化學與能源開發論文精選(九篇)

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第1篇：化學與能源開發論文范文

1我國有機化學的發展現狀

1.1我國有機化學所取得的良好成果

首先，經過幾十年的發展，我國有機化學領域的人才不斷增多，國際有機化學領域已經留有我國有機化學研究者聲譽，部分學者已經成為國際著名雜志的編委和副主編，如楊丹教授已經成為有機化學快報副主編，極大的增強了我國有機化學研究者的工作信心[1]。其次，我國很多高校和科研部門已擁有世界先進實驗設備，工作條件也與世界發達國家相差無幾。再者，有機合成化學與金屬有機化學已經走在世界有機化學研究前列，不對稱合成研究也取得了喜人成績，在國際中，我國學者充分展露頭角。最后，我國以北京大學為首的諸多高校開始重視有機化學的研究，并在化學期刊上發表了大量具有代表性的論文，其質量也在逐年上升。如北京大學僅在2010年就發表了55篇與有機化學相關的論文。

1.2其中存在的問題

在取得成績的同時，也存在一定問題，這也是相關研究者需要重視的方面。首先，帶有鮮明新穎的系統研究偏少，很多研究涉面較窄，通常以跟蹤熱點為主，通俗的說就是跟風現象嚴重，研究缺乏創新性，論文內容萬變不離其中。以有機合成化學研究為例，很多論文研究的都是合成方法，并不重視是否真的具有實用性。其次，很少有針對國家建設與社會發展的研究，對于有機化學長遠發展的研究更是寥寥無幾。再者，有機化學的研究隊伍還不夠壯大，各項研究都存在研究隊伍縮小的情況。最后，在研究上并不注重與其他學科的聯系，只是一味在自己領域進行研究，與發達國家相比，我國關于有機化學的研究還是很少，發表的論文質量也不如發達國家，同時，相應的評價機制還有待于提高。

2我國有機化學發展趨勢的展望

2.1發展趨勢

現階段，有機化學的發展異常迅猛，研究內容也在不斷變化，隨著時代的發展，綠色化學被提到日常研究中，受到全世界人民的關注，對其研究也就成為了有機化學的重點研究內容，同時，學科與學科之間的滲透逐漸增多，更是推動了有機化學進一步向前發展[2]。在未來有機化學研究將重視以下內容：首先，重點研究小分子活化與惰性化學鍵活化，綠色化學對原子提出了新型要求，尤其是不對稱催化的研究更是關鍵，對其研究以便降低污染。其次，注重對化學生物的研究，這項研究主要是將有機化學與生命科學聯系在一起，著重兩者之間存在的相互作用，并研究有機超分子的設計與合成。最后，研究具備獨特生理活性的各種有機分子，同時研究一切與能源開發與利用有關的各種有機化學，以及關注化學信息學的研究，進而充分發揮有機化學的作用。

2.2發展方法

首先，應遵從國家相關部門的領導，注意學科與學科之間的融合，實現優勢互補。有機化學是我國重要研究內容，作為有機化學研究者應具有良好的主動性，積極融入到各領域中，尤其是能源領域與環境保護領域，通過研究真正實現綠色化學目標，不斷擴寬有機化學研究領域，壯大有機化學研究隊伍，有機化學并不是完全獨立的學科，它需要與其他學科融合才能不斷發展，只有這樣才能創新有機化學研究。其次，由于有機化學的分支學科存在明顯的縮水情況，作為國家基金委應看到這一點，應加大對有機化各學科的資金投入，為其提供必要的資金支持。對于有機分析等熱門學科的研究應突破傳統，避免研究流于形式化，創新研究內容。同時，為其創設良好的評價機制，根據研究方向與內容的不同，設定不同的資助方式。最后，要突破研究傳統，進入新型研究領域最重要的就是具有創新思維與能力，根據國家現階段所重視的內容展開課題研究，對于挑戰性較大的研究要做好長期準備。在擬定研究課題時，應將推動國家經濟建設、促進社會發展融入其中，尤其是重點研究怎樣減少化學污染，真正發揮有機化學的作用。國家基金委應為有機化學研究創設良好的建設研究環境，提供先進的研究設備。整頓剽竊他人論文觀點等不正之風，使研究人員樹立良好的創新意識。

3結語

第2篇：化學與能源開發論文范文

關鍵詞：新能源發電太陽能，風能，發展前景

 

0引言

自第三次工業革命以來，人類社會在經濟和科技方面取得了空前的發展，伴隨而來的是常規化石能源的大量消耗及其引起的環境污染和資源短缺等一系列問題，迫使人類不得不開始尋找清潔的可再生能源，也即新能源。相對于傳統的煤、石油、天然氣等化石能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界日益嚴重的環境污染和資源匱乏等問題具有十分重要的意義[1]。資源與環境的壓力也給電力系統帶來了新的挑戰，利用新能源逐步取代傳統能源進行發電將是今后電力工業發展的趨勢，可見新能源發電具有良好的發展前景和實用價值。

1 新能源發電的類型及其原理特點

新能源發電主要包括太陽能發電、風力發電、生物質能發電、地熱發電、潮汐發電等方面。

1.1太陽能發電

太陽能是指太陽內部連續不斷的核聚變反應過程所產生的能量，它是一個巨大的能源，據估計，我國陸地面積每年接收到的太陽能輻射能相當于億噸煤[2]。太陽能發電又叫光伏發電，它的基本原理是利用光伏效應，通過光照產生電動勢，進而輸出電能，實現光電轉換。簡單地說，太陽能發電就是通過太陽能電池直接將太陽光轉換成電能，太陽能電池是由各種具有不同電子特性的半導體材料薄膜制成的平展晶體，可以產生強大的內部電場[2]，主要包括單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅電池三種類型。免費論文參考網。

常見的太陽能發電系統由太陽能電池、控制器和逆變器三部分構成，按其運行方式可分為獨立太陽能發電系統和并網太陽能發電系統，其中后者是目前的主流發展趨勢，即太陽能電池發出的直流電，通過逆變裝置轉換成交流，進而并入電網使用。太陽能發電安全可靠，具有許多優點，如能源充足，太陽能無處不在，不受地域限制；建設周期短，運行成本低；不需要消耗燃料，無環境污染；結構簡單，維護方便，適合無人值守。但是，太陽能發電受氣候條件影響，具有間歇性，且價格昂貴。

1.2 風力發電

風力發電是將風能轉換成機械能，再轉換為電能，其基本原理是利用風吹動風輪，通過風輪的機械轉動驅動發電機轉子旋轉，進而產生電能。風能是清潔的可再生能源，風力發電與常規發電相比，具有能源充足、不消耗燃料、無環境污染、占地面積小、工程建設周期短、發電技術成熟等優點。在當今世界的新能源開發技術中，風力發電是最成熟、最有商業利用價值的發電方式，其裝機容量正在不斷擴大，全球風電發電量占總發電量的比例也在逐步增加。

1.3生物質能發電

生物質能是綠色植物通過光合作用，將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的一種能量形式，是一種資源豐富、無污染的能源。生物質能發電包括農林廢棄物燃燒發電、生物質燃氣發電、城市垃圾焚燒發電、沼氣發電等方面。生物質能發電具有電能質量好、可靠性高等優點，具有較高的經濟價值。

1.4 地熱發電

地球內部蘊藏著巨大的熱能，地熱能就是地球內部的熱釋放到地表的能量，地熱發電就是將地熱能轉變為機械能，再將機械能轉變為電能，它是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術，其原理與火力發電基本一樣，即將蒸汽的熱能通過汽輪機轉變為機械能，然后帶動發電機發電[2]。

1.5潮汐發電

潮汐能，顧名思義，就是潮汐所蘊含的能量，同樣是一種取之不盡、用之不竭的新能源。潮汐發電，就是利用海水漲落及其引起的水位差來推動水輪機，由水輪機帶動發電機進行發電，其原理與一般的水力發電差別不大。即在海灣或有潮汐的河口修建大壩，構成水庫，利用壩內外漲潮、落潮時的水位差進行發電。潮汐發電受潮汐周期變化的影響，具有間歇性。

2 中國新能源發電的前景展望

改革開放以來，我國經濟高速發展，經濟規模躍居世界前列，與此同時，能源消費結構的不合理引起的資源環境問題日益突出，大力發展新能源發電技術，是調整能源結構、促進節能減排、實現可持續發展的要求。我國可再生能源資源豐富，通過近年來的發展，新能源發電已經取得了一定進展，已經形成了一定規模、體系相對完善的新能源產業。中國新能源發電雖然剛剛起步，但是卻有著廣闊的發展前景。免費論文參考網。

（1）風力發電和太陽能發電發展迅速。中國風能資源豐富且風力發電技術較為成熟，目前正在以“建設大基地，融入大電網”的方式進行規劃和布局。太陽能發電同樣也具有較好的發展前景，我國的太陽能電池制造水平較高，應該大規模推廣太陽能發電。免費論文參考網。根據國家能源局制定的《新能源產業振興發展規劃》，到2011年，新能源在能源結構中的比重達到2%（含水電為10%），新能源發電占電力總裝機容量的比重達到5%（含水電為25%）。而風電裝機容量將達到3500萬千瓦（陸地風電3000萬千瓦，海上風電500萬千瓦），太陽能發電裝機容量將達到200萬千瓦[1]。除此之外，《2008年中國風電發展報告》預言，到2020年末，全國風電開發建設規模有望達到1億kW。

（2）生物質能發電優勢明顯，前景較好。相對于風力發電和太陽能發電的間歇性特點，生物質能發電具有突出的優點，經濟價值較高。2002年，我國可再生能源發電裝機容量3234.6萬kW，其中生物質能發電裝機容量80萬kW，在眾多新能源和可再生能源發電中僅次于小水電。預計到2020年，可再生能源發電將達0.9~1億kW，其中生物質能發電為1000萬kW；另一種估計結果是2020年可再生能源發電裝機容量將達到1.21億kW，其中生物質能為2000萬kW。

（3）在有條件的區域發展地熱發電和潮汐發電。受地理條件的限制，地熱發電和潮汐發電均具有地域性。目前，中國高溫地熱電站主要集中在西藏地區，總裝機容量為27.18MW，其中羊八井地熱電站裝機容量25.18MW，其發電量已經占到拉薩電網的40%以上，對緩和拉薩地區電力緊缺的情況起到了重要的作用。今后，可繼續在西藏地區大力發展地熱發電。我國潮汐能蘊藏量中可開發利用部分的92%集中在經濟發達、能源需求迫切的華東沿海地區[3]，發展潮汐發電可緩解這些地區的電力不足。但是，潮汐發電由于開發成本較高和技術上的原因，目前發展并不是很快，我國江廈潮汐電站裝機容量為3200kW，年發電量1070萬kWh[4]，今后可視情況適當發展潮汐發電。

3 結語

能源短缺和環境惡化已經成為威脅人類生存的全球化問題，發展新能源是實現人類可持續發展的必經之路，中國應該加快開發利用新能源的步伐，大力發展新能源發電，逐步實現從常規能源向清潔能源轉變。目前，我國的新能源發電已經取得了一定的進展，但同時還存在著一些亟待解決的問題，主要表現在技術基礎薄弱、相關體制尚不規范等方面。為此，提出一些建議：（1）制定發展目標，科學規劃布局。新能源發電必須進行合理規劃和布局，有必要將其納入國家經濟社會發展總體規劃。（2）加快體系建設，規范行業發展。對于新能源發電的設備要求和并網技術標準，應該盡快制定相關準則。（3）加大投資力度，鼓勵自主創新。目前，我國新能源研究力量分散，缺乏跨學科的交流，有必要對各類科研機構進行整合。除此之外，新能源發電是智能電網的一個重要組成部分，必須構建全國統一的新能源電網，以促進我國智能電網的建設。

參考文獻

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[2] 孫元章，李裕能. 走進電世界——電氣工程與自動化（專業）概論[M]. 北京：中國電力出版社.2009.

