第六章 能源系統(tǒng)工程

第一節(jié) 概述

一、基本概念

現實世界是錯綜復雜和千變萬化的，但是用抽象的觀點來看，是由一些具體事物以及這些事物之間存在的各種各樣的關系所組成。通常人們只研究現實世界的一個很小的部分，并且把它叫做一個系統(tǒng)，一般的講，將多個元素有機結合成能夠執(zhí)行特定功能、達到特定目的一個整體就叫做系統(tǒng)。

系統(tǒng)大致可以分成三類：自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)、自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)的復合系統(tǒng)。自然系統(tǒng)是由自然界中本身就存在的物體(如星球、江河、生物等)構成，并且按照其本來的客觀規(guī)律運動和演變。人造系統(tǒng)則是由人類創(chuàng)造或者改造的物體、設施、工程等組成，例如供熱系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)等。隨著人類活動領域的擴大和人類科學技術的發(fā)展，許多自然系統(tǒng)被局部改造為人造系統(tǒng)，從而成為復合系統(tǒng)。能源系統(tǒng)就是典型的復合系統(tǒng)，它不但涉及各種自然的能源資源(如煤、石油、風力、太陽能、潮汐等)，還包括了大量的人類活動(如能源的開采、加工、輸運、轉換和利用等)以及這些活動對自然環(huán)境的影響。

系統(tǒng)工程就是從整體的觀點出發(fā)來分析各類系統(tǒng)的內部關系及其發(fā)展規(guī)律。系統(tǒng)工程的理論基礎有兩大類：①反映各種系統(tǒng)內在規(guī)律的專業(yè)理論;②反映組織管理客觀規(guī)律的科學理論，主要是運籌學、信息學、控制論、系統(tǒng)論和計算機科學等。

系統(tǒng)工程是一大綜合科學工程技術門類，橫跨自然科學、社會科學和工程技術。它有許多分支，如社會系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)T程、教育系統(tǒng)工程等，能源系統(tǒng)工程也是其中之一。能源系統(tǒng)工程的研究對象是能源系統(tǒng)。能源系統(tǒng)包括能源勘探、開發(fā)、生產、加工、轉換、運輸、分配、儲備、使用以及環(huán)境保護等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)又是由國民經濟的若干部門組成。例如，能源運輸環(huán)節(jié)涉及鐵路、公路、水運等交通運輸部門，物質管理部門，電力輸送部門等。每個環(huán)節(jié)彼此制約和互相影響而形成一個復雜的整體，起著為國民經濟發(fā)展和人民生活需要提供能量和原料等物質基礎的作用。顯然，能源系統(tǒng)是社會經濟大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。

由于能源系統(tǒng)所包含的能源工業(yè)部門資本密集度高，在國民經濟總投資中能源系統(tǒng)的投資占到很大比重。同時，由于重大能源項目的建設周期長、服役期長，能源系統(tǒng)又是一個大時間常數的慣性系統(tǒng)。這些就使得能源系統(tǒng)的改造和發(fā)展非常困難，任何關于能源的決策都會給整個國民經濟系統(tǒng)帶來重大而長遠的影響，這就要求人們對能源系統(tǒng)進行戰(zhàn)略性的長期動態(tài)分析。

二、能源系統(tǒng)工程的任務

能源系統(tǒng)工程可以為世界、國家、地區(qū)、企業(yè)等能源系統(tǒng)作預測、分析、規(guī)劃、管理、評價等工作，具體說來，可以解決以下各種問題。

1.能源需求預測

采用能源系統(tǒng)工程中的不同方法，按照歷史統(tǒng)計數據、人口發(fā)展趨勢、國民經濟發(fā)展速度、生活水平提高程度，可以對全世界及世界上某一個地區(qū)、國家、省市做出一定期間內的需求預測，預測的時間可以是今后幾年、十幾年、幾十年等。預測的能源需求可以是能源總需求量、各種能源的分總需求量、需求的年增長率等。需求預測是能源生產、開發(fā)和規(guī)劃的基本依據，是能源系統(tǒng)工程的首要任務。

2.能源供應預測

能源供應預測就是在現有的資源條件和現有的能源技術條件下，預計在一定時間內可以供應的各種能源總量及其年增長率。從全球的長遠觀點來看，能源供應預測具有重要意義，它將影響世界各國在能源經濟政策和能源技術政策上的決策方針，以及如何應對世界或地區(qū)性的能源危機。

3.能源發(fā)展規(guī)劃

由于能源與各個國家的經濟發(fā)展息息相關，為了解決這個問題，就要運用能源系統(tǒng)工程的方法來做好能源規(guī)劃工作，對可能采取的能源開發(fā)總方針和可能實現的總目標作分析，同時對各種能源工業(yè)的建設規(guī)模、投資分配、發(fā)展速度作出明確的規(guī)定。研究和制定一個國家或地區(qū)的能源發(fā)展規(guī)劃，常常需要建立一個相關的國家或地區(qū)的能源模型以作為研究的基礎。

4.能源的合理分配和使用

能源的合理分配和使用是能源利用中重要的一環(huán)。我國在計劃經濟年代，農村的生活用能.農村牧、漁業(yè)用能，絕大部分依靠生物質能解決，由于農村能源利用率很低，造成了極大的能源浪費。長期以來我國在能源規(guī)劃、計劃、分配和統(tǒng)計中，往往忽視農村能源。能源的規(guī)劃、計劃、分配和統(tǒng)計中主要研究的也是商品能源。這種重城市、輕農村，重工業(yè)、輕農業(yè)，重生產、輕生活的能源分配方式造成了能源分配的嚴重不合理和能源的浪費。運用系統(tǒng)工程的方法，就可以找出較好的解決方案，從根本上解決上述問題。