第六章 能源系統工程

第一節 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，一般的講，將多個元素有機結合成能夠執行特定功能、達到特定目的一個整體就叫做系統。

系統大致可以分成三類：自然系統、人造系統、自然系統和人造系統的復合系統。自然系統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律運動和演變。人造系統則是由人類創造或者改造的物體、設施、工程等組成，例如供熱系統、輸電系統等。隨著人類活動領域的擴大和人類科學技術的發展，許多自然系統被局部改造為人造系統，從而成為復合系統。能源系統就是典型的復合系統，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境的影響。

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

系統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，如社會系統工程、軍事系統T程、教育系統工程等，能源系統工程也是其中之一。能源系統工程的研究對象是能源系統。能源系統包括能源勘探、開發、生產、加工、轉換、運輸、分配、儲備、使用以及環境保護等多個環節，每個環節又是由國民經濟的若干部門組成。例如，能源運輸環節涉及鐵路、公路、水運等交通運輸部門，物質管理部門，電力輸送部門等。每個環節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，能源系統是社會經濟大系統中的一個子系統。

由于能源系統所包含的能源工業部門資本密集度高，在國民經濟總投資中能源系統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，能源系統又是一個大時間常數的慣性系統。這些就使得能源系統的改造和發展非常困難，任何關于能源的決策都會給整個國民經濟系統帶來重大而長遠的影響，這就要求人們對能源系統進行戰略性的長期動態分析。

二、能源系統工程的任務

能源系統工程可以為世界、國家、地區、企業等能源系統作預測、分析、規劃、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

采用能源系統工程中的不同方法，按照歷史統計數據、人口發展趨勢、國民經濟發展速度、生活水平提高程度，可以對全世界及世界上某一個地區、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、開發和規劃的基本依據，是能源系統工程的首要任務。

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性的能源危機。

3.能源發展規劃

由于能源與各個國家的經濟發展息息相關，為了解決這個問題，就要運用能源系統工程的方法來做好能源規劃工作，對可能采取的能源開發總方針和可能實現的總目標作分析，同時對各種能源工業的建設規模、投資分配、發展速度作出明確的規定。研究和制定一個國家或地區的能源發展規劃，常常需要建立一個相關的國家或地區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。我國在計劃經濟年代，農村的生活用能.農村牧、漁業用能，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劃、計劃、分配和統計中，往往忽視農村能源。能源的規劃、計劃、分配和統計中主要研究的也是商品能源。這種重城市、輕農村，重工業、輕農業，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。