[3] 刑運民，張文娟. 新能源與可再生能源發電技術的發展[J]. 西華大學學報，2007，1（26）：50-52.

[4] 葉峰. 新能源發電——實現人類的可持續發展[J].能源與環境，2008，3：55-57，62.

第3篇：化學與能源開發論文范文

    一、運用化學實驗,創設真實情境

    化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學教學離不開實驗,化學實驗是化學教學中設置情境的有利因素,利用實驗可以設置許多生動、有趣的情境,從而激發學生學習興趣,調動學生積極主動參與課堂教學,同時也有利于學生科學素養的提高。

    二、聯系生活實際,創設趣味情境

    生活中處處涉及化學知識,我們可以運用真實的生活情景創設教學情境,尤其是初中化學教學,更應聯系日常生活,讓學生從感性上體會到學習化學知識的重要性,從而提高學習動機。另外,加強化學知識與生活實際的聯系,不但能讓學生深刻體會到學習化學的重要性和實用性,開闊學生視野,還能使化學知識更加生動有趣,利于學生掌握。

    三、追蹤社會熱點,創設時尚情境

    化學與社會緊密相連,是一門孕育著巨大創新機會的學科,它和社會生產以及生命、環境等方面有著廣泛而緊密的聯系。無論是生活中接觸到的新材料和新藥物,還是新能源開發、環境保護等社會熱門問題都與化學緊密相關。例如“現代化工業生產與技術”、“化學與新材料”、“化學與新能源”、“化學與生活”、“化學與生命科學”、“化學與環境”等學科知識都可成為設計教學情境的豐富素材。教師平時要善于積累相關素材,并與課堂教學適當聯系,不僅能激發學生學習興趣,也能開闊學生的視野,提高學生的科學素養和文化修養。

    四、利用化學故事,創設生動情境

    很多中學生熱衷于聽故事,許多化學故事也是妙趣橫生、引人入勝的。故事容易吸引并激發學生的求知欲,點燃學生思維的火花,從而使學生全身心的投入到教學活動中去,因此,用化學故事創設情境是非常行之有效的方法。

    五、拓展探究渠道,創設實踐情境

    欲使學生學習化學時樂此不疲、樂以忘憂,則應在認真設計課堂教學的同時,積極尋找課堂中的“后”探究問題,如組織學生開展調查與研究、網上點擊、家庭小實驗等。這對全面推進素質教育,提高教學質量,發展學生終身學習的能力有重要的作用,因此要盡可能地為他們創造條件。

    六、結合學生心理,創設游戲情境、

    興趣是有意注意的開始,唯有興趣,才會變無意注意為有意注意。因此,我在教學實踐過程中,利用學生喜歡做游戲的心理特征,創設愉悅的游戲情境進行課堂教學,以化學自身的魅力去誘發學生的主動參與,使學生一接觸就有妙趣橫生之感,從而開闊思路。這種課堂教學的實施,讓學生在游戲過程中學習知識、理解知識,并有效地從實踐中獲取知識。

    七、運用多種媒體,(教學論文 fwsir.com)創設直觀情境

第4篇：化學與能源開發論文范文

論文摘要：氫能是21世紀解決化石能源危機和緩解環境污染問題的綠色能源。實現氫能的利用，氫的儲運是目前要解決的關鍵問題。文章綜述了氫氣制備技術和儲備技術的最新研究進展，并探討了制氫與儲氫技術的關鍵問題。最后對進一步的研究進展進行展望，提出了可供研究的課題方向。

0 引言

資源減少、能源短缺、環境污染日益嚴重。為了我國經濟可持續發展的戰略國策，尋找潔凈的新能源和可再生能源來替代化石能源已經迫在眉睫。氫能以其熱值高、無污染、來源豐富等優點，越來越受到人們的重視，被稱為21世紀的理想能源。是人類能夠從自然界獲取的、儲量非常豐富而且高效的含能體能源。

作為能源，氫能具有無可比擬的潛在開發價值：氫是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形態儲存于水中，而水是地球上最廣泛的物質；除核燃料外，氫的發熱值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快；氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔。氫能利用形式多，既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料。用氫代替煤和石油，不需對現有的技術裝備作重大的改造，現在的內燃機稍加改裝即可使用。所有氣體中，氫氣的導熱性最好，比大多數氣體的導熱系數高出10倍，在能源工業中氫是極好的傳熱載體。所以，研究利用氫能已成為國內外學者研究的熱點[1、2、3、4]。

1國內外氫能發展狀況

2003年11月19-21日在美國首都華盛頓歐米尼·西海姆大酒店舉行“國際氫能經濟合作伙伴組織”[The International Partnership For The Hydrogen Economy( IPHE)]成立大會，共有澳大利亞、巴西、加拿大、中國、法國、德國、冰島、印度、意大利、日本、韓國、俄羅斯、英國、美國和歐盟的政府代表團及工商業界代表數百人出席會議。IPHE是一種新的氫能國際合作關系，這種合作將支持未來的氫能和電動汽車技術，建設一個安全、有效和經濟的世界范圍的氫能生產、儲存、運輸、分配和使用設施的大系統。氫能作為解決當前人類所面臨困境的新能源而成為各國大力研究的對象。

氫能廣泛應用的關鍵，在于研制出成本低的制氫技術。目前，氫能利用技術開發已在世界主要發達國家和發展中國家啟動，并取得不同程度的成果。美國已研制成功世界上第一輛以氫為燃料的汽車，可將60%-80%的氫能轉換成動能，其能量轉換率比普通內燃機高一倍。1989年，美國太平洋能源公司發明了能大量生產廉價氫燃料的新技術。可用于水分解的一種化學催化劑。用這種方法分解出來的氫成本很低，因而成為世界上最便宜的燃料[1－3，6]。

歐盟(EU)也加緊對氫能的開發利用。在2002-2006年歐盟第6個框架研究計劃中，對氫能和燃料電池研究的投資為2，500萬-3，000萬歐元，比上一個框架計劃提高了1倍。北歐國家2005年成立了“北歐能源研究機構”，通過生物制氫系統分析，提高生物生產氫能力。2005年7月，德國寶馬( BMW)汽車公司推出了一款新型氫燃料汽車，充分利用了氫不會造成空氣污染和可產生強大動力的兩大優點。該車時速最高可達226 km/h，行駛極限可達400 km/h。日本研究氫能比較早，目前燃料電池是日本氫能的主要發展方向。日本政府為促進氫能實用化和普及，進一步完善了汽車燃料供給制，全國各地建造了不少“加氫站”，現在已有近百輛燃料電池車已經取得牌照上路，計劃到2030年將發展到1500萬輛[1－6]。

對我國來說，能源建設戰略是國民經濟發展之重點戰略，我國化石能源探明可采儲量中煤炭、石油、天然氣分別占世界儲量的11.6% ，2.6% ，0.9%。人均煤炭為世界平均值的1/ 2，石油僅為1/ 10左右，我國人口眾多，人均資源嚴重不足。因此，尋找新的潔凈能源對我國的可持續發展具有特別重要的意義。

2 儲氫技術發展狀況 2. 1 氫氣的制備技術進展 2.1.1 目前制氫的主要方法

現代工業能制取的方法很多。如表1所示。

表1 獲取氫氣的方法

( table.1 methods of acquire hydrogen)

序號

1

輕金屬與酸堿反應

2Na+2H2O—2NaOH +H2

2Al+2NaOH+2H2O—2NaAlO2+3H2

2

天然氣分解制氫

CH4+H2O—CO+3H2

3

水煤氣法制氫

H2O+C—CO+H2

4

電解水制氫

5

熱化學循環分解水法

純水的分解溫度要高達4000℃以上，熱化學循環分解水制氫就是在降低這一溫度的條件下促使水分解，生產氫氣和氧氣。

但是沒有真正可以規模生產，實現現實社會生產力的方法。代替常規能源的制氫工藝并不成熟，也沒有很好的成功實例。當代工業的制氫方法主要有以下三種：(1) 從含烴的化石燃料中制氫。這是過去以及現在采用最多的方法。用蒸汽和煤作原料的基本反應過程為：

C + H2O CO+ H2

（1）

用蒸汽和天然氣為原料的基本反應過程：

CH4 + H2O CO+ 3H2

（2）

上述反應均為吸熱反應，反應過程中所需的熱量可以從煤或天然氣的部分燃燒中獲得，也可利用外部熱源[5]。現在氫的制取大都是以天然氣為原料，但是天然氣和煤炭都是寶貴的燃料和化工原料，其儲量有限，用它們來制氫顯然擺脫不了人們對常規能源的依賴和對自然環境的破壞。

（2）電解水制氫。這種方法是基于如下的可逆反應：

2H2O 2H2+ O2

（3）

分解水所需要的能量由外加電能提供。為了提高制氫效率，電解通常在高壓下進行，采用的壓力多為3-5MPa。目前電解效率約為50%-70%[5]。由于電解水的效率不高目前需消耗大量的電能，因此利用常規能源生產電能來大規模的電解水制氫顯然也是不合算的。

(3) 熱化學制氫。這種方法是通過外加高溫使水起化學分解反應來獲取氫氣。到目前為止雖有多種熱化學制氫方法，但總效率都不高，僅為20%-50%，而且還有許多工藝問題需要解決。依靠這種方法來大規模制氫還有待進一步研究。

