化学与能源开发论文精选(九篇)

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第1篇：化学与能源开发论文范文

1我国有机化学的发展现状

1.1我国有机化学所取得的良好成果

首先，经过几十年的发展，我国有机化学领域的人才不断增多，国际有机化学领域已经留有我国有机化学研究者声誉，部分学者已经成为国际著名杂志的编委和副主编，如杨丹教授已经成为有机化学快报副主编，极大的增强了我国有机化学研究者的工作信心[1]。其次，我国很多高校和科研部门已拥有世界先进实验设备，工作条件也与世界发达国家相差无几。再者，有机合成化学与金属有机化学已经走在世界有机化学研究前列，不对称合成研究也取得了喜人成绩，在国际中，我国学者充分展露头角。最后，我国以北京大学为首的诸多高校开始重视有机化学的研究，并在化学期刊上发表了大量具有代表性的论文，其质量也在逐年上升。如北京大学仅在2010年就发表了55篇与有机化学相关的论文。

1.2其中存在的问题

在取得成绩的同时，也存在一定问题，这也是相关研究者需要重视的方面。首先，带有鲜明新颖的系统研究偏少，很多研究涉面较窄，通常以跟踪热点为主，通俗的说就是跟风现象严重，研究缺乏创新性，论文内容万变不离其中。以有机合成化学研究为例，很多论文研究的都是合成方法，并不重视是否真的具有实用性。其次，很少有针对国家建设与社会发展的研究，对于有机化学长远发展的研究更是寥寥无几。再者，有机化学的研究队伍还不够壮大，各项研究都存在研究队伍缩小的情况。最后，在研究上并不注重与其他学科的联系，只是一味在自己领域进行研究，与发达国家相比，我国关于有机化学的研究还是很少，发表的论文质量也不如发达国家，同时，相应的评价机制还有待于提高。

2我国有机化学发展趋势的展望

2.1发展趋势

现阶段，有机化学的发展异常迅猛，研究内容也在不断变化，随着时代的发展，绿色化学被提到日常研究中，受到全世界人民的关注，对其研究也就成为了有机化学的重点研究内容，同时，学科与学科之间的渗透逐渐增多，更是推动了有机化学进一步向前发展[2]。在未来有机化学研究将重视以下内容：首先，重点研究小分子活化与惰性化学键活化，绿色化学对原子提出了新型要求，尤其是不对称催化的研究更是关键，对其研究以便降低污染。其次，注重对化学生物的研究，这项研究主要是将有机化学与生命科学联系在一起，着重两者之间存在的相互作用，并研究有机超分子的设计与合成。最后，研究具备独特生理活性的各种有机分子，同时研究一切与能源开发与利用有关的各种有机化学，以及关注化学信息学的研究，进而充分发挥有机化学的作用。

2.2发展方法

首先，应遵从国家相关部门的领导，注意学科与学科之间的融合，实现优势互补。有机化学是我国重要研究内容，作为有机化学研究者应具有良好的主动性，积极融入到各领域中，尤其是能源领域与环境保护领域，通过研究真正实现绿色化学目标，不断扩宽有机化学研究领域，壮大有机化学研究队伍，有机化学并不是完全独立的学科，它需要与其他学科融合才能不断发展，只有这样才能创新有机化学研究。其次，由于有机化学的分支学科存在明显的缩水情况，作为国家基金委应看到这一点，应加大对有机化各学科的资金投入，为其提供必要的资金支持。对于有机分析等热门学科的研究应突破传统，避免研究流于形式化，创新研究内容。同时，为其创设良好的评价机制，根据研究方向与内容的不同，设定不同的资助方式。最后，要突破研究传统，进入新型研究领域最重要的就是具有创新思维与能力，根据国家现阶段所重视的内容展开课题研究，对于挑战性较大的研究要做好长期准备。在拟定研究课题时，应将推动国家经济建设、促进社会发展融入其中，尤其是重点研究怎样减少化学污染，真正发挥有机化学的作用。国家基金委应为有机化学研究创设良好的建设研究环境，提供先进的研究设备。整顿剽窃他人论文观点等不正之风，使研究人员树立良好的创新意识。

3结语

第2篇：化学与能源开发论文范文

关键词：新能源发电太阳能，风能，发展前景

 

0引言

自第三次工业革命以来，人类社会在经济和科技方面取得了空前的发展，伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题，迫使人类不得不开始寻找清洁的可再生能源，也即新能源。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义[1]。资源与环境的压力也给电力系统带来了新的挑战，利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。

1 新能源发电的类型及其原理特点

新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等方面。

1.1太阳能发电

太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生的能量，它是一个巨大的能源，据估计，我国陆地面积每年接收到的太阳能辐射能相当于亿吨煤[2]。太阳能发电又叫光伏发电，它的基本原理是利用光伏效应，通过光照产生电动势，进而输出电能，实现光电转换。简单地说，太阳能发电就是通过太阳能电池直接将太阳光转换成电能，太阳能电池是由各种具有不同电子特性的半导体材料薄膜制成的平展晶体，可以产生强大的内部电场[2]，主要包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种类型。免费论文参考网。

常见的太阳能发电系统由太阳能电池、控制器和逆变器三部分构成，按其运行方式可分为独立太阳能发电系统和并网太阳能发电系统，其中后者是目前的主流发展趋势，即太阳能电池发出的直流电，通过逆变装置转换成交流，进而并入电网使用。太阳能发电安全可靠，具有许多优点，如能源充足，太阳能无处不在，不受地域限制；建设周期短，运行成本低；不需要消耗燃料，无环境污染；结构简单，维护方便，适合无人值守。但是，太阳能发电受气候条件影响，具有间歇性，且价格昂贵。

1.2 风力发电

风力发电是将风能转换成机械能，再转换为电能，其基本原理是利用风吹动风轮，通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转，进而产生电能。风能是清洁的可再生能源，风力发电与常规发电相比，具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设周期短、发电技术成熟等优点。在当今世界的新能源开发技术中，风力发电是最成熟、最有商业利用价值的发电方式，其装机容量正在不断扩大，全球风电发电量占总发电量的比例也在逐步增加。

1.3生物质能发电

生物质能是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的一种能量形式，是一种资源丰富、无污染的能源。生物质能发电包括农林废弃物燃烧发电、生物质燃气发电、城市垃圾焚烧发电、沼气发电等方面。生物质能发电具有电能质量好、可靠性高等优点，具有较高的经济价值。

1.4 地热发电

地球内部蕴藏着巨大的热能，地热能就是地球内部的热释放到地表的能量，地热发电就是将地热能转变为机械能，再将机械能转变为电能，它是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，其原理与火力发电基本一样，即将蒸汽的热能通过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电[2]。

1.5潮汐发电

潮汐能，顾名思义，就是潮汐所蕴含的能量，同样是一种取之不尽、用之不竭的新能源。潮汐发电，就是利用海水涨落及其引起的水位差来推动水轮机，由水轮机带动发电机进行发电，其原理与一般的水力发电差别不大。即在海湾或有潮汐的河口修建大坝，构成水库，利用坝内外涨潮、落潮时的水位差进行发电。潮汐发电受潮汐周期变化的影响，具有间歇性。

2 中国新能源发电的前景展望

改革开放以来，我国经济高速发展，经济规模跃居世界前列，与此同时，能源消费结构的不合理引起的资源环境问题日益突出，大力发展新能源发电技术，是调整能源结构、促进节能减排、实现可持续发展的要求。我国可再生能源资源丰富，通过近年来的发展，新能源发电已经取得了一定进展，已经形成了一定规模、体系相对完善的新能源产业。中国新能源发电虽然刚刚起步，但是却有着广阔的发展前景。免费论文参考网。

（1）风力发电和太阳能发电发展迅速。中国风能资源丰富且风力发电技术较为成熟，目前正在以“建设大基地，融入大电网”的方式进行规划和布局。太阳能发电同样也具有较好的发展前景，我国的太阳能电池制造水平较高，应该大规模推广太阳能发电。免费论文参考网。根据国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，到2011年，新能源在能源结构中的比重达到2%（含水电为10%），新能源发电占电力总装机容量的比重达到5%（含水电为25%）。而风电装机容量将达到3500万千瓦（陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦），太阳能发电装机容量将达到200万千瓦[1]。除此之外，《2008年中国风电发展报告》预言，到2020年末，全国风电开发建设规模有望达到1亿kW。

（2）生物质能发电优势明显，前景较好。相对于风力发电和太阳能发电的间歇性特点，生物质能发电具有突出的优点，经济价值较高。2002年，我国可再生能源发电装机容量3234.6万kW，其中生物质能发电装机容量80万kW，在众多新能源和可再生能源发电中仅次于小水电。预计到2020年，可再生能源发电将达0.9~1亿kW，其中生物质能发电为1000万kW；另一种估计结果是2020年可再生能源发电装机容量将达到1.21亿kW，其中生物质能为2000万kW。

（3）在有条件的区域发展地热发电和潮汐发电。受地理条件的限制，地热发电和潮汐发电均具有地域性。目前，中国高温地热电站主要集中在西藏地区，总装机容量为27.18MW，其中羊八井地热电站装机容量25.18MW，其发电量已经占到拉萨电网的40%以上，对缓和拉萨地区电力紧缺的情况起到了重要的作用。今后，可继续在西藏地区大力发展地热发电。我国潮汐能蕴藏量中可开发利用部分的92%集中在经济发达、能源需求迫切的华东沿海地区[3]，发展潮汐发电可缓解这些地区的电力不足。但是，潮汐发电由于开发成本较高和技术上的原因，目前发展并不是很快，我国江厦潮汐电站装机容量为3200kW，年发电量1070万kWh[4]，今后可视情况适当发展潮汐发电。

3 结语

能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题，发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路，中国应该加快开发利用新能源的步伐，大力发展新能源发电，逐步实现从常规能源向清洁能源转变。目前，我国的新能源发电已经取得了一定的进展，但同时还存在着一些亟待解决的问题，主要表现在技术基础薄弱、相关体制尚不规范等方面。为此，提出一些建议：（1）制定发展目标，科学规划布局。新能源发电必须进行合理规划和布局，有必要将其纳入国家经济社会发展总体规划。（2）加快体系建设，规范行业发展。对于新能源发电的设备要求和并网技术标准，应该尽快制定相关准则。（3）加大投资力度，鼓励自主创新。目前，我国新能源研究力量分散，缺乏跨学科的交流，有必要对各类科研机构进行整合。除此之外，新能源发电是智能电网的一个重要组成部分，必须构建全国统一的新能源电网，以促进我国智能电网的建设。

参考文献

[1] 赵新一. 新能源发展展望[J]. 电力技术，2009，10（10）：7-14.

