第六章 能源系統(tǒng)工程

第一節(jié) 概述

一、基本概念

現(xiàn)實(shí)世界是錯(cuò)綜復(fù)雜和千變?nèi)f化的，但是用抽象的觀點(diǎn)來(lái)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(guān)系所組成。通常人們只研究現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)很小的部分，并且把它叫做一個(gè)系統(tǒng)，一般的講，將多個(gè)元素有機(jī)結(jié)合成能夠執(zhí)行特定功能、達(dá)到特定目的一個(gè)整體就叫做系統(tǒng)。

系統(tǒng)大致可以分成三類(lèi)：自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)、自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)的復(fù)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(gòu)成，并且按照其本來(lái)的客觀規(guī)律運(yùn)動(dòng)和演變。人造系統(tǒng)則是由人類(lèi)創(chuàng)造或者改造的物體、設(shè)施、工程等組成，例如供熱系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)等。隨著人類(lèi)活動(dòng)領(lǐng)域的擴(kuò)大和人類(lèi)科學(xué)技術(shù)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(fù)合系統(tǒng)。能源系統(tǒng)就是典型的復(fù)合系統(tǒng)，它不但涉及各種自然的能源資源(如煤、石油、風(fēng)力、太陽(yáng)能、潮汐等)，還包括了大量的人類(lèi)活動(dòng)(如能源的開(kāi)采、加工、輸運(yùn)、轉(zhuǎn)換和利用等)以及這些活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響。

系統(tǒng)工程就是從整體的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)分析各類(lèi)系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)系及其發(fā)展規(guī)律。系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)有兩大類(lèi)：①反映各種系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的專(zhuān)業(yè)理論;②反映組織管理客觀規(guī)律的科學(xué)理論，主要是運(yùn)籌學(xué)、信息學(xué)、控制論、系統(tǒng)論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

系統(tǒng)工程是一大綜合科學(xué)工程技術(shù)門(mén)類(lèi)，橫跨自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和工程技術(shù)。它有許多分支，如社會(huì)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(duì)象是能源系統(tǒng)。能源系統(tǒng)包括能源勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸、分配、儲(chǔ)備、使用以及環(huán)境保護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)又是由國(guó)民經(jīng)濟(jì)的若干部門(mén)組成。例如，能源運(yùn)輸環(huán)節(jié)涉及鐵路、公路、水運(yùn)等交通運(yùn)輸部門(mén)，物質(zhì)管理部門(mén)，電力輸送部門(mén)等。每個(gè)環(huán)節(jié)彼此制約和互相影響而形成一個(gè)復(fù)雜的整體，起著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活需要提供能量和原料等物質(zhì)基礎(chǔ)的作用。顯然，能源系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。

由于能源系統(tǒng)所包含的能源工業(yè)部門(mén)資本密集度高，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)總投資中能源系統(tǒng)的投資占到很大比重。同時(shí)，由于重大能源項(xiàng)目的建設(shè)周期長(zhǎng)、服役期長(zhǎng)，能源系統(tǒng)又是一個(gè)大時(shí)間常數(shù)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(guān)于能源的決策都會(huì)給整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)帶來(lái)重大而長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，這就要求人們對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行戰(zhàn)略性的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)分析。

二、能源系統(tǒng)工程的任務(wù)

能源系統(tǒng)工程可以為世界、國(guó)家、地區(qū)、企業(yè)等能源系統(tǒng)作預(yù)測(cè)、分析、規(guī)劃、管理、評(píng)價(jià)等工作，具體說(shuō)來(lái)，可以解決以下各種問(wèn)題。

1.能源需求預(yù)測(cè)

采用能源系統(tǒng)工程中的不同方法，按照歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、人口發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、生活水平提高程度，可以對(duì)全世界及世界上某一個(gè)地區(qū)、國(guó)家、省市做出一定期間內(nèi)的需求預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的時(shí)間可以是今后幾年、十幾年、幾十年等。預(yù)測(cè)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(zhǎng)率等。需求預(yù)測(cè)是能源生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)和規(guī)劃的基本依據(jù)，是能源系統(tǒng)工程的首要任務(wù)。

2.能源供應(yīng)預(yù)測(cè)

能源供應(yīng)預(yù)測(cè)就是在現(xiàn)有的資源條件和現(xiàn)有的能源技術(shù)條件下，預(yù)計(jì)在一定時(shí)間內(nèi)可以供應(yīng)的各種能源總量及其年增長(zhǎng)率。從全球的長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，能源供應(yīng)預(yù)測(cè)具有重要意義，它將影響世界各國(guó)在能源經(jīng)濟(jì)政策和能源技術(shù)政策上的決策方針，以及如何應(yīng)對(duì)世界或地區(qū)性的能源危機(jī)。

3.能源發(fā)展規(guī)劃

由于能源與各個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，就要運(yùn)用能源系統(tǒng)工程的方法來(lái)做好能源規(guī)劃工作，對(duì)可能采取的能源開(kāi)發(fā)總方針和可能實(shí)現(xiàn)的總目標(biāo)作分析，同時(shí)對(duì)各種能源工業(yè)的建設(shè)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(gè)國(guó)家或地區(qū)的能源發(fā)展規(guī)劃，常常需要建立一個(gè)相關(guān)的國(guó)家或地區(qū)的能源模型以作為研究的基礎(chǔ)。

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(guó)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代，農(nóng)村的生活用能.農(nóng)村牧、漁業(yè)用能，絕大部分依靠生物質(zhì)能解決，由于農(nóng)村能源利用率很低，造成了極大的能源浪費(fèi)。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)在能源規(guī)劃、計(jì)劃、分配和統(tǒng)計(jì)中，往往忽視農(nóng)村能源。能源的規(guī)劃、計(jì)劃、分配和統(tǒng)計(jì)中主要研究的也是商品能源。這種重城市、輕農(nóng)村，重工業(yè)、輕農(nóng)業(yè)，重生產(chǎn)、輕生活的能源分配方式造成了能源分配的嚴(yán)重不合理和能源的浪費(fèi)。運(yùn)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(wèn)題。