2.1.2 生物制氫

(1) 微生物制氫。利用微生物在常溫常壓下進行酶催化反應可制得氫氣。近年來，已查明在常溫常壓下以含氫元素物質包括植物淀粉、纖維素、糖等有機物和水進行生物酶催化反應來制得氫氣的微生物可分為5類：異養型厭氧菌、固氮菌、光合厭氧細菌、藍細胞和真核藻類。其中藍細胞和真核藻類產氫所利用的氫源是水；異養型厭氧菌、固氮菌、光合厭氧細菌所利用的氫源是有機物。按氫能轉化的能量來源來分，異養型厭氧菌，固氮菌依靠分解有機物產生ATP來產氫；而真核藻類、藍細胞、光合厭氧細菌則能通光合作用將太能轉化為氫能[6]。近年來發現有30種化能異養菌可以發酵糖類、醇類、有機酸等產生氫氣，其中有些細菌產氫氣能力較強，發酵1g的葡萄糖可以產生約0.5L的氫氣，葡萄糖總利用率達65%以上；而天然產氫的光合細菌據報道也有十幾種之多，其中也有些細菌產氫氣能力較強。

日本北里大學研究人員以各種生活垃圾，如剩菜肉骨等經處理后作為生產氫的原料，借助3種微生物[6]，丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、產氣腸桿菌(Enterobacter aerogenes)和麥芽糖假絲酵母(Candida maltose)在36oC混和發酵廢棄有機物48小時，平均產氫量為15，145 mL。這3種菌有協同產氫效應，即產氣腸桿菌起主導作用，而另2種菌起協同作用，使代謝產物不易積累，為彼此創造生存環境。由此可見，選擇混和菌制氫，利用其互補性，創造互為有利的生態條件，是一條可取的微生物制氫途徑。但是，對產氫細胞，不論是游離細胞或是固定化細胞，發酵生產氫所需的復雜的生態條件因素不可忽視。

（2） 光合細菌利用有機廢水和活性污泥制氫。2000年1月，我國以厭氧活性污泥和有機質廢水為生產原料的有機廢水發酵法生物制氫技術在哈爾濱工業大學通過中試研究驗證，該項研究在國內外首創并實現了中試規模連續非固定化菌種長期持續生物制氫技術，并實現了中試規模連續流長期持續產氫[8]。是生物制氫領域的一項重大突破，其成果國際領先。該技術突破了生物制氫技術必須采用純菌種和固定技術的局限，開創了利用非固定化菌種生產氫氣的新途徑。試驗表明，在一個容積為50 m3的容器中，含糖或植物纖維的廢水發酵后，每天能產生280 m3左右的氫氣，純度達99%以上，產氫能力大大加強，氫氣產率比國外同類的實驗研究水平高10倍，生產成本約為目前采用的電解水法制氫成本的1/2。這一開創性成果利用淀粉廠，食品廠等含高碳水化合物的工廠廢水發酵制氫，具有廣闊的應用前景和較好的環境效益、經濟效益和社會效益。

在國外，采用活力強的產氣夾膜桿菌，在容積為10L的發酵器中，經8h發酵作用后，產氫氣約45 L，最大產氫氣速度為18-23 L/h；泰國的Watan-abed在曼谷分離的Rhodobacter Sphaeroides B6以乳酸為底物，1g干菌體產氫能力62.5mL /h，轉化率達68. 8 %。 [7－9]。

（3）生物質制氫。生物質包括高等植物，農作物及秸稈，藻類及水生植物等。利用生物質制氫是指用某種化學或物理方式把生物質轉化成氫氣的過程。降低生物制氫成本的有效方法是應用廉價的原料，常用的有富含有機物的有機廢水，城市垃圾等。利用生物質制氫同樣能夠大大降低生產成本，而且能夠改善自然界的物質循環，很好地保護生態環境[9]。

通過陸地和海洋中的光合作用每年地球上所產生物量中約含3×1021 J的能量，是全世界人類每年消耗量的10倍。就纖維素類生物質而言，我國農村可供利用的農作物秸稈達5億至6億噸。相當于2億多噸標準煤。林產加工廢料約為300多萬噸。此外還有1萬噸左右的甘蔗渣。這些生物質資源中，有16%-38%是作為垃圾處理的，其余部分的利用也多處于低級水平，如造成環境污染的隨意焚燒、采用熱效率僅約為1%的直接燃燒方法等。

開發生物質制氫技術將是解決上述問題的一條很好途徑，生物質制氫包括兩種方法：

= 1 \* GB3 ①生物轉化制氫法：以秸稈為例，秸稈主要由纖維素，半纖維素和木質素通過復雜的方式連接形成，這3種物質的基本成分都是小分子糖類。但由于天然纖維素的結晶結構十分復雜，難以降解，因而很難被微生物所利用。發酵方式采用壓力脈動固態發酵法，能夠充分利用原料且大大降低廢水排放量，在環境保護方面具有極大的優勢，為生物質制氫技術開辟了新途徑。

= 2 \* GB3 ②生物質氣化法：將生物質通過熱化學轉化方式轉化為高品位的氣體燃氣或合成氣，產品氣主要是H2 、CO、少量CO2、水和烴。相對來說，生物質氣化技術已比較完善，但存在著制取成本高，氣體凈化難，副產物多污染環境等缺點，還有待工藝的進一步改進。

從國內外生物制氫技術的研究現狀看，雖然利用生物產氫目前尚處于研究探索或小規模試產階段，離大規模工業化生產尚有不小距離。但是，有關這方面的研究進展，展現了利用生物生產清潔燃料氫氣的廣闊前景。在探索利用生物生產氫氣的道路上，需要不斷尋找產氫氣能力高的各種微生物，深入研究生物產氫的原理和條件，完成天然菌種的人工訓化，在此基礎上，設計出相應的大規模生產裝置系統，推進生物制氫工業化革命的到來[7－9]。

2. 2 氫氣的儲備技術進展 2.2.1 金屬及其氧化物系列儲氫材料

儲氫技術是氫能利用走向實用化、規模化的關鍵。金屬儲氫材料通常由一種吸氫元素或與氫有很強親和力的元素和另一種吸氫量小或根本不吸氫的元素共同組成。

鎂系合金有很高的儲氫密度，但放氫溫度高，吸放氫速度慢，因此研究鎂系合金在儲氫過程中的關鍵問題，可能是解決氫能規模儲運的重要途徑。因此對金屬Mg表面催化改性引起了研究者的興趣。近年來，有人利用射頻噴濺方法制備了Pd包覆的納米結構的多層Mg薄膜，并對儲氫性質進行了研究。結果顯示，在100oC， 0.1M Pa氫氣壓力條件下，氫的吸附量約為5wt% ，薄膜在100oC真空的條件下釋放出全部的氫。2006年，Au[14]報道了四氫呋喃處理的鎂的氫化-脫氫性質，并且考察了樣品的電力能態、晶格結構和微觀形貌。研究表明四氫呋喃處理的鎂在100oC， 3.5M Pa條件下吸附了6.3w t%的氫，同時四氫吠喃的處理改善了鎂吸附-脫附氫的動力學，在623 K具有較理想的反應速率[5，11，12]。

轉貼于

Fe3O4與Fe的可逆氧化還原是儲氫和放氫的反應模板。氫以金屬鐵的形式儲存起來，然后與H2O反應釋放，具體過程如方程式所示[15] Fe3O4 + 4H2 3 Fe + 4H2O

(4)

3 Fe + 4H2O Fe3O4 + H2

(5)

通常的四氧化三鐵粉末由于較低的表面積，在低于400oC時不能有效地與H2或H2O發生氧化還原反應。 Wang[15]等人研究了鋼鐵公司的含鐵煙氣灰塵FeOx，實驗證明改進的FeOx通過氧化還原反應可以化學儲氫并能直接為PEFC提供純氫。FeO x的改進是通過浸漬法將Cr，Al， Zn， Mo，Mo-Al， Mo-Ti， Mo-Zn， Mo-Cr，Mo-Ni，Mo-Cu等離子作為添加劑加入，在提高H2的產生速率和氧化還原循環穩定性方面，Mo是最有效的元素，它以2FeO.MoO2合成物的形式存在。

2.2.2 氫配位-化學氫化物儲氫材料

LiBH4由于具有非常高的儲氫量，成為儲氫體系最有吸引力的候選材料，理論上通過反應（6）可以脫附13. 5 wt%的氫。

LiBH4 SHAPE \* MERGEFORMAT

LiH + B + 3/2H2 （6）

由于LiBH4脫附氫的焓變約為-70 kJ/mol，實際應用過于穩定。不能有效、可逆吸附-脫附氫。因此，改變LiBH4的熱力學穩定性，降低脫氫溫度（低于100 0C)成為目前研究的焦點。2006年，有報道用LiBH4 +0.2MgCl2+0. 1TiCl3材料作為穩定劑來降低脫氫溫度，改善吸附-脫附的可逆性很有效，在60oC脫附5 w t%的氫。目前在60oC和70 bar條件下可以吸附4.5 w t％的氫 [16]。

四方晶體結構的NaAlH4，是另一種有前途的儲氫材料。NaAlH4的儲氫量約為5 . 6 w t% ， NaAlH4的脫氫過程是根據下面的化學反應(7)、 (8)進行的：

3NaAlH4 NaAlH6 + 2Al + 3H2 （7）

Na3AlH6 3NaH + Al + 3/2H2 （8）

2.2.3 碳系列儲氫材料

對碳系列儲氫材料的研究是近些年興起的一個熱門課題。大家知道，由于碳的多孔結構和碳原子對氣體分子的特殊吸引作用，碳對幾乎所有的氣體都存在或大或小的吸附作用。所以把它作為一種儲氫材料來研究也就是自然而然的事。目前對碳系列儲氫材料的研究主要是集中在石墨、活性碳、納米碳管和納米碳纖維等方面，納米碳管和納米碳纖維之所以成為一種熱門的儲氫材料，一是它們的儲氫量大，一般也達到10wt%，有的甚至達到60wt%以上。但此前曾有科學工作者對此進行檢驗，卻以失敗告終，然其儲氫量比儲氫合金高卻是不爭的事實。

近年來，納米碳在儲氫方面已表現出優異的性能，清華大學碳納米材料研究小組發現一種經處理后表現出顯著儲氫性能的碳納米管，它有望作為新的清潔能源成為氫能電池的制造材料。該研究小組的科技人員對定向碳納米管的電化學儲氫特性進行了系統研究，發現這種碳納米管具有許多全新的力學、電學、熱學和光學性能，尤其是將它混以銅粉后表現出的很高的儲氫性能。他們將碳納米管制成電極，進行隨流充放電電化學實驗，結果表明，混銅粉定向多壁碳納米管電極的儲氫量是石墨電極的10倍，是非定向電極的13倍，比電容量高達1，625mAh/s，對應儲氫量為5.7%(質量分數)，具有優異的電化學儲氫性能。已經接近美國能源部對車用儲氫技術制定的標準對儲氫材料的重量和儲氫密度的要求[11、12]。