[2] 孙元章，李裕能. 走进电世界——电气工程与自动化（专业）概论[M]. 北京：中国电力出版社.2009.

[3] 刑运民，张文娟. 新能源与可再生能源发电技术的发展[J]. 西华大学学报，2007，1（26）：50-52.

[4] 叶峰. 新能源发电——实现人类的可持续发展[J].能源与环境，2008，3：55-57，62.

第3篇：化学与能源开发论文范文

    一、运用化学实验,创设真实情境

    化学是一门以实验为基础的自然科学,化学教学离不开实验,化学实验是化学教学中设置情境的有利因素,利用实验可以设置许多生动、有趣的情境,从而激发学生学习兴趣,调动学生积极主动参与课堂教学,同时也有利于学生科学素养的提高。

    二、联系生活实际,创设趣味情境

    生活中处处涉及化学知识,我们可以运用真实的生活情景创设教学情境,尤其是初中化学教学,更应联系日常生活,让学生从感性上体会到学习化学知识的重要性,从而提高学习动机。另外,加强化学知识与生活实际的联系,不但能让学生深刻体会到学习化学的重要性和实用性,开阔学生视野,还能使化学知识更加生动有趣,利于学生掌握。

    三、追踪社会热点,创设时尚情境

    化学与社会紧密相连,是一门孕育着巨大创新机会的学科,它和社会生产以及生命、环境等方面有着广泛而紧密的联系。无论是生活中接触到的新材料和新药物,还是新能源开发、环境保护等社会热门问题都与化学紧密相关。例如“现代化工业生产与技术”、“化学与新材料”、“化学与新能源”、“化学与生活”、“化学与生命科学”、“化学与环境”等学科知识都可成为设计教学情境的丰富素材。教师平时要善于积累相关素材,并与课堂教学适当联系,不仅能激发学生学习兴趣,也能开阔学生的视野,提高学生的科学素养和文化修养。

    四、利用化学故事,创设生动情境

    很多中学生热衷于听故事,许多化学故事也是妙趣横生、引人入胜的。故事容易吸引并激发学生的求知欲,点燃学生思维的火花,从而使学生全身心的投入到教学活动中去,因此,用化学故事创设情境是非常行之有效的方法。

    五、拓展探究渠道,创设实践情境

    欲使学生学习化学时乐此不疲、乐以忘忧,则应在认真设计课堂教学的同时,积极寻找课堂中的“后”探究问题,如组织学生开展调查与研究、网上点击、家庭小实验等。这对全面推进素质教育,提高教学质量,发展学生终身学习的能力有重要的作用,因此要尽可能地为他们创造条件。

    六、结合学生心理,创设游戏情境、

    兴趣是有意注意的开始,唯有兴趣,才会变无意注意为有意注意。因此,我在教学实践过程中,利用学生喜欢做游戏的心理特征,创设愉悦的游戏情境进行课堂教学,以化学自身的魅力去诱发学生的主动参与,使学生一接触就有妙趣横生之感,从而开阔思路。这种课堂教学的实施,让学生在游戏过程中学习知识、理解知识,并有效地从实践中获取知识。

    七、运用多种媒体,(教学论文 fwsir.com)创设直观情境

第4篇：化学与能源开发论文范文

论文摘要：氢能是21世纪解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源。实现氢能的利用，氢的储运是目前要解决的关键问题。文章综述了氢气制备技术和储备技术的最新研究进展，并探讨了制氢与储氢技术的关键问题。最后对进一步的研究进展进行展望，提出了可供研究的课题方向。

0 引言

资源减少、能源短缺、环境污染日益严重。为了我国经济可持续发展的战略国策，寻找洁净的新能源和可再生能源来替代化石能源已经迫在眉睫。氢能以其热值高、无污染、来源丰富等优点，越来越受到人们的重视，被称为21世纪的理想能源。是人类能够从自然界获取的、储量非常丰富而且高效的含能体能源。

作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值：氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国内外学者研究的热点[1、2、3、4]。

1国内外氢能发展状况

2003年11月19-21日在美国首都华盛顿欧米尼·西海姆大酒店举行“国际氢能经济合作伙伴组织”[The International Partnership For The Hydrogen Economy( IPHE)]成立大会，共有澳大利亚、巴西、加拿大、中国、法国、德国、冰岛、印度、意大利、日本、韩国、俄罗斯、英国、美国和欧盟的政府代表团及工商业界代表数百人出席会议。IPHE是一种新的氢能国际合作关系，这种合作将支持未来的氢能和电动汽车技术，建设一个安全、有效和经济的世界范围的氢能生产、储存、运输、分配和使用设施的大系统。氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象。

氢能广泛应用的关键，在于研制出成本低的制氢技术。目前，氢能利用技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家启动，并取得不同程度的成果。美国已研制成功世界上第一辆以氢为燃料的汽车，可将60%-80%的氢能转换成动能，其能量转换率比普通内燃机高一倍。1989年，美国太平洋能源公司发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术。可用于水分解的一种化学催化剂。用这种方法分解出来的氢成本很低，因而成为世界上最便宜的燃料[1－3，6]。

欧盟(EU)也加紧对氢能的开发利用。在2002-2006年欧盟第6个框架研究计划中，对氢能和燃料电池研究的投资为2，500万-3，000万欧元，比上一个框架计划提高了1倍。北欧国家2005年成立了“北欧能源研究机构”，通过生物制氢系统分析，提高生物生产氢能力。2005年7月，德国宝马( BMW)汽车公司推出了一款新型氢燃料汽车，充分利用了氢不会造成空气污染和可产生强大动力的两大优点。该车时速最高可达226 km/h，行驶极限可达400 km/h。日本研究氢能比较早，目前燃料电池是日本氢能的主要发展方向。日本政府为促进氢能实用化和普及，进一步完善了汽车燃料供给制，全国各地建造了不少“加氢站”，现在已有近百辆燃料电池车已经取得牌照上路，计划到2030年将发展到1500万辆[1－6]。

对我国来说，能源建设战略是国民经济发展之重点战略，我国化石能源探明可采储量中煤炭、石油、天然气分别占世界储量的11.6% ，2.6% ，0.9%。人均煤炭为世界平均值的1/ 2，石油仅为1/ 10左右，我国人口众多，人均资源严重不足。因此，寻找新的洁净能源对我国的可持续发展具有特别重要的意义。

2 储氢技术发展状况 2. 1 氢气的制备技术进展 2.1.1 目前制氢的主要方法

现代工业能制取的方法很多。如表1所示。

表1 获取氢气的方法

( table.1 methods of acquire hydrogen)

序号

1

轻金属与酸碱反应

2Na+2H2O—2NaOH +H2

2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2

2

天然气分解制氢

CH4+H2O—CO+3H2

3

水煤气法制氢

H2O+C—CO+H2

4

电解水制氢

5

热化学循环分解水法

纯水的分解温度要高达4000℃以上，热化学循环分解水制氢就是在降低这一温度的条件下促使水分解，生产氢气和氧气。

但是没有真正可以规模生产，实现现实社会生产力的方法。代替常规能源的制氢工艺并不成熟，也没有很好的成功实例。当代工业的制氢方法主要有以下三种：(1) 从含烃的化石燃料中制氢。这是过去以及现在采用最多的方法。用蒸汽和煤作原料的基本反应过程为：

C + H2O CO+ H2

（1）

用蒸汽和天然气为原料的基本反应过程：

CH4 + H2O CO+ 3H2

（2）

上述反应均为吸热反应，反应过程中所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得，也可利用外部热源[5]。现在氢的制取大都是以天然气为原料，但是天然气和煤炭都是宝贵的燃料和化工原料，其储量有限，用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏。

（2）电解水制氢。这种方法是基于如下的可逆反应：

2H2O 2H2+ O2

（3）

分解水所需要的能量由外加电能提供。为了提高制氢效率，电解通常在高压下进行，采用的压力多为3-5MPa。目前电解效率约为50%-70%[5]。由于电解水的效率不高目前需消耗大量的电能，因此利用常规能源生产电能来大规模的电解水制氢显然也是不合算的。

(3) 热化学制氢。这种方法是通过外加高温使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不高，仅为20%-50%，而且还有许多工艺问题需要解决。依靠这种方法来大规模制氢还有待进一步研究。

2.1.2 生物制氢

(1) 微生物制氢。利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可制得氢气。近年来，已查明在常温常压下以含氢元素物质包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物和水进行生物酶催化反应来制得氢气的微生物可分为5类：异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌、蓝细胞和真核藻类。其中蓝细胞和真核藻类产氢所利用的氢源是水；异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌所利用的氢源是有机物。按氢能转化的能量来源来分，异养型厌氧菌，固氮菌依靠分解有机物产生ATP来产氢；而真核藻类、蓝细胞、光合厌氧细菌则能通光合作用将太能转化为氢能[6]。近年来发现有30种化能异养菌可以发酵糖类、醇类、有机酸等产生氢气，其中有些细菌产氢气能力较强，发酵1g的葡萄糖可以产生约0.5L的氢气，葡萄糖总利用率达65%以上；而天然产氢的光合细菌据报道也有十几种之多，其中也有些细菌产氢气能力较强。

日本北里大学研究人员以各种生活垃圾，如剩菜肉骨等经处理后作为生产氢的原料，借助3种微生物[6]，丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)和麦芽糖假丝酵母(Candida maltose)在36oC混和发酵废弃有机物48小时，平均产氢量为15，145 mL。这3种菌有协同产氢效应，即产气肠杆菌起主导作用，而另2种菌起协同作用，使代谢产物不易积累，为彼此创造生存环境。由此可见，选择混和菌制氢，利用其互补性，创造互为有利的生态条件，是一条可取的微生物制氢途径。但是，对产氢细胞，不论是游离细胞或是固定化细胞，发酵生产氢所需的复杂的生态条件因素不可忽视。

