具有经济与环保潜力的屋顶利用选项。

　　该研究成功实现能源+农业+环境跨学科的交叉，提供针对能源与农业耦合系统的辅助决策工具，为工业部门的进一步减排提供新思路。研究成果以Coupling biogeochemical simulation and mathematical optimisation towards eco-industrial energy systems design为题，发表在能源领域顶级期刊Applied Energy，影响因子9.6。该研究由城市环境研究所、英国Kings College、英国Imperial College以及同济大学共同完成。景锐（特别研究助理）为第一作者，林剑艺研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（71573242）以及英国EPSRC项目（EP/N034740/1）的资助。

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　　耦合生物地球化学模拟与能源系统优化的“生态型”综合能源系统模型开发流程图