目前用于儲氫研究的無機材料有10種以上，除了以上介紹的，還有金屬硫化物儲氫材料儲、金屬-C-H體系、金屬-N-H體系儲氫材料、碳基儲氫材料和氨基硼烷、氮化硼納米管、碳化硅納米管等。在研究過程中，納米技術、摻雜催化技術以及氧化還原理論的應用，使材料的儲氫研究得到了長足發展，縮短了與應用要求的距離。從目前的研究結果來看，對于無機儲氫材料，多組分材料的儲氫研究是較好的研究方向，因為很難找到一種物質既有較大的儲氫量(大于6 W t% )，在低溫（低于100℃)下又有較好的動力學性質，同時還兼具能夠反復吸氫-脫氫的循環穩定性。因此對照世界能源署或美國能源部的標準，進一步開發多組分復合材料，同時研究該材料的熱力學性質及其與氫氣的分了反應動力學，對拓展儲氫的理論研究和實際應用具有重要意義[12—16]。

3 結 語

國際能源界預測，21世紀人類社會將告別化石能源，進入氫能經濟時代。縱觀世界能源發展戰略，專家們認為，氫將在2050年前取代石油而成為主要能源，人類將進入完全的氫經濟社會。

當前我國經濟持續高速增長，能源需求量持續上漲，能源戰略儲備嚴重低下，國際石油市場的波動已經對我國經濟社會發展產生明顯影響，由此而產生的矛盾已經成為遏制我國長期健康可持續發展的戰略瓶頸。率先全面啟動氫經濟是我國取得長期戰略優勢的關鍵。因此，集中優勢力量發展清潔高效的氫能源也許是我國搶先進入氫經濟，擺脫百年來科技和戰略落后，走可持續健康發展的最佳切入點。

節能減排，保護環境是人類實現可持續發展的迫切要求，而清潔能源的開發及利用，是一種切實可行的道路，以氫能經濟為主的工業經濟模式將在可期的未來，給人類生活帶來巨大變革。氫能研究的舞臺是廣闊的，研究開發氫能將大有作為。.

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第5篇：化學與能源開發論文范文

論文關鍵詞：低碳經濟，挑戰，發展思路

 

1 引言

從《聯合國氣候變化框架公約》、《京都議定書》、“巴厘路線圖”的制定到《哥本哈根協議》的通過，各個國家都在為解決氣候問題而努力，在此背景下低碳經濟應運而生。

所謂低碳經濟，是指在可持續發展理念和科學發展觀的指導下，通過技術創新、產業轉型、新能源開發等方式，盡可能地降低煤炭、石油等高碳能源的消耗，降低溫室氣體排放，達到經濟發展與環境保護雙贏的一種經濟發展形態[1]。低碳經濟以低能耗、低排放、低污染為基本特征，具體表現為低碳社會、低碳技術、低碳能源、低碳產業等。低碳經濟的實質是提高能源利用效率，開發清潔能源，追求綠色GDP，在保持經濟增長的同時減少二氧化碳的排放量以降低對環境的污染。發展低碳經濟，是我國實現和諧社會和落實可持續發展的必然選擇。

2 我國低碳經濟的發展現狀

低碳經濟是一種新的經濟發展思路，對實現節能減排、構建和諧社會等具有重要意義，我國已經認識到了這點，并成為積極實施低碳經濟的國家之一。

2.1我國發展低碳經濟的有關政策措施

我國政府歷來十分重視發展低碳經濟。2003年正式施行《清潔生產促進法》。2005年頒布了《可再生能源法》。2006年科技部等六部委聯合了《氣候變化國家評估報告》。2007年了《中國應對氣候變化國家方案》和《中國的能源狀況與政策》白皮書，其中前者是發展中國家頒布的第一部應對氣候問題的國家方案挑戰，后者主張能源的多元化發展，不再提以煤炭為主。2008年了《中國應對氣候變化的政策與行動》的白皮書，同時修訂后的《中華人民共和國節約能源法》也正式實施。2009年《循環經濟促進法》正式生效。2010年發改委下發《關于開展低碳省區和低碳城市試點工作的通知》，這一系列文件都充分顯示出我國政府對氣候問題的高度重視，表明了我國政府發展低碳經濟的決心。

2.2我國的節能減排情況

“十一五” 規劃中明確提出到2010年我國單位GDP的能源強度要比2005年降低20%，主要污染物排放總量要減少10%，這體現了建設資源節約型、環境友好型社會的要求，政策導向明確。2008年新增加的4萬億投資計劃中，國家安排了5800億用于節能減排、技術改造等與低碳經濟相關的項目[2]。由于政府對節能減排的高度重視，“十一五”期間我國節能減排取得了重大成績cssci期刊目錄。據發展改革委介紹，“十一五”期間，我國單位GDP能耗下降約為19.06%（具體數據尚未公示），全國化學需氧量排放量和二氧化硫排放量分別下降12.45%、14.29%，基本完成或超額完成“十一五”規劃綱要確定的目標[3]。

2.3我國的新能源與可再生能源發展情況

近年來，我國新能源和可再生能源發展迅速。在太陽能利用方面，據權威機構統計，2010年我國光伏產品總產量為8GW，占世界總產量的50％，世界第一。在水電方面，2009年我國水電站總裝機容量可以達到500萬千瓦，水電裝機容量世界第一。在核能利用方面，截至2010年7月，全國核電總核準規模達到3270萬千瓦，在建規模達到2540萬千瓦。在風能利用方面，據初步統計，2010年我國風電新增裝機超過1600萬千瓦，累計裝機超過4000萬千瓦，世界第一。在地熱能利用方面，截至2009年底，我國地熱直接利用總裝機容量達到3688MWt，居世界第一，年直接利用量12865GWh，分別比2004年高出20.70％和19.3％，發展速度較快[4]。

3 我國發展低碳經濟面臨的挑戰

發展低碳經濟是一項系統工程挑戰，從我國目前的情況看，向低碳經濟轉型還有很長一段路要走。近期，我國發展低碳經濟主要面臨以下挑戰：

3.1我國居民的消費模式對發展低碳經濟的挑戰

改革開放以來，我國經濟取得了巨大發展，人均收入迅速增加。2010年我國農村居民人均純收入達到5919元，城鎮居民人均可支配收入達到19109元。人均收入的顯著增加，提高了人們的生活水平，豐富了人們的消費內容。但目前我國仍然沒有建立起生態化的消費模式，“便利消費”、“面子消費”、“奢侈消費”隨處可見。比如有些人為圖一時方便，使用一次性木筷，一次性塑料袋；有些人為了顯富、攀比，購買寶馬、SUV等大排量汽車；有些人平時不注意節約水電、糧食等。

3.2我國目前所處的經濟發展階段對發展低碳經濟的挑戰

目前，我國正處于工業化、現代化的快速發展階段，以重化工業為主導的產業模式會造成能源需求和二氧化碳等溫室氣體排放的不斷增長。此外，我國作為世界上最大的發展中國家，擁有世界1/5的人口，由于現代化尚未實現，發展仍是目前的首要任務，經濟的發展離不開能源，但我國能源結構中煤炭比重過高，而相對清潔的油氣比例較低，“高碳”特征明顯。

3.3我國目前的產業發展水平對發展低碳經濟的挑戰

2005年以后我國三個產業的比重基本穩定在1∶5∶4，這樣的產業結構嚴重不合理：農業基礎薄弱，嚴重制約現代化進程；工業未能對農業提供應有的技術改造和服務；第三產業發展水平嚴重滯后，對第一、第二產業的制約作用突出。目前西方發達國家第三產業比重大多保持在70%，許多發展中國家也在50%左右，而我國的第三產業比重僅為40%甚至更低[5]。我國經濟發展過度依賴能耗高的第二產業，而第三產業比重較低，對低碳經濟的發展形成了重大挑戰。

3.4我國的資源稟賦對發展低碳經濟的挑戰

在我國已探明的能源儲量中，煤炭占94%，石油占5.4%，天然氣占0.6%，這種“富煤、少氣、缺油”的資源特點，使我國以煤為主的能源消費結構在有限的時間內很難發生根本性改變。雖然我國也在努力促進能源供給的多樣化發展挑戰，但近年來隨著國際油氣價格的攀升以及我國經濟的飛速發展，煤炭在能源消費中的比重又有回升的勢頭，2005年煤炭在能源消費中的比重高達70.8%，2008年為70.3%，2009年為70.4%。煤炭消費比重大，二氧化碳排放強度高，對發展低碳經濟形成了嚴峻的挑戰。

3.5我國低碳技術落后對發展低碳經濟的挑戰

未來，低碳技術將成為國家核心競爭力的一個標志——誰掌握了先進的低碳技術，誰就擁有了核心競爭力[6]。低碳技術涉及電力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部門以及在可再生能源及新能源、煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發、二氧化碳捕獲與埋存等領域開發的有效控制溫室氣體排放的新技術[7]。我國是發展中國家，低碳技術落后、技術研發能力有限是發展低碳經濟的最大瓶頸。發達國家由于擔心轉讓先進技術會影響其國內產品競爭力，使《聯合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》要求發達國家向發展中國家轉讓先進低碳技術的規定幾乎成為一紙空文，許多關鍵的低碳技術還是要靠發展中國家自主研發。目前，我國在低碳技術的研發方面仍處于起步階段，還沒有完善的政策支持體系和穩定的政府投入機制。

4 我國低碳經濟的發展思路

國際社會發展低碳經濟的經驗表明，不同的國家發展低碳經濟應當采用不同的方法。我國發展低碳經濟應當選擇一條適合國情的道路，具體來說：

4.1提高低碳認識，倡導低碳消費

從政府方面考慮，首先通過設立低碳頻道、創建低碳雜志等手段廣泛宣傳低碳經濟的概念、內涵、意義等，提高全社會的低碳意識；其次要在全社會提倡合理消費、適度消費、節約消費、協調消費；最后通過采用政策傾斜的方式，積極推廣非化石能源的利用。從企業角度出發，企業應積極研發、利用低碳技術，尋求節能減排的新途徑。從個人角度講，一是要少開私家車，多走路，多騎自行車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，拒絕過度包裝，盡量減少消費品的不必要替換。只有讓“低碳”成為全社會的共識和自覺行動，低碳經濟才能有所發展。

4.2大力發展循環經濟，以循環經濟推進節能減排

所謂循環經濟是指在人、自然資源和科學技術的大系統內，在資源投入、企業生產、產品消費及其廢棄的全過程中，把傳統的依賴資源消耗的線形增長的經濟，轉變為依靠生態型資源循環來發展的經濟[8]。發展循環經濟挑戰，既能緩解能源緊缺問題，也能減輕環境壓力。我國傳統的工業生產模式是“資源——生產——消費——廢棄物排放”的單向線型經濟，這種模式在創造社會財富的同時會消耗大量的資源并會產生嚴重污染cssci期刊目錄。而循環經濟是一個“資源——產品——消費——再生資源”的閉環反饋式流程，可以實現“排除廢物——凈化環境——利用廢物”的過程，達到“最佳生產，最適消費，最少廢棄”[9]。我們必須根據我國處于工業化中后期的現狀，大力發展循環經濟，進而促進低碳經濟的發展。