（2） 光合细菌利用有机废水和活性污泥制氢。2000年1月，我国以厌氧活性污泥和有机质废水为生产原料的有机废水发酵法生物制氢技术在哈尔滨工业大学通过中试研究验证，该项研究在国内外首创并实现了中试规模连续非固定化菌种长期持续生物制氢技术，并实现了中试规模连续流长期持续产氢[8]。是生物制氢领域的一项重大突破，其成果国际领先。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径。试验表明，在一个容积为50 m3的容器中，含糖或植物纤维的废水发酵后，每天能产生280 m3左右的氢气，纯度达99%以上，产氢能力大大加强，氢气产率比国外同类的实验研究水平高10倍，生产成本约为目前采用的电解水法制氢成本的1/2。这一开创性成果利用淀粉厂，食品厂等含高碳水化合物的工厂废水发酵制氢，具有广阔的应用前景和较好的环境效益、经济效益和社会效益。

在国外，采用活力强的产气夹膜杆菌，在容积为10L的发酵器中，经8h发酵作用后，产氢气约45 L，最大产氢气速度为18-23 L/h；泰国的Watan-abed在曼谷分离的Rhodobacter Sphaeroides B6以乳酸为底物，1g干菌体产氢能力62.5mL /h，转化率达68. 8 %。 [7－9]。

（3）生物质制氢。生物质包括高等植物，农作物及秸秆，藻类及水生植物等。利用生物质制氢是指用某种化学或物理方式把生物质转化成氢气的过程。降低生物制氢成本的有效方法是应用廉价的原料，常用的有富含有机物的有机废水，城市垃圾等。利用生物质制氢同样能够大大降低生产成本，而且能够改善自然界的物质循环，很好地保护生态环境[9]。

通过陆地和海洋中的光合作用每年地球上所产生物量中约含3×1021 J的能量，是全世界人类每年消耗量的10倍。就纤维素类生物质而言，我国农村可供利用的农作物秸秆达5亿至6亿吨。相当于2亿多吨标准煤。林产加工废料约为300多万吨。此外还有1万吨左右的甘蔗渣。这些生物质资源中，有16%-38%是作为垃圾处理的，其余部分的利用也多处于低级水平，如造成环境污染的随意焚烧、采用热效率仅约为1%的直接燃烧方法等。

开发生物质制氢技术将是解决上述问题的一条很好途径，生物质制氢包括两种方法：

= 1 \* GB3 ①生物转化制氢法：以秸秆为例，秸秆主要由纤维素，半纤维素和木质素通过复杂的方式连接形成，这3种物质的基本成分都是小分子糖类。但由于天然纤维素的结晶结构十分复杂，难以降解，因而很难被微生物所利用。发酵方式采用压力脉动固态发酵法，能够充分利用原料且大大降低废水排放量，在环境保护方面具有极大的优势，为生物质制氢技术开辟了新途径。

= 2 \* GB3 ②生物质气化法：将生物质通过热化学转化方式转化为高品位的气体燃气或合成气，产品气主要是H2 、CO、少量CO2、水和烃。相对来说，生物质气化技术已比较完善，但存在着制取成本高，气体净化难，副产物多污染环境等缺点，还有待工艺的进一步改进。

从国内外生物制氢技术的研究现状看，虽然利用生物产氢目前尚处于研究探索或小规模试产阶段，离大规模工业化生产尚有不小距离。但是，有关这方面的研究进展，展现了利用生物生产清洁燃料氢气的广阔前景。在探索利用生物生产氢气的道路上，需要不断寻找产氢气能力高的各种微生物，深入研究生物产氢的原理和条件，完成天然菌种的人工训化，在此基础上，设计出相应的大规模生产装置系统，推进生物制氢工业化革命的到来[7－9]。

2. 2 氢气的储备技术进展 2.2.1 金属及其氧化物系列储氢材料

储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。金属储氢材料通常由一种吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素和另一种吸氢量小或根本不吸氢的元素共同组成。

镁系合金有很高的储氢密度，但放氢温度高，吸放氢速度慢，因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题，可能是解决氢能规模储运的重要途径。因此对金属Mg表面催化改性引起了研究者的兴趣。近年来，有人利用射频喷溅方法制备了Pd包覆的纳米结构的多层Mg薄膜，并对储氢性质进行了研究。结果显示，在100oC， 0.1M Pa氢气压力条件下，氢的吸附量约为5wt% ，薄膜在100oC真空的条件下释放出全部的氢。2006年，Au[14]报道了四氢呋喃处理的镁的氢化-脱氢性质，并且考察了样品的电力能态、晶格结构和微观形貌。研究表明四氢呋喃处理的镁在100oC， 3.5M Pa条件下吸附了6.3w t%的氢，同时四氢吠喃的处理改善了镁吸附-脱附氢的动力学，在623 K具有较理想的反应速率[5，11，12]。

转贴于

Fe3O4与Fe的可逆氧化还原是储氢和放氢的反应模板。氢以金属铁的形式储存起来，然后与H2O反应释放，具体过程如方程式所示[15] Fe3O4 + 4H2 3 Fe + 4H2O

(4)

3 Fe + 4H2O Fe3O4 + H2

(5)

通常的四氧化三铁粉末由于较低的表面积，在低于400oC时不能有效地与H2或H2O发生氧化还原反应。 Wang[15]等人研究了钢铁公司的含铁烟气灰尘FeOx，实验证明改进的FeOx通过氧化还原反应可以化学储氢并能直接为PEFC提供纯氢。FeO x的改进是通过浸渍法将Cr，Al， Zn， Mo，Mo-Al， Mo-Ti， Mo-Zn， Mo-Cr，Mo-Ni，Mo-Cu等离子作为添加剂加入，在提高H2的产生速率和氧化还原循环稳定性方面，Mo是最有效的元素，它以2FeO.MoO2合成物的形式存在。

2.2.2 氢配位-化学氢化物储氢材料

LiBH4由于具有非常高的储氢量，成为储氢体系最有吸引力的候选材料，理论上通过反应（6）可以脱附13. 5 wt%的氢。

LiBH4 SHAPE \* MERGEFORMAT

LiH + B + 3/2H2 （6）

由于LiBH4脱附氢的焓变约为-70 kJ/mol，实际应用过于稳定。不能有效、可逆吸附-脱附氢。因此，改变LiBH4的热力学稳定性，降低脱氢温度（低于100 0C)成为目前研究的焦点。2006年，有报道用LiBH4 +0.2MgCl2+0. 1TiCl3材料作为稳定剂来降低脱氢温度，改善吸附-脱附的可逆性很有效，在60oC脱附5 w t%的氢。目前在60oC和70 bar条件下可以吸附4.5 w t％的氢 [16]。

四方晶体结构的NaAlH4，是另一种有前途的储氢材料。NaAlH4的储氢量约为5 . 6 w t% ， NaAlH4的脱氢过程是根据下面的化学反应(7)、 (8)进行的：

3NaAlH4 NaAlH6 + 2Al + 3H2 （7）

Na3AlH6 3NaH + Al + 3/2H2 （8）

2.2.3 碳系列储氢材料

对碳系列储氢材料的研究是近些年兴起的一个热门课题。大家知道，由于碳的多孔结构和碳原子对气体分子的特殊吸引作用，碳对几乎所有的气体都存在或大或小的吸附作用。所以把它作为一种储氢材料来研究也就是自然而然的事。目前对碳系列储氢材料的研究主要是集中在石墨、活性碳、纳米碳管和纳米碳纤维等方面，纳米碳管和纳米碳纤维之所以成为一种热门的储氢材料，一是它们的储氢量大，一般也达到10wt%，有的甚至达到60wt%以上。但此前曾有科学工作者对此进行检验，却以失败告终，然其储氢量比储氢合金高却是不争的事实。

近年来，纳米碳在储氢方面已表现出优异的性能，清华大学碳纳米材料研究小组发现一种经处理后表现出显著储氢性能的碳纳米管，它有望作为新的清洁能源成为氢能电池的制造材料。该研究小组的科技人员对定向碳纳米管的电化学储氢特性进行了系统研究，发现这种碳纳米管具有许多全新的力学、电学、热学和光学性能，尤其是将它混以铜粉后表现出的很高的储氢性能。他们将碳纳米管制成电极，进行随流充放电电化学实验，结果表明，混铜粉定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电极的10倍，是非定向电极的13倍，比电容量高达1，625mAh/s，对应储氢量为5.7%(质量分数)，具有优异的电化学储氢性能。已经接近美国能源部对车用储氢技术制定的标准对储氢材料的重量和储氢密度的要求[11、12]。

目前用于储氢研究的无机材料有10种以上，除了以上介绍的，还有金属硫化物储氢材料储、金属-C-H体系、金属-N-H体系储氢材料、碳基储氢材料和氨基硼烷、氮化硼纳米管、碳化硅纳米管等。在研究过程中，纳米技术、掺杂催化技术以及氧化还原理论的应用，使材料的储氢研究得到了长足发展，缩短了与应用要求的距离。从目前的研究结果来看，对于无机储氢材料，多组分材料的储氢研究是较好的研究方向，因为很难找到一种物质既有较大的储氢量(大于6 W t% )，在低温（低于100℃)下又有较好的动力学性质，同时还兼具能够反复吸氢-脱氢的循环稳定性。因此对照世界能源署或美国能源部的标准，进一步开发多组分复合材料，同时研究该材料的热力学性质及其与氢气的分了反应动力学，对拓展储氢的理论研究和实际应用具有重要意义[12—16]。

3 结 语

国际能源界预测，21世纪人类社会将告别化石能源，进入氢能经济时代。纵观世界能源发展战略，专家们认为，氢将在2050年前取代石油而成为主要能源，人类将进入完全的氢经济社会。

当前我国经济持续高速增长，能源需求量持续上涨，能源战略储备严重低下，国际石油市场的波动已经对我国经济社会发展产生明显影响，由此而产生的矛盾已经成为遏制我国长期健康可持续发展的战略瓶颈。率先全面启动氢经济是我国取得长期战略优势的关键。因此，集中优势力量发展清洁高效的氢能源也许是我国抢先进入氢经济，摆脱百年来科技和战略落后，走可持续健康发展的最佳切入点。

节能减排，保护环境是人类实现可持续发展的迫切要求，而清洁能源的开发及利用，是一种切实可行的道路，以氢能经济为主的工业经济模式将在可期的未来，给人类生活带来巨大变革。氢能研究的舞台是广阔的，研究开发氢能将大有作为。.