4.3優化產業結構，著力構建三個產業并重的低碳產業體系

第一產業和第三產業總體上屬于低碳產業，第二產業則屬于高碳產業。優化產業結構就是要促進三個產業的協調發展，形成現代產業體系[10]。首先，要大力發展生態農業，減少化肥和農藥的使用，維持農業系統的生態平衡，循環利用各種物質要素，以期用盡可能少的投入獲得盡可能多的產出，從而達到環境保護和提高經濟效益的雙重目的；其次要積極促進信息化和工業化的融合，促使產業升級，逐步淘汰高投入、高能耗、高污染、低效益的企業，推進產業和產品向利潤曲線兩端延伸；最后要大力發展第三產業，特別是新興產業，提高服務業在國民經濟中的比重。第三產業本身就是發展低碳經濟的重要突破口，我國應重點支持服務業的關鍵領域和薄弱環節，以促進我國低碳經濟的發展。

4.4發展低碳能源，優化能源結構

低碳能源包括兩類：一類是清潔能源，比如核能等，另一類是可再生能源，像風能、太陽能等。我國能源消費構成中煤炭比例過高，如果不改變對煤炭過分依賴的能源消費特點，就很難談發展低碳經濟。低碳能源對解決我國資源短缺、減少溫室氣體排放具有重大意義。相關資料顯示，我國擁有豐富的風能、氫能、生物質能、海洋能等資源，但這些能源并沒有得到較好的利用。發展低碳經濟，必須要集中力量發展風能、太陽能、生物質能、地熱能、潮汐能以及核能等低碳能源挑戰，大力推進西氣東輸等項目的建設，按照以新能源代替傳統能源，以優勢能源代替稀缺能源、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國能源結構中的比重，優化能源結構。

4.5加強低碳技術的研發

節能減排、提高能效、開發低碳能源以及低碳產業的形成等最終都依賴于低碳技術。對我國而言，通過研發或者購買先進的低碳技術是發展低碳經濟的關鍵。目前，我國需要獲得的低碳技術主要包括：煤炭洗選技術，煙氣凈化技術，可再生能源、先進核能技術，碳捕集和碳封存技術，替代技術，新材料技術等等。從國內低碳技術發展現狀來看，短期內我國政府應把主要精力放在節能和提高能源利用效率的技術上，并逐步形成穩定的政策支持系統和完善的投入機制；從長遠考慮，我國應逐漸形成自己的低碳能源體系。

5 小結

發展低碳經濟是我國轉變經濟發展觀念、創新經濟發展模式、破解經濟發展難題、提高經濟發展質量的重要途徑。我國應廣泛借鑒國際經驗并根據我國的基本國情，通過提高對低碳認識，倡導低碳消費；大力發展循環經濟；優化產業結構；優化能源結構；加強低碳技術的研發等手段促進低碳經濟的發展，實現我國由“高碳”到“低碳”的轉變，并最終實現社會、人與自然和諧發展。

參考文獻

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第6篇：化學與能源開發論文范文

關鍵詞：生態建筑；綠色建筑標準；ESGB

1 概述

本世紀60年代以來，工業化國家不斷發生類似于倫敦煙霧事件、洛杉磯光化學污染之類的嚴重公害，人們越來越感到生活在一個不健康的環境中。為此，美國建筑師保羅·索勒瑞提出了生態建筑的新理念。隨后，美國建筑師伊安·麥克哈格著《設計結合自然》一書，生態建筑學由此正式誕生。1990年世界首個綠色建筑標準在英國，隨后美國創建綠色建筑協會，香港，臺灣，加拿大也相繼推出自己的綠色建筑標準。

綠色建筑在能源和資源的消耗最經濟合理，對環境影響也最小，還可以滿足人們生理和心理的需求。現在雖然人們的環保意識在加強，對綠色建筑的關注也大大多于以前，但綠色建筑的標準還是值得探討的問題。

2 英國綠色建筑標準體系

世界上第一個綠色建筑體系起源于英國，經過多年的完善和發展，將國際條約和國內法有機聯系形成了一套相當完備的綠色建筑相關政策法規體系。其中，英國建筑業的指導法規是《建筑法規》，為建筑的節能性能，可再生能源利用和碳減排等方面規定了最低性能標準。另外，《建筑能效法規》是英國政府為了促進建筑能效標識而制定的重要法規，為了大力推廣綠色建筑英國政府實施了建筑能效標識等有效舉措。綠色建筑政策法規的推行為綠色建筑產業的發展提供了有力的保障：明確各方監管責任，利用公共財政建立長效而實際的節能激勵機制；關心民生，以家庭為單位促進住宅節能；借助政府力量推動發展，引導市場。

英國現在除了有關建筑節能政策法規中強制要求執行的標準及建筑標準的強制要求外，還有由不同組織獨立開發的各種綠色建筑評價體系共同構成了英國綠色建筑市場的現行評價體系。

3 日本綠色建筑標準體系

日本是一個資源極度匱乏的國家，二戰后經濟飛速發展，又受到兩次石油危機的沖擊，因此現在能源和環境問題日益突出。日本節能綜合管理體制是由政府中央機構統一領導節能管理實施，企業有計劃的自主配合節能管理及實施，節能中心為節能提出專業支援來共同完成的。節能中心對全國節能狀況進行調查研究，分析整理數據再對政府的節能政策提出建議并負責具體落實政府的節能政策與法規并進行專業咨詢及宣傳工作。

日本綠色建筑標準體系是隨著社會進程發展逐步建立的：在第一次石油危機期間，日本針對能源匱乏的狀況提出了“陽光計劃節能”；1979年日本在第二次石油危機背景下出臺的《能源合理利用發》是基本節能政策框架；20世紀90年代初，日本將節能和新能源開發技術結合，提出了“新陽光計劃”；在2002年日本政府從可持續發展觀點出發，改進原有環境性能的評價體系——CASBEE，明確了評價理念，豐富了綠色建筑評價體系的評價方式。

2008年，日本提出國家中長期節能戰略——“美麗地球50”規劃，提出了數十項關鍵技術研發。政府除了優惠貸款，減免稅收等資金支持外，還建立了鮮明的懲罰制度即“領跑者”制度，要求企業按“領跑者”能效標準該曬能效，提高現有產品的能效水平，否則受到罰款，甚至勸退出市場等。這樣良好的獎懲制度推動了技術的研發，使高能效產品相繼上市，讓CASBEE的推行暢通無阻，形成良性循環。在一個節能環保觀念極重的國家中，日本學生從小就接受節能環保教育，媒體也經常發起環保方面的議題與活動。

4 綠色建筑體系在我國的發展和困境

多年來，我國民眾一直持有“地大物博”的思想，前20年我國經濟飛速發展，人們忽視了環境問題走的是“先污染，后治理”的發展道路，因此人民的環保意思及其淡薄，但作為有13億人口的能源消耗打過，面對當今世界能源緊缺的狀況，加大節能環保的宣傳迫在眉睫。

我國節能政策法律方面建設起步較晚，在制度執行上也存在問題，我國綠色建筑制度的唯一執行手段是政府提出的執行命令。1986年8月頒布了第一部建筑節能設計標準——《民用建筑節能設計標準[采暖居住部分]》，才使我國節能工作走上法制化軌道，接著在2000年頒布的《民用建筑節能管理規定》中第一次從法律法規的層面確定了建筑基本的行政主管機關，直到2006年頒布ESGB，我國才初步完成了建筑節能的政策體系建設。

ESGB雖然頒布，但并非強制性標準，市場應用情況并不理想。經濟上，國家對節能建筑從建造，銷售到使用均無任何經濟激勵政策；技術上，盡管在某些單一技術方面接近國際水平，但節能技術研究還沒能建立相應的評價標準并制度化，規范化；協作機制上還存在專業分割，這對于整合技術研究成果是百害而無一利。因為沒有同意的節能技術標準，所以在某些方面阻礙了ESGB的可操作性，也造成了對節能建筑設計缺乏專業性指導使建筑更科學的節能，因此間接影響了ESGB在市場的推廣，在加上我國幅員遼闊，各地氣候各不相同，使得綠色建筑的推行方式仍然在摸索中。

5 結語

通過與英國和日本的對比，我們應該通過政府和企業兩個層面進行綠色建筑及節能政策的宣傳，不斷提高民眾對綠色建筑理念的認識；加快制定更具實際操作的標準與規章，建立能效表彰制度；制定科學合理并且獎懲制度相結合的政策，以此來取代單一死板的行政命令的推廣模式；并且完善相應的監管體系，定期檢查其政策的落實情況。由于我國基本國情與西方國家有所不同，應當因地制宜，形成政府主導，市場推動，及第三方機構協動的綠色建筑發展模式。

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第7篇：化學與能源開發論文范文

論文關鍵詞 民族區域自治地方 城市發展 生態化轉型

生態化轉型是當今城市化發展的趨勢，也是實現城市跨越式發展的戰略保障。生態化轉型的主要目標是實現城市土地空間開發從占用土地的外延擴張為主，轉向調整優化空間結構為主的有效轉變，以生態資源承載能力和環境容量為基點，最終實現人口、經濟、資源環境的均衡循環發展。呼和浩特作為重要的區域發展規劃的引領者，既擁有著時代賦予的發展提升之空間資源，也急需區域發展規劃與區域協調發展的生態化轉型。實質可行的生態化轉型既能提升首府城市的戰略地位，也可有效改變當下突出的人口、經濟與資源環境的發展不均衡格局，保證該區域具有足夠的生態環境承載力，有效實現區域經濟、社會、環境的可持續發展。

一、呼和浩特城市空間拓展戰略分析：適當高密度，避免過度平面蔓延式

依據呼和浩特市國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要的精神，呼和浩特堅持有序擴張，優化城市空間結構的發展戰略思想，將城區空間拓展布局定位為：“東優、南拓、中興、西聯”的規劃格局：（1）東優，即在東二環區塊作為呼市城市功能拓展實驗區，推進精品區建設。依據呼和浩特市新區發展策略，對于新華大街東延伸段進行高標準、可循環利用的建設與改造，加速推進呼市客車東站交通樞紐區、如意總部基地、空港物流區、大學園區和濱河新區規劃實施，力求建成體系完備、環境優美、生態和諧的多樣化新興城區生活圈。（2）南拓，產業發展向南延伸，全力建成新興環境友好型、資源循環型工業化新區。以呼市盛樂園區、如意開發區為基點，依托“工業發展、產業轉型、科技新城”的規劃，呼市南部工業園區建設成為工業化程度高、新興產業群密集、城市配套基礎設施完善的生態型產業鏈框架；加速推進托克托產業園區及清水河產業群發展的有機融合，努力形成呼包鄂重化工產業基地，全面形成自治區級產業發展示范基地。（3）中興，即依據呼和浩特未來城市發展的遠景規劃要求，繼續加大中心城區基礎設施建設投入力度，繼續提高中心城區多樣化性能、服務檔次及服務能力，使得中心城區個性化、特色化文化服務得到全面提升。針對多民族文化發展區，多維度商業發展區，特色化、優勢化體育發展區以及快速多能的金融及行政服務中心的全面規劃建設要求，繼續推進相關配套設施建設，加力推進建設效率，切實提升城市化服務水平及服務能力。加速推進兼具現代化、民族化特色首府城市的形成，著力提高城市本身的文化內涵及民族特色。按照東西貫通、南北呼應的首府城市發展理念，努力形成以新華大街、成吉思汗大街、二環路、錫林路、通道街和大南大北街等作為城市特色精品區域，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廣區域。在繼續提高中山路商業中心的區位優勢的同時，要努力建成并著力完善東西南北新建城區的商業中心及配套設施建設。（4）西聯，即以呼市西部金川開發區、金山開發區以及裕隆等地的全面協調發展，努力形成以制造裝備業、節能型產業研發為主體的生態型工業園區。隨著城市化進程的不斷擴展和向外延伸，造成了所在區域的水系安全受到嚴重威脅，地下水位不斷下降，動物群落及生物多樣性退化，環境破壞及生態危機在所難免。這種水系、土地、綠地和生態系統的結構四分五裂現象在生態學上稱之為景觀破碎，它導致生態承載力下降、生態系統結構和功能退化、生態代謝過程失調，最終影響到城市的生態服務功能，包括城市氣候、水文系統和生物多樣性的變化。

城市化無序擴展的實質是區域性資源環境的過度汲取與戰略錯位，它是一個城市群在違背科學發展、違背自然規律，而對資源環境的超負荷開發與利用的必然結果。這里存在兩種自相矛盾的循環系統：其一，城市的發展與拓展需要源源不斷的各種物資、資源及其多種固化的資源型產品。其中，只有少數部分能升格為城市及市民所需的有價物品，其余大部分以污水、垃圾、有害氣體等方式對水系系統、空氣環境和土壤資源造成更為嚴重的污染效應，這種輸入遠遠大于輸出的現象即所謂生態滯留；其二，資源耗竭與生態修復的不對稱問題。城市及市民從自然界索取了自身所需的各類資源，但用于修復、保護與恢復的生態投入很少，這使得自然系統的持續供給能力明顯弱化，導致了城市發展與資源持續減少的惡性循環。可見，城市快速發展與無序擴張不可避免地加劇自然資源的加速衰竭，違背了自然界本身的新陳代謝的規律與自我發展的平衡。不難看出，呼和浩特城市空間規劃將二環以東地區、呼南工業新城和托清重化工業城以及西部的金川、金山、裕隆等地域都納入到了未來城市擴容區域，可謂是布局全面，規模超前，城市空間發展區域平面蔓延式的特點明顯。然而，城市空間發展區域平面蔓延式的后果也是顯而易見的，即造成對外向拓展區域土地資源的爭奪、自然資源的汲取以及環境生態的破壞污染。這種城市發展模式導致城市空間布局向外延伸，居住密度極低，公交系統幾乎無法良性運轉，并且導致“現代城市建立起了一種依賴垃圾填埋和依賴汽車的城市文化”。基于城市可持續發展及生態承載力的考慮，呼和浩特城市空間的拓展理應堅持適當高密度發展、實現中心城區的生態化轉型。適當高密度發展，即在已形成城區，鼓勵高層建筑及高密度的土地空間使用做法，注重對城市外圍拓展環境敏感區造成新的開發壓力。主城區的生態化轉型即通過更新現狀建筑、工廠與交通系統，可有效改善城市居住環境，促進首府城市不斷向生態化轉型。

二、呼和浩特城鎮群一體化發展戰略分析：城鎮共存互補，避免區域功能疊加與重復

呼和浩特城鎮群一體化發展將依托“一核雙圈”的戰略布局，逐步向外延伸，以中心鎮和重點鎮為重點，堅持特色辦鎮、科學安排，爭取做到城鎮之間的優勢互補、互動發展、統籌協調發展。“一核”即二環路以內的城市核心區，“雙圈”即以武川縣、托克托縣、清水河縣、和林格爾縣、土默特左旗等5個旗縣所在地為節點、以50公里為半徑的半小時經濟圈和半小時城鎮圈，是典型的城鄉結合部。呼和浩特把“一核雙圈”放到呼包鄂一體化發展格局中謀劃，進行三個層次城鎮圈的總體規劃：即二環路以內的城市核心區和中心服務區、二環路與三環路之間的組團式發展區、三環路以外的衛星城區。根據城市發展戰略規劃的要求，“一核雙圈”發展戰略還將分步向外延伸，加速形成主城區與特色鎮（縣）的一體化發展格局。“十二五”期間，呼和浩特將依托哈素海旅游度假區，建設具有草原文化特色和敕勒川區域特色的察素齊鎮。在托克托重工業基地，建設為工業園區提供配套完善服務的具有古云色的雙河鎮。在盛樂生態食品加工基地，建設具有盛樂文化底蘊的和林格爾城關鎮。繼續堅持向北發展戰略，打造具有北魏重鎮特點的武川縣可鎮。繼續打造具有獨特建筑特點的清水河縣城關鎮。繼續加快首府周圍城鎮基礎設施投入與建設，強化特色城鎮的公共服務體系及能力，加強城鎮居住環境和特色服務能力。依據整體安排和科學規劃原則，繼續提升和完善老城鎮體系，高要求加快新城鎮建設。努力建成職能各異、優勢明顯的畢克齊、五申、喇嘛灣等八個特色鎮和臺閣牧、古城、西烏蘭不浪、榆林等十個重點鎮。呼和浩特城鎮群一體化發展以“一核雙圈”為戰略依托，以城市核心區——功能拓展區——周圍衛星城市為發展目標，突出了全面布局、優勢互補、功能各異的城市發展理念。然而，呼和浩特城鎮群一體化發展突出了傳統優勢產業區域發展的重要地位，對于新興綠色或生態能源產業區域的規劃未能具體化，短期之內也很難形成可持續發展或循環發展的生態產業鏈或生態產業區域。以重點產業發展為例，武川縣將建材、金屬采選冶煉、農畜產品加業為主，和林格爾縣以乳品、食品、飲品、藥品、石材、電力為主，托克托縣以電力、化工、生物制藥、冶金為主，清水河縣以建材、化工、金屬鎂、能源開發為主，土默特左旗以乳產業、化工、電力、物流以及裝備制造業為主的產業化趨勢。應當說，呼和浩特城鎮群發展主要以經濟效益見效快、易受地理及資源存量約束的建材、化工、電力等產業為主，主要區域間產業布局及產業功能疊加與重復現象較為普遍，這樣極易造成區域內各功能區的過度開發與惡性競爭，一個以主城區與區域城鎮和鄉村聯系緊密、功能互補和環境友好的生態經濟系統并未形成。

呼和浩特城鎮群一體化發展理應是積極擺脫傳統經濟發展方式，以生態化轉型或是建設生態經濟為主旨，而所謂生態化轉型或生態化經濟并非是單一的生態或環境層級的概念。以往經濟發展并未有效擺脫封閉或半封閉的資源依托型經濟發展模式，規模小、效益低及污染重是突出特點；城市傳統工業嚴重依賴于對自然資源的粗放開發與過度利用，可持續利用及循環發展能力極為軟弱。而生態經濟是一種集自給、共榮和可持續發展為一體的新興經濟發展形態，是物態、事態、生態和人態的完美融合與和諧共存。循環經濟是依托系統生態原理和可持續發展規律發展起來的，具有較高的資源循環代謝系統、完備的系統耦合結構及整體，是一種兼具協同、循環、自生功能的網絡型及進化型的復合生態經濟。它的循環不僅是廢棄物循環（廢棄物循環僅屬于產業生態的小循環），還包括社會生態的中循環和自然生態的大循環。其中，社會生態的中循環包括規劃、管理、研究、教育、消費等，自然生態的大循環包括水、土、氣、生、礦等生態因子從搖籃到墳墓再到搖籃的全代謝過程。循環經濟的循環是物質循環、能量更新、信息反饋、空間和諧、時間連貫、資金流通以及人力進化過程的生態循環。呼和浩特城鎮群一體化發展理應是堅持區域間聯合協調開發、功能區間共生共榮互補、物態、生態和人態因素和諧共存的生態化開放系統，以求實現首府經濟社會生態的可持續發展的戰略目標。

三、呼和浩特城市產業集群發展戰略分析：特色與優勢并舉，產業實現生態轉型

目前，呼和浩特將城市產業集群發展戰略定位為：特色與優勢項目并舉，著力打造新能源產業群。“十二五”期間，呼和浩特將全力打造盛樂—如意南區、托電—清水河園區、金川—金山—裕隆園區、金橋工業園區四大工業集中區，重點發展以乳業、電力及能源、新型煤化工和石油化工產以及裝備制造產業集群等四大優先發展產業基地：（1）乳業為基點的綠色食品加工產業集群。繼續保持并做品經濟的生產規模的同時，繼續強化伊利、蒙牛等優勢企業和知名品牌，加速推進高品質液體乳和嬰幼兒乳粉生產，繼續開發低碳環保類產品和優勢乳制品品牌。繼續擴大綠色環保性產業的招商引資力度，努力形成乳品、糧食、肉品加工以及啤酒飲料為基點的首府城市食品工業體系，并努力培育國家級畜牧業示范基地及綠色食品產業生產基地。（2）電力及能源綜合利用產業集群。建成托電五期、托電自備二期、清水河華潤電廠、和林華能電廠等電源點項目。加快發展城市熱電聯產和旗縣備壓機組。依托高鋁粉煤灰的資源優勢，擴大氧化鋁和電解鋁生產規模，加快發展高性能鋁合金及其深加工產品、廢物回收利用產品，延伸產業鏈條。（3）加強泛呼包鄂區域資源配置的對接與協調，大力發展新型煤化工產業，建設煤制天然氣、煤制苯胺等重點煤化工項目，打造煤氣化、液化、焦化等延伸加工循環產業鏈，煤制天然氣達到40億立方米以上，煤制苯胺達到30萬噸。擴大煉油生產能力，大力開發石油化工下游產品。同時，加快培育風電、光能、新材料產業、生物產業以及信息產業。