参考文献

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第5篇：化学与能源开发论文范文

论文关键词：低碳经济，挑战，发展思路

 

1 引言

从《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、“巴厘路线图”的制定到《哥本哈根协议》的通过，各个国家都在为解决气候问题而努力，在此背景下低碳经济应运而生。

所谓低碳经济，是指在可持续发展理念和科学发展观的指导下，通过技术创新、产业转型、新能源开发等方式，尽可能地降低煤炭、石油等高碳能源的消耗，降低温室气体排放，达到经济发展与环境保护双赢的一种经济发展形态[1]。低碳经济以低能耗、低排放、低污染为基本特征，具体表现为低碳社会、低碳技术、低碳能源、低碳产业等。低碳经济的实质是提高能源利用效率，开发清洁能源，追求绿色GDP，在保持经济增长的同时减少二氧化碳的排放量以降低对环境的污染。发展低碳经济，是我国实现和谐社会和落实可持续发展的必然选择。

2 我国低碳经济的发展现状

低碳经济是一种新的经济发展思路，对实现节能减排、构建和谐社会等具有重要意义，我国已经认识到了这点，并成为积极实施低碳经济的国家之一。

2.1我国发展低碳经济的有关政策措施

我国政府历来十分重视发展低碳经济。2003年正式施行《清洁生产促进法》。2005年颁布了《可再生能源法》。2006年科技部等六部委联合了《气候变化国家评估报告》。2007年了《中国应对气候变化国家方案》和《中国的能源状况与政策》白皮书，其中前者是发展中国家颁布的第一部应对气候问题的国家方案挑战，后者主张能源的多元化发展，不再提以煤炭为主。2008年了《中国应对气候变化的政策与行动》的白皮书，同时修订后的《中华人民共和国节约能源法》也正式实施。2009年《循环经济促进法》正式生效。2010年发改委下发《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，这一系列文件都充分显示出我国政府对气候问题的高度重视，表明了我国政府发展低碳经济的决心。

2.2我国的节能减排情况

“十一五” 规划中明确提出到2010年我国单位GDP的能源强度要比2005年降低20%，主要污染物排放总量要减少10%，这体现了建设资源节约型、环境友好型社会的要求，政策导向明确。2008年新增加的4万亿投资计划中，国家安排了5800亿用于节能减排、技术改造等与低碳经济相关的项目[2]。由于政府对节能减排的高度重视，“十一五”期间我国节能减排取得了重大成绩cssci期刊目录。据发展改革委介绍，“十一五”期间，我国单位GDP能耗下降约为19.06%（具体数据尚未公示），全国化学需氧量排放量和二氧化硫排放量分别下降12.45%、14.29%，基本完成或超额完成“十一五”规划纲要确定的目标[3]。

2.3我国的新能源与可再生能源发展情况

近年来，我国新能源和可再生能源发展迅速。在太阳能利用方面，据权威机构统计，2010年我国光伏产品总产量为8GW，占世界总产量的50％，世界第一。在水电方面，2009年我国水电站总装机容量可以达到500万千瓦，水电装机容量世界第一。在核能利用方面，截至2010年7月，全国核电总核准规模达到3270万千瓦，在建规模达到2540万千瓦。在风能利用方面，据初步统计，2010年我国风电新增装机超过1600万千瓦，累计装机超过4000万千瓦，世界第一。在地热能利用方面，截至2009年底，我国地热直接利用总装机容量达到3688MWt，居世界第一，年直接利用量12865GWh，分别比2004年高出20.70％和19.3％，发展速度较快[4]。

3 我国发展低碳经济面临的挑战

发展低碳经济是一项系统工程挑战，从我国目前的情况看，向低碳经济转型还有很长一段路要走。近期，我国发展低碳经济主要面临以下挑战：

3.1我国居民的消费模式对发展低碳经济的挑战

改革开放以来，我国经济取得了巨大发展，人均收入迅速增加。2010年我国农村居民人均纯收入达到5919元，城镇居民人均可支配收入达到19109元。人均收入的显著增加，提高了人们的生活水平，丰富了人们的消费内容。但目前我国仍然没有建立起生态化的消费模式，“便利消费”、“面子消费”、“奢侈消费”随处可见。比如有些人为图一时方便，使用一次性木筷，一次性塑料袋；有些人为了显富、攀比，购买宝马、SUV等大排量汽车；有些人平时不注意节约水电、粮食等。

3.2我国目前所处的经济发展阶段对发展低碳经济的挑战

目前，我国正处于工业化、现代化的快速发展阶段，以重化工业为主导的产业模式会造成能源需求和二氧化碳等温室气体排放的不断增长。此外，我国作为世界上最大的发展中国家，拥有世界1/5的人口，由于现代化尚未实现，发展仍是目前的首要任务，经济的发展离不开能源，但我国能源结构中煤炭比重过高，而相对清洁的油气比例较低，“高碳”特征明显。

3.3我国目前的产业发展水平对发展低碳经济的挑战

2005年以后我国三个产业的比重基本稳定在1∶5∶4，这样的产业结构严重不合理：农业基础薄弱，严重制约现代化进程；工业未能对农业提供应有的技术改造和服务；第三产业发展水平严重滞后，对第一、第二产业的制约作用突出。目前西方发达国家第三产业比重大多保持在70%，许多发展中国家也在50%左右，而我国的第三产业比重仅为40%甚至更低[5]。我国经济发展过度依赖能耗高的第二产业，而第三产业比重较低，对低碳经济的发展形成了重大挑战。

3.4我国的资源禀赋对发展低碳经济的挑战

在我国已探明的能源储量中，煤炭占94%，石油占5.4%，天然气占0.6%，这种“富煤、少气、缺油”的资源特点，使我国以煤为主的能源消费结构在有限的时间内很难发生根本性改变。虽然我国也在努力促进能源供给的多样化发展挑战，但近年来随着国际油气价格的攀升以及我国经济的飞速发展，煤炭在能源消费中的比重又有回升的势头，2005年煤炭在能源消费中的比重高达70.8%，2008年为70.3%，2009年为70.4%。煤炭消费比重大，二氧化碳排放强度高，对发展低碳经济形成了严峻的挑战。

3.5我国低碳技术落后对发展低碳经济的挑战

未来，低碳技术将成为国家核心竞争力的一个标志——谁掌握了先进的低碳技术，谁就拥有了核心竞争力[6]。低碳技术涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部门以及在可再生能源及新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术[7]。我国是发展中国家，低碳技术落后、技术研发能力有限是发展低碳经济的最大瓶颈。发达国家由于担心转让先进技术会影响其国内产品竞争力，使《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》要求发达国家向发展中国家转让先进低碳技术的规定几乎成为一纸空文，许多关键的低碳技术还是要靠发展中国家自主研发。目前，我国在低碳技术的研发方面仍处于起步阶段，还没有完善的政策支持体系和稳定的政府投入机制。

4 我国低碳经济的发展思路

国际社会发展低碳经济的经验表明，不同的国家发展低碳经济应当采用不同的方法。我国发展低碳经济应当选择一条适合国情的道路，具体来说：

4.1提高低碳认识，倡导低碳消费

从政府方面考虑，首先通过设立低碳频道、创建低碳杂志等手段广泛宣传低碳经济的概念、内涵、意义等，提高全社会的低碳意识；其次要在全社会提倡合理消费、适度消费、节约消费、协调消费；最后通过采用政策倾斜的方式，积极推广非化石能源的利用。从企业角度出发，企业应积极研发、利用低碳技术，寻求节能减排的新途径。从个人角度讲，一是要少开私家车，多走路，多骑自行车或者乘坐公共交通工具；二是要少吃肉，多吃素，少用一次性商品，拒绝过度包装，尽量减少消费品的不必要替换。只有让“低碳”成为全社会的共识和自觉行动，低碳经济才能有所发展。

4.2大力发展循环经济，以循环经济推进节能减排

所谓循环经济是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济[8]。发展循环经济挑战，既能缓解能源紧缺问题，也能减轻环境压力。我国传统的工业生产模式是“资源——生产——消费——废弃物排放”的单向线型经济，这种模式在创造社会财富的同时会消耗大量的资源并会产生严重污染cssci期刊目录。而循环经济是一个“资源——产品——消费——再生资源”的闭环反馈式流程，可以实现“排除废物——净化环境——利用废物”的过程，达到“最佳生产，最适消费，最少废弃”[9]。我们必须根据我国处于工业化中后期的现状，大力发展循环经济，进而促进低碳经济的发展。

4.3优化产业结构，着力构建三个产业并重的低碳产业体系

第一产业和第三产业总体上属于低碳产业，第二产业则属于高碳产业。优化产业结构就是要促进三个产业的协调发展，形成现代产业体系[10]。首先，要大力发展生态农业，减少化肥和农药的使用，维持农业系统的生态平衡，循环利用各种物质要素，以期用尽可能少的投入获得尽可能多的产出，从而达到环境保护和提高经济效益的双重目的；其次要积极促进信息化和工业化的融合，促使产业升级，逐步淘汰高投入、高能耗、高污染、低效益的企业，推进产业和产品向利润曲线两端延伸；最后要大力发展第三产业，特别是新兴产业，提高服务业在国民经济中的比重。第三产业本身就是发展低碳经济的重要突破口，我国应重点支持服务业的关键领域和薄弱环节，以促进我国低碳经济的发展。

4.4发展低碳能源，优化能源结构

低碳能源包括两类：一类是清洁能源，比如核能等，另一类是可再生能源，像风能、太阳能等。我国能源消费构成中煤炭比例过高，如果不改变对煤炭过分依赖的能源消费特点，就很难谈发展低碳经济。低碳能源对解决我国资源短缺、减少温室气体排放具有重大意义。相关资料显示，我国拥有丰富的风能、氢能、生物质能、海洋能等资源，但这些能源并没有得到较好的利用。发展低碳经济，必须要集中力量发展风能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能以及核能等低碳能源挑战，大力推进西气东输等项目的建设，按照以新能源代替传统能源，以优势能源代替稀缺能源、以可再生能源代替化石能源的思路，逐步提高低碳能源在我国能源结构中的比重，优化能源结构。

4.5加强低碳技术的研发

节能减排、提高能效、开发低碳能源以及低碳产业的形成等最终都依赖于低碳技术。对我国而言，通过研发或者购买先进的低碳技术是发展低碳经济的关键。目前，我国需要获得的低碳技术主要包括：煤炭洗选技术，烟气净化技术，可再生能源、先进核能技术，碳捕集和碳封存技术，替代技术，新材料技术等等。从国内低碳技术发展现状来看，短期内我国政府应把主要精力放在节能和提高能源利用效率的技术上，并逐步形成稳定的政策支持系统和完善的投入机制；从长远考虑，我国应逐渐形成自己的低碳能源体系。

5 小结

发展低碳经济是我国转变经济发展观念、创新经济发展模式、破解经济发展难题、提高经济发展质量的重要途径。我国应广泛借鉴国际经验并根据我国的基本国情，通过提高对低碳认识，倡导低碳消费；大力发展循环经济；优化产业结构；优化能源结构；加强低碳技术的研发等手段促进低碳经济的发展，实现我国由“高碳”到“低碳”的转变，并最终实现社会、人与自然和谐发展。

参考文献

[1]什么是低碳经济.中国环境报第8版.cenews.com.cn/xwzx/ dfxw/qt/201003/t20100315_631906.html.2010-03-16.

[2]冯之浚，牛文元.低碳经济与科学发展.中国软科学，2009，8.

[3]十一五期间我国单位GDP能耗预计下降19.06%. emarketing.net.cn

/industrydatadetail.jsp?did=3284.2011-02-10.

第6篇：化学与能源开发论文范文

关键词：生态建筑；绿色建筑标准；ESGB

1 概述

本世纪60年代以来，工业化国家不断发生类似于伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学污染之类的严重公害，人们越来越感到生活在一个不健康的环境中。为此，美国建筑师保罗·索勒瑞提出了生态建筑的新理念。随后，美国建筑师伊安·麦克哈格著《设计结合自然》一书，生态建筑学由此正式诞生。1990年世界首个绿色建筑标准在英国，随后美国创建绿色建筑协会，香港，台湾，加拿大也相继推出自己的绿色建筑标准。

绿色建筑在能源和资源的消耗最经济合理，对环境影响也最小，还可以满足人们生理和心理的需求。现在虽然人们的环保意识在加强，对绿色建筑的关注也大大多于以前，但绿色建筑的标准还是值得探讨的问题。

2 英国绿色建筑标准体系

世界上第一个绿色建筑体系起源于英国，经过多年的完善和发展，将国际条约和国内法有机联系形成了一套相当完备的绿色建筑相关政策法规体系。其中，英国建筑业的指导法规是《建筑法规》，为建筑的节能性能，可再生能源利用和碳减排等方面规定了最低性能标准。另外，《建筑能效法规》是英国政府为了促进建筑能效标识而制定的重要法规，为了大力推广绿色建筑英国政府实施了建筑能效标识等有效举措。绿色建筑政策法规的推行为绿色建筑产业的发展提供了有力的保障：明确各方监管责任，利用公共财政建立长效而实际的节能激励机制；关心民生，以家庭为单位促进住宅节能；借助政府力量推动发展，引导市场。

英国现在除了有关建筑节能政策法规中强制要求执行的标准及建筑标准的强制要求外，还有由不同组织独立开发的各种绿色建筑评价体系共同构成了英国绿色建筑市场的现行评价体系。

3 日本绿色建筑标准体系

日本是一个资源极度匮乏的国家，二战后经济飞速发展，又受到两次石油危机的冲击，因此现在能源和环境问题日益突出。日本节能综合管理体制是由政府中央机构统一领导节能管理实施，企业有计划的自主配合节能管理及实施，节能中心为节能提出专业支援来共同完成的。节能中心对全国节能状况进行调查研究，分析整理数据再对政府的节能政策提出建议并负责具体落实政府的节能政策与法规并进行专业咨询及宣传工作。

日本绿色建筑标准体系是随着社会进程发展逐步建立的：在第一次石油危机期间，日本针对能源匮乏的状况提出了“阳光计划节能”；1979年日本在第二次石油危机背景下出台的《能源合理利用发》是基本节能政策框架；20世纪90年代初，日本将节能和新能源开发技术结合，提出了“新阳光计划”；在2002年日本政府从可持续发展观点出发，改进原有环境性能的评价体系——CASBEE，明确了评价理念，丰富了绿色建筑评价体系的评价方式。

2008年，日本提出国家中长期节能战略——“美丽地球50”规划，提出了数十项关键技术研发。政府除了优惠贷款，减免税收等资金支持外，还建立了鲜明的惩罚制度即“领跑者”制度，要求企业按“领跑者”能效标准该晒能效，提高现有产品的能效水平，否则受到罚款，甚至劝退出市场等。这样良好的奖惩制度推动了技术的研发，使高能效产品相继上市，让CASBEE的推行畅通无阻，形成良性循环。在一个节能环保观念极重的国家中，日本学生从小就接受节能环保教育，媒体也经常发起环保方面的议题与活动。

4 绿色建筑体系在我国的发展和困境

多年来，我国民众一直持有“地大物博”的思想，前20年我国经济飞速发展，人们忽视了环境问题走的是“先污染，后治理”的发展道路，因此人民的环保意思及其淡薄，但作为有13亿人口的能源消耗打过，面对当今世界能源紧缺的状况，加大节能环保的宣传迫在眉睫。

我国节能政策法律方面建设起步较晚，在制度执行上也存在问题，我国绿色建筑制度的唯一执行手段是政府提出的执行命令。1986年8月颁布了第一部建筑节能设计标准——《民用建筑节能设计标准[采暖居住部分]》，才使我国节能工作走上法制化轨道，接着在2000年颁布的《民用建筑节能管理规定》中第一次从法律法规的层面确定了建筑基本的行政主管机关，直到2006年颁布ESGB，我国才初步完成了建筑节能的政策体系建设。

ESGB虽然颁布，但并非强制性标准，市场应用情况并不理想。经济上，国家对节能建筑从建造，销售到使用均无任何经济激励政策；技术上，尽管在某些单一技术方面接近国际水平，但节能技术研究还没能建立相应的评价标准并制度化，规范化；协作机制上还存在专业分割，这对于整合技术研究成果是百害而无一利。因为没有同意的节能技术标准，所以在某些方面阻碍了ESGB的可操作性，也造成了对节能建筑设计缺乏专业性指导使建筑更科学的节能，因此间接影响了ESGB在市场的推广，在加上我国幅员辽阔，各地气候各不相同，使得绿色建筑的推行方式仍然在摸索中。

5 结语

通过与英国和日本的对比，我们应该通过政府和企业两个层面进行绿色建筑及节能政策的宣传，不断提高民众对绿色建筑理念的认识；加快制定更具实际操作的标准与规章，建立能效表彰制度；制定科学合理并且奖惩制度相结合的政策，以此来取代单一死板的行政命令的推广模式；并且完善相应的监管体系，定期检查其政策的落实情况。由于我国基本国情与西方国家有所不同，应当因地制宜，形成政府主导，市场推动，及第三方机构协动的绿色建筑发展模式。

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第7篇：化学与能源开发论文范文

论文关键词 民族区域自治地方 城市发展 生态化转型

生态化转型是当今城市化发展的趋势，也是实现城市跨越式发展的战略保障。生态化转型的主要目标是实现城市土地空间开发从占用土地的外延扩张为主，转向调整优化空间结构为主的有效转变，以生态资源承载能力和环境容量为基点，最终实现人口、经济、资源环境的均衡循环发展。呼和浩特作为重要的区域发展规划的引领者，既拥有着时代赋予的发展提升之空间资源，也急需区域发展规划与区域协调发展的生态化转型。实质可行的生态化转型既能提升首府城市的战略地位，也可有效改变当下突出的人口、经济与资源环境的发展不均衡格局，保证该区域具有足够的生态环境承载力，有效实现区域经济、社会、环境的可持续发展。

一、呼和浩特城市空间拓展战略分析：适当高密度，避免过度平面蔓延式

依据呼和浩特市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要的精神，呼和浩特坚持有序扩张，优化城市空间结构的发展战略思想，将城区空间拓展布局定位为：“东优、南拓、中兴、西联”的规划格局：（1）东优，即在东二环区块作为呼市城市功能拓展实验区，推进精品区建设。依据呼和浩特市新区发展策略，对于新华大街东延伸段进行高标准、可循环利用的建设与改造，加速推进呼市客车东站交通枢纽区、如意总部基地、空港物流区、大学园区和滨河新区规划实施，力求建成体系完备、环境优美、生态和谐的多样化新兴城区生活圈。（2）南拓，产业发展向南延伸，全力建成新兴环境友好型、资源循环型工业化新区。以呼市盛乐园区、如意开发区为基点，依托“工业发展、产业转型、科技新城”的规划，呼市南部工业园区建设成为工业化程度高、新兴产业群密集、城市配套基础设施完善的生态型产业链框架；加速推进托克托产业园区及清水河产业群发展的有机融合，努力形成呼包鄂重化工产业基地，全面形成自治区级产业发展示范基地。（3）中兴，即依据呼和浩特未来城市发展的远景规划要求，继续加大中心城区基础设施建设投入力度，继续提高中心城区多样化性能、服务档次及服务能力，使得中心城区个性化、特色化文化服务得到全面提升。针对多民族文化发展区，多维度商业发展区，特色化、优势化体育发展区以及快速多能的金融及行政服务中心的全面规划建设要求，继续推进相关配套设施建设，加力推进建设效率，切实提升城市化服务水平及服务能力。加速推进兼具现代化、民族化特色首府城市的形成，着力提高城市本身的文化内涵及民族特色。按照东西贯通、南北呼应的首府城市发展理念，努力形成以新华大街、成吉思汗大街、二环路、锡林路、通道街和大南大北街等作为城市特色精品区域，逐步形成具有多民族文化特色、蒙元文化特色的城市特色文化推广区域。在继续提高中山路商业中心的区位优势的同时，要努力建成并着力完善东西南北新建城区的商业中心及配套设施建设。（4）西联，即以呼市西部金川开发区、金山开发区以及裕隆等地的全面协调发展，努力形成以制造装备业、节能型产业研发为主体的生态型工业园区。随着城市化进程的不断扩展和向外延伸，造成了所在区域的水系安全受到严重威胁，地下水位不断下降，动物群落及生物多样性退化，环境破坏及生态危机在所难免。这种水系、土地、绿地和生态系统的结构四分五裂现象在生态学上称之为景观破碎，它导致生态承载力下降、生态系统结构和功能退化、生态代谢过程失调，最终影响到城市的生态服务功能，包括城市气候、水文系统和生物多样性的变化。