呼和浩特城市產業集群發展戰略頗具宏觀性與現實性，具有產生經濟效益與規模效益的戰略可行性。預計，“十二五”期末，盛樂—如意南區、托電—清水河園區、金川—金山—裕隆園區、金橋工業園區四大工業集中區的電力、化工、石油及裝備制造業產值規模達到4000億元。呼和浩特城市發展以電力及能源、煤化工和石油化工產以及裝備制造等為支柱產業，而這些領域取得的經濟成就往往代價也是巨大的，而新興清潔能源、綠色產業的比重并不在一個合理位置上，體現出產業結構不合理、經濟產能失平衡的趨勢，從長遠看，這并不符合城市產業生態化轉型的戰略初衷與方向。城市產業應當是體現生態文明主旨與先進生產力發展方向的生態產業，是能夠形成強大示范效應的龍頭產業。呼和浩特城市產業集群發展應在全面客觀地認清城市產業現狀的前提上，立足于全國甚至全球市場和生態化、現代化的發展趨勢，高起點、高標準、科學設計城市產業集群及其發展體系。要以生態型的示范產業園區為模塊，建設以高科技產業為主導、以循環經濟為特色的生態化現代工業體系，同時切實發展教育、文化、信息、旅游、醫療、物流、房地產等產業。要建立生態產品研發、設計、營銷中心，積極實施現有產業的升級和改造，逐步實現產業的生態化轉型，切實提高生態產業在GDP中的比重。

第8篇：化學與能源開發論文范文

關鍵詞：低碳經濟；3E系統；系統仿真；產業結構；能源結構；系統動力學；污染物排放；環境承載能力；可持續發展

中圖分類號：F206 文獻標識碼：A 文章編號：1007-2101（2013）05-0084-06

全球氣候變暖對人類生存和發展的嚴峻挑戰是“低碳經濟”提出的大背景。隨著全球人口和經濟規模的不斷增長，能源使用帶來的環境問題及其誘因不斷地為人們所認識，不止是煙霧、光化學煙霧和酸雨等的危害，大氣中二氧化碳（CO2）濃度升高帶來的全球氣候變化也已被確認為不爭的事實。中國作為一個能源生產和消費大國，如何保持能源、經濟和環境協調可持續發展是擺在我國面前的一項重大戰略課題。我國能源—經濟—環境系統總體協調程度比較低，能源、環境、經濟三者之間的矛盾比較突出。從能源結構上看，我國的一次能源儲量、能源生產和能源消費間的結構性矛盾，隨著中國工業化進程和城市化進程的推進越來越突出，國內石油和天然氣的生產供需缺口越來越大，使我國日漸成為石油天然氣的進口大國。從產業結構看，我國的產業結構呈現出以工業，尤其是以碳基為主的重工業化的突出特點。從生態環境看，以化石能源為主的傳統能源結構導致能源生產和消費中排放大量的煙塵、廢水以及固體廢物等污染物引發環境質量的急劇惡化，由能源消費結構和方式造成的嚴重環境污染帶來的經濟損失占GDP的2%～3%。鑒于我國能源—經濟—環境系統發展中存在的這些問題，迫切要求對經濟增長方式、能源開發利用、環境保護等可持續發展問題進行科學研究，制定切實可行的經濟發展規劃、能源替代戰略、環境保護措施，為能源—經濟—環境系統提供理論支持。

一、文獻綜述

近年來，越來越多的學者意識到能源、經濟以及環境之間的相互作用對于解決能源問題的重要影響，開始將三者結合起來綜合考慮能源問題，從而形成了3E系統理論的研究框架，并取得大量的理論與實踐成果。能源問題的研究涉及多個學科領域，不同專業的學者選擇了不同的研究視角與方法，得到的結論也有所差別，然而，他們的研究大多使用數量經濟學、系統工程以及運籌學的方法對能源、環境、經濟三者之間的關系和內部規律進行定量分析。

日本長岡理工大學從3E的理論框架出發提出了3Es-Model，模型描述了能源、環境和宏觀經濟之間的數量關系，可以在給定節能、碳稅、促進能效等減排方案的條件下，預測經濟、能源、環境三者的發展趨勢，為決策者制定相關政策提供參考。國外的一些學者和機構深入研究了能源問題與可持續發展的能源—經濟—環境3E體系，例如，聯合國開發計劃署、世界能源理事會以及聯合國可持續發展委員會等國際機構都曾經以可持續發展理論為指導，對世界面臨的能源現狀、發展趨勢以及能源與經濟、社會、環境的協調發展等問題進行了深入的分析和討論。

隨著我國經濟的發展，相關政府部門也意識到了能源、經濟、環境協調發展對我國實現可持續發展的重要意義。1984年，原國家計委和國務院能源辦公室牽頭，組織了我國相關領域近70名專家，花費五年的時間，完成了我國“廣義能源效率戰略工程”項目的研究，這是我國首次組織如此多的科研人員探討能源、經濟、環境三者間的協調發展問題。萬紅飛等人（2000）在John Byrme研究的基礎上，分析了能源、環境、經濟三者之間的關系，并選擇二氧化碳和二氧化硫的排放量作為主要指標，構建了能源、經濟、環境三者的關聯模型。王俊峰（2000）的研究首先探討了自然資源與經濟、人口、環境之間的關系以及3E系統內各子系統之間的矛盾規律，并在此指導下提出了能源結構優化的原理和計算方法。遲春潔從3E系統的角度來研究能源安全問題。可見，國內外的眾多學者對能源—經濟—環境系統從多個角度進行了有益探索，取得了大量的理論成果，對緩解和解決我國的能源、經濟、環境問題具有重要意義。

二、能源-經濟-環境系統構建

（一）能源—經濟—環境系統的界定

能源—經濟—環境系統是指在社會、經濟、文化、生態背景下，各種系統要素有機結合在一起所形成的能源—經濟—環境復合系統，該系統包含若干個子系統，這些子系統分別擁有不同的屬性。在能源—經濟—環境系統內部，子系統是相互作用、互為影響的，系統內部也同時和系統外部的環境發生著交換關系，可以表示為：

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

公式（1）中Sm表示第m個子系統；Ei、Ci、Fi分別表示第i個子系統的要素、結構和功能；Rel是系統的關聯集合，是能源—經濟—環境系統（MSIS）的相關關系集，Rel包括了能源—經濟—環境系統各個子系統之間的關聯關系、各個子系統內部要素之間的關聯關系，以及能源—經濟—環境系統（MSIS）與國民經濟可持續發展系統之間的關聯關系；O是能源—經濟—環境系統的系統目標集；Rst是系統的限制約束集；T、L分別為時間向量、空間向量；m是子系統的數目。

（二）能源-經濟-環境系統的構成

根據系統的層次性，將能源—經濟—環境系統分解為經濟驅動子系統、能源支持子系統、環境承載子系統、社會發展子系統和政策調控子系統五個子系統。每一個子系統內部又包含著若干要素，各要素在系統運行中分別發揮著不同作用。能源—經濟—環境系統并不是一個封閉的系統，在分析時不能離開國民經濟這個大系統去分析，必須考慮整個系統各環節之間、系統與國民經濟各部門之間的相互關系。能源系統與環境、技術水平和生態系統有密切關系，在當前資源、環境與發展之間矛盾日益突出的情況下，能源—經濟—環境系統承載著經濟增長、能源利用和環境保護的多重壓力。研究系統時必須統籌考慮能源與社會經濟、技術、環境等諸多因素，不僅研究各因素之間的相互聯系、相互依存、相互制約，而且要將其形成的有機整體作為一個完整的、處于運動變化中的大系統。

三、能源—經濟—環境系統因果關系分析

本文引入系統動力學（System Dynamics簡稱“SD”）來描述能源—經濟—環境系統各子系統間的因果關系。因果關系是系統動力學方法建模的基礎，是對能源—經濟—環境系統要素與關系的一種真實寫照。

（一）因果關系的總體描述

整個系統中，經濟驅動子系統對整個系統的發展起推動作用，能源支持子系統起支持作用，環境承載子系統起緩沖作用，社會發展子系統起能動作用，政策調控子系統起引導、管理和監督的作用。整個系統協調、有序的運行，通過系統內各要素的相互作用和配置使系統實現最優。這就要求首先必須要建立可靠、安全、穩定的能源供應保障體系，能源發展必須和經濟發展、資源開發利用、生態保護相適應，相協調。其中，資源開發利用主要包括資源的進一步勘探開發、資源利用技術的進步、利用效率的提高、發展和利用替代能源、利用進口資源等。能源增長必須維持在資源承載能力內，在能源發展的同時，自然資源基礎得到維持和加強，對可再生資源利用的前提是不破壞其再生機制。能源發展對環境改變要在環境承載極限內同步進行能源建設與環境保護，恢復并維護好自然生態系統的良性循環。通過國家政策、法律、法規和市場機制等有效調控，弱化甚至消除系統內各子系統間的消極影響，充分利用和促進系統內各子系統間的積極關系，實現系統的良性循環。根據以上描述，能源—經濟—環境系統各子系統關系如圖1所示。

（二）因果關系涉及的宏觀變量

能源—經濟—環境系統模型的建立涉及的因素很多，對這些因素加以分析將成為構建能源-經濟-環境系統模型的基礎。在建立能源—經濟—環境系統因果關系模型的過程中，可分別以各子系統的發展為主線來確定系統模型涉及的變量。能源—經濟—環境系統模型涉及的主要變量有以下幾個方面：

1. 經濟驅動子系統涉及的變量。經濟驅動子系統涉及的變量主要包括：GDP、第一產業增加值、第二產業增加值、第三產業增加值、工業增加值、資本形成總額、人均社會消費品零售額、貨物與服務凈出口、財政收入、國內旅游收入、外商直接投資、城鄉居民人均可支配收入、最終消費支出、固定資本形成總額等。

2. 能源支持子系統涉及的變量。能源支持子系統涉及的變量主要包括：能源生產總量、能源消費總量、煤炭生產量、煤炭消費量、石油生產量、石油消費量、天然氣生產量、天然氣消費量、單位GDP能耗、單位工業增加值能耗、能源加工轉換效率、儲采比、能源消費彈性系數、能源生產彈性系數等。

3. 環境承載子系統涉及的變量。環境承載子系統涉及的變量主要包括：二氧化硫（SO2）排放量、二氧化碳（CO2）排放量、廢水排放量、工業廢水排放量、工業廢水排放達標率、工業煙塵排放量、工業煙塵排放達標率、工業粉塵排放量、工業粉塵排放達標率、工業固體廢物產生量、工業固體廢物處置量等。

4.社會發展子系統涉及的變量。社會發展子系統技術模塊涉及的變量主要包括：科學家和工程師數、研究與試驗發展經費支出、技術市場成交額、人才密度指數、R&D經費支出占GDP比重、科技活動經費籌集總額等；人口模塊主要包括：人口總量、出生率、死亡率、自然增長率、人口增加數、人口減少數、遷出人口、遷入人口、就業人員、第一產業就業人員、第二產業就業人員、第三產業就業人員等。

5. 政策調控子系統涉及的變量。政策調控子系統涉及的變量主要包括一些政策性參數：環保投資、科技投資、科技投資比例、環保投資比例、第一產業投資比例、第二產業投資比例、第三產業投資比例工業固體廢物綜合利用率、工業環境污染治理投資總額、工業污染治理投資等。