城市化无序扩展的实质是区域性资源环境的过度汲取与战略错位，它是一个城市群在违背科学发展、违背自然规律，而对资源环境的超负荷开发与利用的必然结果。这里存在两种自相矛盾的循环系统：其一，城市的发展与拓展需要源源不断的各种物资、资源及其多种固化的资源型产品。其中，只有少数部分能升格为城市及市民所需的有价物品，其余大部分以污水、垃圾、有害气体等方式对水系系统、空气环境和土壤资源造成更为严重的污染效应，这种输入远远大于输出的现象即所谓生态滞留；其二，资源耗竭与生态修复的不对称问题。城市及市民从自然界索取了自身所需的各类资源，但用于修复、保护与恢复的生态投入很少，这使得自然系统的持续供给能力明显弱化，导致了城市发展与资源持续减少的恶性循环。可见，城市快速发展与无序扩张不可避免地加剧自然资源的加速衰竭，违背了自然界本身的新陈代谢的规律与自我发展的平衡。不难看出，呼和浩特城市空间规划将二环以东地区、呼南工业新城和托清重化工业城以及西部的金川、金山、裕隆等地域都纳入到了未来城市扩容区域，可谓是布局全面，规模超前，城市空间发展区域平面蔓延式的特点明显。然而，城市空间发展区域平面蔓延式的后果也是显而易见的，即造成对外向拓展区域土地资源的争夺、自然资源的汲取以及环境生态的破坏污染。这种城市发展模式导致城市空间布局向外延伸，居住密度极低，公交系统几乎无法良性运转，并且导致“现代城市建立起了一种依赖垃圾填埋和依赖汽车的城市文化”。基于城市可持续发展及生态承载力的考虑，呼和浩特城市空间的拓展理应坚持适当高密度发展、实现中心城区的生态化转型。适当高密度发展，即在已形成城区，鼓励高层建筑及高密度的土地空间使用做法，注重对城市外围拓展环境敏感区造成新的开发压力。主城区的生态化转型即通过更新现状建筑、工厂与交通系统，可有效改善城市居住环境，促进首府城市不断向生态化转型。

二、呼和浩特城镇群一体化发展战略分析：城镇共存互补，避免区域功能叠加与重复

呼和浩特城镇群一体化发展将依托“一核双圈”的战略布局，逐步向外延伸，以中心镇和重点镇为重点，坚持特色办镇、科学安排，争取做到城镇之间的优势互补、互动发展、统筹协调发展。“一核”即二环路以内的城市核心区，“双圈”即以武川县、托克托县、清水河县、和林格尔县、土默特左旗等5个旗县所在地为节点、以50公里为半径的半小时经济圈和半小时城镇圈，是典型的城乡结合部。呼和浩特把“一核双圈”放到呼包鄂一体化发展格局中谋划，进行三个层次城镇圈的总体规划：即二环路以内的城市核心区和中心服务区、二环路与三环路之间的组团式发展区、三环路以外的卫星城区。根据城市发展战略规划的要求，“一核双圈”发展战略还将分步向外延伸，加速形成主城区与特色镇（县）的一体化发展格局。“十二五”期间，呼和浩特将依托哈素海旅游度假区，建设具有草原文化特色和敕勒川区域特色的察素齐镇。在托克托重工业基地，建设为工业园区提供配套完善服务的具有古云色的双河镇。在盛乐生态食品加工基地，建设具有盛乐文化底蕴的和林格尔城关镇。继续坚持向北发展战略，打造具有北魏重镇特点的武川县可镇。继续打造具有独特建筑特点的清水河县城关镇。继续加快首府周围城镇基础设施投入与建设，强化特色城镇的公共服务体系及能力，加强城镇居住环境和特色服务能力。依据整体安排和科学规划原则，继续提升和完善老城镇体系，高要求加快新城镇建设。努力建成职能各异、优势明显的毕克齐、五申、喇嘛湾等八个特色镇和台阁牧、古城、西乌兰不浪、榆林等十个重点镇。呼和浩特城镇群一体化发展以“一核双圈”为战略依托，以城市核心区——功能拓展区——周围卫星城市为发展目标，突出了全面布局、优势互补、功能各异的城市发展理念。然而，呼和浩特城镇群一体化发展突出了传统优势产业区域发展的重要地位，对于新兴绿色或生态能源产业区域的规划未能具体化，短期之内也很难形成可持续发展或循环发展的生态产业链或生态产业区域。以重点产业发展为例，武川县将建材、金属采选冶炼、农畜产品加业为主，和林格尔县以乳品、食品、饮品、药品、石材、电力为主，托克托县以电力、化工、生物制药、冶金为主，清水河县以建材、化工、金属镁、能源开发为主，土默特左旗以乳产业、化工、电力、物流以及装备制造业为主的产业化趋势。应当说，呼和浩特城镇群发展主要以经济效益见效快、易受地理及资源存量约束的建材、化工、电力等产业为主，主要区域间产业布局及产业功能叠加与重复现象较为普遍，这样极易造成区域内各功能区的过度开发与恶性竞争，一个以主城区与区域城镇和乡村联系紧密、功能互补和环境友好的生态经济系统并未形成。

呼和浩特城镇群一体化发展理应是积极摆脱传统经济发展方式，以生态化转型或是建设生态经济为主旨，而所谓生态化转型或生态化经济并非是单一的生态或环境层级的概念。以往经济发展并未有效摆脱封闭或半封闭的资源依托型经济发展模式，规模小、效益低及污染重是突出特点；城市传统工业严重依赖于对自然资源的粗放开发与过度利用，可持续利用及循环发展能力极为软弱。而生态经济是一种集自给、共荣和可持续发展为一体的新兴经济发展形态，是物态、事态、生态和人态的完美融合与和谐共存。循环经济是依托系统生态原理和可持续发展规律发展起来的，具有较高的资源循环代谢系统、完备的系统耦合结构及整体，是一种兼具协同、循环、自生功能的网络型及进化型的复合生态经济。它的循环不仅是废弃物循环（废弃物循环仅属于产业生态的小循环），还包括社会生态的中循环和自然生态的大循环。其中，社会生态的中循环包括规划、管理、研究、教育、消费等，自然生态的大循环包括水、土、气、生、矿等生态因子从摇篮到坟墓再到摇篮的全代谢过程。循环经济的循环是物质循环、能量更新、信息反馈、空间和谐、时间连贯、资金流通以及人力进化过程的生态循环。呼和浩特城镇群一体化发展理应是坚持区域间联合协调开发、功能区间共生共荣互补、物态、生态和人态因素和谐共存的生态化开放系统，以求实现首府经济社会生态的可持续发展的战略目标。

三、呼和浩特城市产业集群发展战略分析：特色与优势并举，产业实现生态转型

目前，呼和浩特将城市产业集群发展战略定位为：特色与优势项目并举，着力打造新能源产业群。“十二五”期间，呼和浩特将全力打造盛乐—如意南区、托电—清水河园区、金川—金山—裕隆园区、金桥工业园区四大工业集中区，重点发展以乳业、电力及能源、新型煤化工和石油化工产以及装备制造产业集群等四大优先发展产业基地：（1）乳业为基点的绿色食品加工产业集群。继续保持并做品经济的生产规模的同时，继续强化伊利、蒙牛等优势企业和知名品牌，加速推进高品质液体乳和婴幼儿乳粉生产，继续开发低碳环保类产品和优势乳制品品牌。继续扩大绿色环保性产业的招商引资力度，努力形成乳品、粮食、肉品加工以及啤酒饮料为基点的首府城市食品工业体系，并努力培育国家级畜牧业示范基地及绿色食品产业生产基地。（2）电力及能源综合利用产业集群。建成托电五期、托电自备二期、清水河华润电厂、和林华能电厂等电源点项目。加快发展城市热电联产和旗县备压机组。依托高铝粉煤灰的资源优势，扩大氧化铝和电解铝生产规模，加快发展高性能铝合金及其深加工产品、废物回收利用产品，延伸产业链条。（3）加强泛呼包鄂区域资源配置的对接与协调，大力发展新型煤化工产业，建设煤制天然气、煤制苯胺等重点煤化工项目，打造煤气化、液化、焦化等延伸加工循环产业链，煤制天然气达到40亿立方米以上，煤制苯胺达到30万吨。扩大炼油生产能力，大力开发石油化工下游产品。同时，加快培育风电、光能、新材料产业、生物产业以及信息产业。

呼和浩特城市产业集群发展战略颇具宏观性与现实性，具有产生经济效益与规模效益的战略可行性。预计，“十二五”期末，盛乐—如意南区、托电—清水河园区、金川—金山—裕隆园区、金桥工业园区四大工业集中区的电力、化工、石油及装备制造业产值规模达到4000亿元。呼和浩特城市发展以电力及能源、煤化工和石油化工产以及装备制造等为支柱产业，而这些领域取得的经济成就往往代价也是巨大的，而新兴清洁能源、绿色产业的比重并不在一个合理位置上，体现出产业结构不合理、经济产能失平衡的趋势，从长远看，这并不符合城市产业生态化转型的战略初衷与方向。城市产业应当是体现生态文明主旨与先进生产力发展方向的生态产业，是能够形成强大示范效应的龙头产业。呼和浩特城市产业集群发展应在全面客观地认清城市产业现状的前提上，立足于全国甚至全球市场和生态化、现代化的发展趋势，高起点、高标准、科学设计城市产业集群及其发展体系。要以生态型的示范产业园区为模块，建设以高科技产业为主导、以循环经济为特色的生态化现代工业体系，同时切实发展教育、文化、信息、旅游、医疗、物流、房地产等产业。要建立生态产品研发、设计、营销中心，积极实施现有产业的升级和改造，逐步实现产业的生态化转型，切实提高生态产业在GDP中的比重。

第8篇：化学与能源开发论文范文

关键词：低碳经济；3E系统；系统仿真；产业结构；能源结构；系统动力学；污染物排放；环境承载能力；可持续发展

中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2013）05-0084-06

全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战是“低碳经济”提出的大背景。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳（CO2）浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。中国作为一个能源生产和消费大国，如何保持能源、经济和环境协调可持续发展是摆在我国面前的一项重大战略课题。我国能源—经济—环境系统总体协调程度比较低，能源、环境、经济三者之间的矛盾比较突出。从能源结构上看，我国的一次能源储量、能源生产和能源消费间的结构性矛盾，随着中国工业化进程和城市化进程的推进越来越突出，国内石油和天然气的生产供需缺口越来越大，使我国日渐成为石油天然气的进口大国。从产业结构看，我国的产业结构呈现出以工业，尤其是以碳基为主的重工业化的突出特点。从生态环境看，以化石能源为主的传统能源结构导致能源生产和消费中排放大量的烟尘、废水以及固体废物等污染物引发环境质量的急剧恶化，由能源消费结构和方式造成的严重环境污染带来的经济损失占GDP的2%～3%。鉴于我国能源—经济—环境系统发展中存在的这些问题，迫切要求对经济增长方式、能源开发利用、环境保护等可持续发展问题进行科学研究，制定切实可行的经济发展规划、能源替代战略、环境保护措施，为能源—经济—环境系统提供理论支持。

一、文献综述

近年来，越来越多的学者意识到能源、经济以及环境之间的相互作用对于解决能源问题的重要影响，开始将三者结合起来综合考虑能源问题，从而形成了3E系统理论的研究框架，并取得大量的理论与实践成果。能源问题的研究涉及多个学科领域，不同专业的学者选择了不同的研究视角与方法，得到的结论也有所差别，然而，他们的研究大多使用数量经济学、系统工程以及运筹学的方法对能源、环境、经济三者之间的关系和内部规律进行定量分析。

日本长冈理工大学从3E的理论框架出发提出了3Es-Model，模型描述了能源、环境和宏观经济之间的数量关系，可以在给定节能、碳税、促进能效等减排方案的条件下，预测经济、能源、环境三者的发展趋势，为决策者制定相关政策提供参考。国外的一些学者和机构深入研究了能源问题与可持续发展的能源—经济—环境3E体系，例如，联合国开发计划署、世界能源理事会以及联合国可持续发展委员会等国际机构都曾经以可持续发展理论为指导，对世界面临的能源现状、发展趋势以及能源与经济、社会、环境的协调发展等问题进行了深入的分析和讨论。

随着我国经济的发展，相关政府部门也意识到了能源、经济、环境协调发展对我国实现可持续发展的重要意义。1984年，原国家计委和国务院能源办公室牵头，组织了我国相关领域近70名专家，花费五年的时间，完成了我国“广义能源效率战略工程”项目的研究，这是我国首次组织如此多的科研人员探讨能源、经济、环境三者间的协调发展问题。万红飞等人（2000）在John Byrme研究的基础上，分析了能源、环境、经济三者之间的关系，并选择二氧化碳和二氧化硫的排放量作为主要指标，构建了能源、经济、环境三者的关联模型。王俊峰（2000）的研究首先探讨了自然资源与经济、人口、环境之间的关系以及3E系统内各子系统之间的矛盾规律，并在此指导下提出了能源结构优化的原理和计算方法。迟春洁从3E系统的角度来研究能源安全问题。可见，国内外的众多学者对能源—经济—环境系统从多个角度进行了有益探索，取得了大量的理论成果，对缓解和解决我国的能源、经济、环境问题具有重要意义。

二、能源-经济-环境系统构建

（一）能源—经济—环境系统的界定

能源—经济—环境系统是指在社会、经济、文化、生态背景下，各种系统要素有机结合在一起所形成的能源—经济—环境复合系统，该系统包含若干个子系统，这些子系统分别拥有不同的属性。在能源—经济—环境系统内部，子系统是相互作用、互为影响的，系统内部也同时和系统外部的环境发生着交换关系，可以表示为：

MSIS？奂{S1S2……Sm，Ei，Ci，Fi，Rel，O，Rst，T，L}（m？叟2）（1）

公式（1）中Sm表示第m个子系统；Ei、Ci、Fi分别表示第i个子系统的要素、结构和功能；Rel是系统的关联集合，是能源—经济—环境系统（MSIS）的相关关系集，Rel包括了能源—经济—环境系统各个子系统之间的关联关系、各个子系统内部要素之间的关联关系，以及能源—经济—环境系统（MSIS）与国民经济可持续发展系统之间的关联关系；O是能源—经济—环境系统的系统目标集；Rst是系统的限制约束集；T、L分别为时间向量、空间向量；m是子系统的数目。

（二）能源-经济-环境系统的构成

根据系统的层次性，将能源—经济—环境系统分解为经济驱动子系统、能源支持子系统、环境承载子系统、社会发展子系统和政策调控子系统五个子系统。每一个子系统内部又包含着若干要素，各要素在系统运行中分别发挥着不同作用。能源—经济—环境系统并不是一个封闭的系统，在分析时不能离开国民经济这个大系统去分析，必须考虑整个系统各环节之间、系统与国民经济各部门之间的相互关系。能源系统与环境、技术水平和生态系统有密切关系，在当前资源、环境与发展之间矛盾日益突出的情况下，能源—经济—环境系统承载着经济增长、能源利用和环境保护的多重压力。研究系统时必须统筹考虑能源与社会经济、技术、环境等诸多因素，不仅研究各因素之间的相互联系、相互依存、相互制约，而且要将其形成的有机整体作为一个完整的、处于运动变化中的大系统。

三、能源—经济—环境系统因果关系分析

本文引入系统动力学（System Dynamics简称“SD”）来描述能源—经济—环境系统各子系统间的因果关系。因果关系是系统动力学方法建模的基础，是对能源—经济—环境系统要素与关系的一种真实写照。

（一）因果关系的总体描述

整个系统中，经济驱动子系统对整个系统的发展起推动作用，能源支持子系统起支持作用，环境承载子系统起缓冲作用，社会发展子系统起能动作用，政策调控子系统起引导、管理和监督的作用。整个系统协调、有序的运行，通过系统内各要素的相互作用和配置使系统实现最优。这就要求首先必须要建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系，能源发展必须和经济发展、资源开发利用、生态保护相适应，相协调。其中，资源开发利用主要包括资源的进一步勘探开发、资源利用技术的进步、利用效率的提高、发展和利用替代能源、利用进口资源等。能源增长必须维持在资源承载能力内，在能源发展的同时，自然资源基础得到维持和加强，对可再生资源利用的前提是不破坏其再生机制。能源发展对环境改变要在环境承载极限内同步进行能源建设与环境保护，恢复并维护好自然生态系统的良性循环。通过国家政策、法律、法规和市场机制等有效调控，弱化甚至消除系统内各子系统间的消极影响，充分利用和促进系统内各子系统间的积极关系，实现系统的良性循环。根据以上描述，能源—经济—环境系统各子系统关系如图1所示。

（二）因果关系涉及的宏观变量

能源—经济—环境系统模型的建立涉及的因素很多，对这些因素加以分析将成为构建能源-经济-环境系统模型的基础。在建立能源—经济—环境系统因果关系模型的过程中，可分别以各子系统的发展为主线来确定系统模型涉及的变量。能源—经济—环境系统模型涉及的主要变量有以下几个方面：

1. 经济驱动子系统涉及的变量。经济驱动子系统涉及的变量主要包括：GDP、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、工业增加值、资本形成总额、人均社会消费品零售额、货物与服务净出口、财政收入、国内旅游收入、外商直接投资、城乡居民人均可支配收入、最终消费支出、固定资本形成总额等。

2. 能源支持子系统涉及的变量。能源支持子系统涉及的变量主要包括：能源生产总量、能源消费总量、煤炭生产量、煤炭消费量、石油生产量、石油消费量、天然气生产量、天然气消费量、单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、能源加工转换效率、储采比、能源消费弹性系数、能源生产弹性系数等。

3. 环境承载子系统涉及的变量。环境承载子系统涉及的变量主要包括：二氧化硫（SO2）排放量、二氧化碳（CO2）排放量、废水排放量、工业废水排放量、工业废水排放达标率、工业烟尘排放量、工业烟尘排放达标率、工业粉尘排放量、工业粉尘排放达标率、工业固体废物产生量、工业固体废物处置量等。

4.社会发展子系统涉及的变量。社会发展子系统技术模块涉及的变量主要包括：科学家和工程师数、研究与试验发展经费支出、技术市场成交额、人才密度指数、R&D经费支出占GDP比重、科技活动经费筹集总额等；人口模块主要包括：人口总量、出生率、死亡率、自然增长率、人口增加数、人口减少数、迁出人口、迁入人口、就业人员、第一产业就业人员、第二产业就业人员、第三产业就业人员等。

5. 政策调控子系统涉及的变量。政策调控子系统涉及的变量主要包括一些政策性参数：环保投资、科技投资、科技投资比例、环保投资比例、第一产业投资比例、第二产业投资比例、第三产业投资比例工业固体废物综合利用率、工业环境污染治理投资总额、工业污染治理投资等。

（三）因果反馈回路分析

系统的行为模式与特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[7]。本文在系统综合分析的基础上，确定系统的结构层次，结合整个系统自身的结构特点，在确定了各子系统的层次结构之后，建立的能源—经济—环境系统因果反馈回路，如图2所示。