（三）因果反饋回路分析

系統的行為模式與特性主要取決于其內部的動態結構與反饋機制[7]。本文在系統綜合分析的基礎上，確定系統的結構層次，結合整個系統自身的結構特點，在確定了各子系統的層次結構之后，建立的能源—經濟—環境系統因果反饋回路，如圖2所示。

四、系統仿真與預測

（一）系統仿真

本文運用系統動力學方法對能源—經濟—環境系統進行仿真和預測。系統動力學是處理信息反饋系統的動態行為的方法論。作為其研究對象的實際系統一般都是高階次、非線性、多重反饋的復雜系統。它把研究對象劃分為若干子系統，并且建立起各個子系統之間的因果關系網絡，立足于整體以及整體之間的關系研究。系統動力學的研究方法是建立計算機仿真模型——流圖和構造方程式，進行仿真試驗，由此來驗證模型的有效性，從而為戰略與決策的制定提供依據。被稱為“政策實驗室”。本文即運用系統動力學將能源—經濟—環境系統劃分為五大子系統，分析系統結構與行為模式之間的關系，以采取相應的策略調整系統結構，起到干預和控制系統，改善系統行為模式的作用。

本文以河北省為例對能源—經濟—環境系統SD模型的檢驗，選取了模型回路中重要指標，GDP、能源消費量、人口數量和污染物排放量等進行仿真值和實際值的比較，來檢驗模型與河北省能源—經濟—環境系統實際運行的擬合程度。在仿真過程中，取DT=1年，初始時間為2000年，仿真的完成時間為2009年，共計10年。通過VENSIM PLE軟件編寫仿真程序，模擬河北省能源—經濟—環境系統運行情況，得到2000—2009年河北省GDP、人口總量、能源消費量、工業固體廢棄物排放量等指標的仿真值、實際值及誤差值如圖3所示。

（二）參數檢驗與靈敏性分析

根據前文選定的系統輸出和響應指標，對所建立的能源—經濟—環境仿真模型進行了檢驗，變量仿真值誤差率基本控制在-10%～10%。檢驗結果顯示模型與河北省能源—經濟—環境系統運行實際的擬合程度較高，因數據選取時間區間僅為10年，個別變量短期內有較大幅度的波動，所以出現個別變量模擬結果誤差超過10%的情況，這是一種正常現象，因為能源—經濟—環境系統本身就存在許多不確定性因素，有時由于國家政策、自然災害或其他外部環境的影響，導致有些變量的統計數據在某一時點上波動較大；在用線性回歸的方法確定變量關系時，表現在模型中就會出現個別誤差較大的情況。可以說，系統仿真結果能夠達到理想狀態，數據結果有效可信，說明本文所建立的能源—經濟—環境系統仿真模型成立。

靈敏性分析是指當系統中某個影響因素發生較小變化時，某效果指標發生較大變化，這時我們說該效果指標對此因素敏感；反之，當系統中影響因素發生大變化時，其效果指標發生較小變化，這時我們稱某效果指標對此因素不敏感。那么，當影響因素發生同樣變化時，效果指標變化大的方案就是敏感性強的方案，效果指標變化小的方案為敏感性弱的方案。本文能源—經濟—環境系統模型建立的最終目的就是通過調試尋找模型中較為靈敏的參數，從而幫助我們找到政策作用點，為制定最佳政策提供參數依據。為測試系統的靈敏度，通過改變模型中計劃生育率、能源消費彈性系數、GDP增長率等常數參數-5%～5%的變化幅度顯示：模型的行為曲線在振幅大小上有所改變，但模型的行為變化趨勢并未出現大的變動，對GDP、能源消費量、人口總量、污染物排放量的靈敏度都在合理的范圍之內。其中人口總量對于各指標的靈敏度較低，其他因素變化不會對人口數量產生較大影響。三次產業能源消費、單位工業增加值能耗、三次產業萬元單位增加值對能源消費彈性系數靈敏度較高。能源消費相對于二氧化碳排放量、人口總量較靈敏，這是由于能源消費量和污染排放量會隨著GDP的變化而發生較大調整，環境污染治理量則與每萬元投資污染治理系數密切相關，敏感度值較高。而人口數量對于各項指標的靈敏度均極低，接近于0，人口模型相對具有更高的穩定性，因此靈敏度會偏小。

（三）系統分析與預測

通過參數檢驗與靈敏性檢驗后，可以運用該模型對河北省能源—經濟—環境系統的未來運行情況進行預測，從而為政府經濟決策提供有效的依據。根據河北省能源—經濟—環境系統模型的仿真，預測在其他條件不變的情況下，河北省“十二五”及2020年河北省GDP、人口總量、能源消費量及工業固體廢棄物將會不斷提高，其結果如圖4所示。

五、情景分析與政策模擬

系統動力學作為一種仿真結構模型，可以測試各種虛擬假設條件的變更對系統行為產生的影響，它既能預測出主要變量的發展趨勢，還可以為科學決策提供參考。它能很好地展示在各種不同政策下，模型所代表的真實系統將產生何種行為模式。在能源—經濟—環境系統中，經濟的快速發展必然會導致對能源需求的增加，高耗能產業的擴張又會加劇環境的進一步惡化，而政府的政策調控在一定程度則會對經濟、能源、環境起到一定的積極作用，從而使整個系統良性運行，系統內部不斷優化和完善，子系統有序平衡發展，使整個能源—經濟—環境系統協調發展。

（一）情景分析

能源—經濟—環境系統是一個復雜的巨系統，很多因素會使整個系統的變化具有不確定性。在能源—經濟—環境系統分析方面，傳統的趨勢外推的預測方法只能預測當影響因素按過去的軌跡變化時的需求，無法考察過去發生過或將來要發生的情況，預測結果往往具有片面性。而情景分析法與一般的趨勢外推的預測方法的不同在于：它并不是要預測未來，而是設想哪些類型的未來是可能的，通過描述在不同的發展路線下各種“可能的未來”，可以考慮影響能源—經濟—環境系統動態變化的各驅動因素的不確定性。本文設置四種情景：

1. 基準情景。此情景是用來作為仿真實驗的對照。該情景是指對系統當前的發展模式不作干涉，系統中的所有模型、參數都不改變，在計算機上運行仿真實驗并以此來設計調控參數。

2. 高速發展情景。經濟發展速度在基礎情景之上加速增長3%，2009年增速為15%，能源消費彈性系數增長至8%，原煤占比增加95%。在此情景下討論能源消費量、經濟發展速度對能源消費的變化影響。

3. 緩慢發展情景。經濟發展速度在基礎情景之上減速3%，2009年降至8%，能源消費彈性系數降低0.1，降至0.6，原煤占比降至80%。在此情景下討論能源消費量，經濟發展速度對能源消費的變化影響。

4. 可持續發展情景。此情景下2020年GDP比照2000 年翻兩番，能源生產及消費按照規劃發展進程發展。在此情景下將經濟增長速度、能源消費彈性系統等指標設定為：GDP增速9%，原煤占比80%，能源消費彈性系數0.65。

針對以上四種情景，利用系統動力學模型對河北省GDP、能源消費總量、工業廢水排放量、工業SO2排放量等參數進行模擬研究，討論經濟發展速度對能源效率、能源消費量、國內生產總值等指標的變化影響。經過系統在計算機上進行反復的調試和運行后，得到在不同方案下的系統運行情況，如圖5所示。

（二）政策模擬

在能源—經濟—環境系統中，政策是由系統的結構與參數組成，而政策的變化通常情況下只改變信息影響與行動的程度。政策發生變更，這時系統中大多數狀態變量的值只發生微小變化，這時如果對系統中的政策作用點施加影響其結果并沒有什么改變。也就是說，如果一個系統對大多數參數的變化都不敏感，就意味著系統對政策變動不敏感。但是，通常情況下，在任何系統中，我們總能找到少數參數或政策作用點，這些參數的變化對系統的行為會產生很大的影響。一旦作用于這些作用點之一的政策發生變化，那么其作用將會在系統中進行放射性傳播。

本文設定河北省國內生產總值增速在可持續發展情景下保持9%的增速，因為自2003年以來，河北省GDP年增長率始終保持在10%～12%，變化幅度不大。因為受到多種因素的影響和限制，河北省GDP增長不會發生太大變化。從長遠來看，由于經濟慣性在一定時期內長期存在，這個速率仍將會保持相當長的一段時間，這是符合經濟系統實際運行情況的。在四種情景設定下，可以看出：污染物在環境中的積累量以指數形式增長而非線性增長，這說明每年環境污染治理量的增速小于排放量的增速。現實中，由于生產不斷擴大、治理不完善、政策存在漏洞等原因，雖然政府對環境污染治理投入越來越多的資金，但治理結果卻不盡如人意，污染排放量始終大于污染治理量。可以說，我們每年正在將越來越多的污染物投放到自然中。如果環境污染積累量不斷增長，能源的開發不顧資源的承載力，這種發展是不科學、不協調的。

六、能源—經濟—環境系統協調發展對策建議

隨著河北省經濟社會的快速發展，能源需求增長也在急劇加大，能源的瓶頸制約矛盾越來越突出，能源長期穩定地供給成為敏感問題和政府制定能源政策的基點。但能源特別是不可再生能源對人類來說是稀缺的、有限的，因此在一定程度上影響著人類的經濟發展方式。長期以來，河北省粗放型的經濟發展方式使得對能源利用不合理，造成大量二氧化碳、二氧化硫、工業煙塵、粉塵的排放，全省范圍內的資源開發和污染物排放已經超過了環境的承載能力。因此，制定科學合理的能源—經濟—環境協調發展戰略，使有限的能源發揮最大的效應，為全面建設小康社會提供支持和保障。

1. 優化經濟驅動子系統。應進一步調整產業結構，轉變經濟發展方式；改造傳統產業，促進節能環保，同時加速整合高耗能產業，構建淘汰落后產能的長效機制。

2. 深化能源支持子系統。降低煤炭消費量，增加清潔能源消費，同時優化調整能源結構，積極開發利用生物質能和太陽能。

3. 改善環境承載子系統。應不斷強化社會公眾的環保意識，大力發展循環經濟，全面加強資源節約和環境保護，同時拓寬融資渠道，加大環保資金的投入。

4. 改進社會發展子系統。提升科學技術水平，加快發展新興產業；加大科技開發，進一步改善能源消費的品種構成。

5. 強化政策調控子系統。強化能源、環境的規劃約束和管理機制，建立資源使用權的交易機制和排污權交易制度，提高環境治理投資效果。

總之，優化能源結構、產業結構是實現低碳背景下能源—經濟—環境系統協調的重要保證，也是河北省能源—經濟—環境系統實現協調可持續發展的必由之路。調整經濟結構，轉變經濟發展方式，提高能源生產利用效率則是實現節能降耗的直接途徑。因此，應進一步加強政策激勵和制約兩方面的調控作用，為實現能源—經濟—環境系統協調發展創造良好的制度環境。

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