四、系统仿真与预测

（一）系统仿真

本文运用系统动力学方法对能源—经济—环境系统进行仿真和预测。系统动力学是处理信息反馈系统的动态行为的方法论。作为其研究对象的实际系统一般都是高阶次、非线性、多重反馈的复杂系统。它把研究对象划分为若干子系统，并且建立起各个子系统之间的因果关系网络，立足于整体以及整体之间的关系研究。系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型——流图和构造方程式，进行仿真试验，由此来验证模型的有效性，从而为战略与决策的制定提供依据。被称为“政策实验室”。本文即运用系统动力学将能源—经济—环境系统划分为五大子系统，分析系统结构与行为模式之间的关系，以采取相应的策略调整系统结构，起到干预和控制系统，改善系统行为模式的作用。

本文以河北省为例对能源—经济—环境系统SD模型的检验，选取了模型回路中重要指标，GDP、能源消费量、人口数量和污染物排放量等进行仿真值和实际值的比较，来检验模型与河北省能源—经济—环境系统实际运行的拟合程度。在仿真过程中，取DT=1年，初始时间为2000年，仿真的完成时间为2009年，共计10年。通过VENSIM PLE软件编写仿真程序，模拟河北省能源—经济—环境系统运行情况，得到2000—2009年河北省GDP、人口总量、能源消费量、工业固体废弃物排放量等指标的仿真值、实际值及误差值如图3所示。

（二）参数检验与灵敏性分析

根据前文选定的系统输出和响应指标，对所建立的能源—经济—环境仿真模型进行了检验，变量仿真值误差率基本控制在-10%～10%。检验结果显示模型与河北省能源—经济—环境系统运行实际的拟合程度较高，因数据选取时间区间仅为10年，个别变量短期内有较大幅度的波动，所以出现个别变量模拟结果误差超过10%的情况，这是一种正常现象，因为能源—经济—环境系统本身就存在许多不确定性因素，有时由于国家政策、自然灾害或其他外部环境的影响，导致有些变量的统计数据在某一时点上波动较大；在用线性回归的方法确定变量关系时，表现在模型中就会出现个别误差较大的情况。可以说，系统仿真结果能够达到理想状态，数据结果有效可信，说明本文所建立的能源—经济—环境系统仿真模型成立。

灵敏性分析是指当系统中某个影响因素发生较小变化时，某效果指标发生较大变化，这时我们说该效果指标对此因素敏感；反之，当系统中影响因素发生大变化时，其效果指标发生较小变化，这时我们称某效果指标对此因素不敏感。那么，当影响因素发生同样变化时，效果指标变化大的方案就是敏感性强的方案，效果指标变化小的方案为敏感性弱的方案。本文能源—经济—环境系统模型建立的最终目的就是通过调试寻找模型中较为灵敏的参数，从而帮助我们找到政策作用点，为制定最佳政策提供参数依据。为测试系统的灵敏度，通过改变模型中计划生育率、能源消费弹性系数、GDP增长率等常数参数-5%～5%的变化幅度显示：模型的行为曲线在振幅大小上有所改变，但模型的行为变化趋势并未出现大的变动，对GDP、能源消费量、人口总量、污染物排放量的灵敏度都在合理的范围之内。其中人口总量对于各指标的灵敏度较低，其他因素变化不会对人口数量产生较大影响。三次产业能源消费、单位工业增加值能耗、三次产业万元单位增加值对能源消费弹性系数灵敏度较高。能源消费相对于二氧化碳排放量、人口总量较灵敏，这是由于能源消费量和污染排放量会随着GDP的变化而发生较大调整，环境污染治理量则与每万元投资污染治理系数密切相关，敏感度值较高。而人口数量对于各项指标的灵敏度均极低，接近于0，人口模型相对具有更高的稳定性，因此灵敏度会偏小。

（三）系统分析与预测

通过参数检验与灵敏性检验后，可以运用该模型对河北省能源—经济—环境系统的未来运行情况进行预测，从而为政府经济决策提供有效的依据。根据河北省能源—经济—环境系统模型的仿真，预测在其他条件不变的情况下，河北省“十二五”及2020年河北省GDP、人口总量、能源消费量及工业固体废弃物将会不断提高，其结果如图4所示。

五、情景分析与政策模拟

系统动力学作为一种仿真结构模型，可以测试各种虚拟假设条件的变更对系统行为产生的影响，它既能预测出主要变量的发展趋势，还可以为科学决策提供参考。它能很好地展示在各种不同政策下，模型所代表的真实系统将产生何种行为模式。在能源—经济—环境系统中，经济的快速发展必然会导致对能源需求的增加，高耗能产业的扩张又会加剧环境的进一步恶化，而政府的政策调控在一定程度则会对经济、能源、环境起到一定的积极作用，从而使整个系统良性运行，系统内部不断优化和完善，子系统有序平衡发展，使整个能源—经济—环境系统协调发展。

（一）情景分析

能源—经济—环境系统是一个复杂的巨系统，很多因素会使整个系统的变化具有不确定性。在能源—经济—环境系统分析方面，传统的趋势外推的预测方法只能预测当影响因素按过去的轨迹变化时的需求，无法考察过去发生过或将来要发生的情况，预测结果往往具有片面性。而情景分析法与一般的趋势外推的预测方法的不同在于：它并不是要预测未来，而是设想哪些类型的未来是可能的，通过描述在不同的发展路线下各种“可能的未来”，可以考虑影响能源—经济—环境系统动态变化的各驱动因素的不确定性。本文设置四种情景：

1. 基准情景。此情景是用来作为仿真实验的对照。该情景是指对系统当前的发展模式不作干涉，系统中的所有模型、参数都不改变，在计算机上运行仿真实验并以此来设计调控参数。

2. 高速发展情景。经济发展速度在基础情景之上加速增长3%，2009年增速为15%，能源消费弹性系数增长至8%，原煤占比增加95%。在此情景下讨论能源消费量、经济发展速度对能源消费的变化影响。

3. 缓慢发展情景。经济发展速度在基础情景之上减速3%，2009年降至8%，能源消费弹性系数降低0.1，降至0.6，原煤占比降至80%。在此情景下讨论能源消费量，经济发展速度对能源消费的变化影响。

4. 可持续发展情景。此情景下2020年GDP比照2000 年翻两番，能源生产及消费按照规划发展进程发展。在此情景下将经济增长速度、能源消费弹性系统等指标设定为：GDP增速9%，原煤占比80%，能源消费弹性系数0.65。

针对以上四种情景，利用系统动力学模型对河北省GDP、能源消费总量、工业废水排放量、工业SO2排放量等参数进行模拟研究，讨论经济发展速度对能源效率、能源消费量、国内生产总值等指标的变化影响。经过系统在计算机上进行反复的调试和运行后，得到在不同方案下的系统运行情况，如图5所示。

（二）政策模拟

在能源—经济—环境系统中，政策是由系统的结构与参数组成，而政策的变化通常情况下只改变信息影响与行动的程度。政策发生变更，这时系统中大多数状态变量的值只发生微小变化，这时如果对系统中的政策作用点施加影响其结果并没有什么改变。也就是说，如果一个系统对大多数参数的变化都不敏感，就意味着系统对政策变动不敏感。但是，通常情况下，在任何系统中，我们总能找到少数参数或政策作用点，这些参数的变化对系统的行为会产生很大的影响。一旦作用于这些作用点之一的政策发生变化，那么其作用将会在系统中进行放射性传播。

本文设定河北省国内生产总值增速在可持续发展情景下保持9%的增速，因为自2003年以来，河北省GDP年增长率始终保持在10%～12%，变化幅度不大。因为受到多种因素的影响和限制，河北省GDP增长不会发生太大变化。从长远来看，由于经济惯性在一定时期内长期存在，这个速率仍将会保持相当长的一段时间，这是符合经济系统实际运行情况的。在四种情景设定下，可以看出：污染物在环境中的积累量以指数形式增长而非线性增长，这说明每年环境污染治理量的增速小于排放量的增速。现实中，由于生产不断扩大、治理不完善、政策存在漏洞等原因，虽然政府对环境污染治理投入越来越多的资金，但治理结果却不尽如人意，污染排放量始终大于污染治理量。可以说，我们每年正在将越来越多的污染物投放到自然中。如果环境污染积累量不断增长，能源的开发不顾资源的承载力，这种发展是不科学、不协调的。

六、能源—经济—环境系统协调发展对策建议

随着河北省经济社会的快速发展，能源需求增长也在急剧加大，能源的瓶颈制约矛盾越来越突出，能源长期稳定地供给成为敏感问题和政府制定能源政策的基点。但能源特别是不可再生能源对人类来说是稀缺的、有限的，因此在一定程度上影响着人类的经济发展方式。长期以来，河北省粗放型的经济发展方式使得对能源利用不合理，造成大量二氧化碳、二氧化硫、工业烟尘、粉尘的排放，全省范围内的资源开发和污染物排放已经超过了环境的承载能力。因此，制定科学合理的能源—经济—环境协调发展战略，使有限的能源发挥最大的效应，为全面建设小康社会提供支持和保障。

1. 优化经济驱动子系统。应进一步调整产业结构，转变经济发展方式；改造传统产业，促进节能环保，同时加速整合高耗能产业，构建淘汰落后产能的长效机制。

2. 深化能源支持子系统。降低煤炭消费量，增加清洁能源消费，同时优化调整能源结构，积极开发利用生物质能和太阳能。

3. 改善环境承载子系统。应不断强化社会公众的环保意识，大力发展循环经济，全面加强资源节约和环境保护，同时拓宽融资渠道，加大环保资金的投入。

4. 改进社会发展子系统。提升科学技术水平，加快发展新兴产业；加大科技开发，进一步改善能源消费的品种构成。

5. 强化政策调控子系统。强化能源、环境的规划约束和管理机制，建立资源使用权的交易机制和排污权交易制度，提高环境治理投资效果。

总之，优化能源结构、产业结构是实现低碳背景下能源—经济—环境系统协调的重要保证，也是河北省能源—经济—环境系统实现协调可持续发展的必由之路。调整经济结构，转变经济发展方式，提高能源生产利用效率则是实现节能降耗的直接途径。因此，应进一步加强政策激励和制约两方面的调控作用，为实现能源—经济—环境系统协调发展创造良好的制度环境。

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