能值分析

在现实社会生产和消费中，人们只注意一个系统中的货币流，即系统中的货币流出大于其流入，则该系统（或生产过程）就是有活力的，但是，人们常常忽略了其物质流或能量流。

在一个生产或生态系统中，人们追求的是其最大的货币流，实际上，这种最大货币流是建立在最大的自然资源的流入基础之上的，因为，要追求最大的货币流出和最小的货币流入，就必需以最大的自然资源流入为代价，这种出发点常常又会导致自然资源的过度开发，从而造成资源的可持续性下降。

而能值分析则是对货币流、物质流、能量流和信息流的综合衡量，从而通最有效的设计，使得系统达到最大的生态效益、经济效益和社会效益。

根据能量系统理论观，生态系统及其他别的系统，均可视为能量系统。

能量可用于表达和了解生命与环境、人类社会经济与自然的关系。

然而不同种类不同性质的能量具有不同的质量，不能直接进行比较和数量加减；自然环境资源与社会经济的本质关系，用一般能量单位更无从表达和衡量，能量分析碰到难题,这就是所谓的“能量壁垒，即不同来源和形式的能量的质量是不相同的，具有很大的等级差异，例如1 焦耳电能、1 焦耳太阳能和1 焦耳热能是不一样的，在对系统进行能量分析中不能直接将它们相加减。

中外学者提出了不少方法和理论来解决这个难题，但总是找不到令人满意的答案。

解决这个问题需要应用新的理论和方法，而能值理论与分析方法的出现为这一问题的解决提供了全新的思路。

在创立至今的短短20余年间，能值理论和分析方法已在从全球地化循环到国家、区域、城市、企业的各种空间尺度，农业到林业、自然保护区、生态工程、工业的各种生态或生态经济系统的分析与评价研究中得到了广泛的应用和高度的重视。

能值理论和分析方法问世时间不长，因其有助于正确分析人类与自然、环境资源与社会经济的价值和相互关系，有助于可持续发展战略，备受国际生态学界、经济学界、系统学界及政府决策者的关注。

近10 多年来，能值分析理论方法和应用研究活跃，尤其对国家或地区、自然资源、工农业系统的能值分析。

农业生态系统中工业辅助能经济能值投入分析农业生态系统中，工业辅助能是指在农业生产和生态保护中所需要的各种能源和物质，包括燃料能、电能、化学肥料、农药等。

这些能源和物质的投入，在一定程度上可以提高农业生产效率，促进经济发展。

然而，这些投入也会带来环境和生态问题，例如能源和物质的消耗和污染。

为了在经济与生态之间实现平衡，需要对工业辅助能的经济能值投入进行分析。

一、工业辅助能经济能值投入的概念工业辅助能经济能值投入的计算方法可以采用能值分析法和经济效益分析法。

1. 能值分析法能值分析法是通过计算各种能源和物质的消耗量，将能源和物质的消耗折算为能量单位来计算工业辅助能经济能值投入。

能值分析法的步骤如下：（1）将各种能源和物质的消耗量转化为标准热值。

（2）根据能源和物质的消耗量和各种能源和物质的标准热值来计算工业辅助能的能值。

2. 经济效益分析法（1）计算各种工业辅助能的投入成本，包括直接投入和间接投入。

（3）根据工业辅助能的投入成本和产出收益来计算经济能值。

工业辅助能经济能值投入的意义和作用主要体现在以下几个方面：1. 促进经济发展工业辅助能经济能值投入可以提高农业生产效率，增加农产品产量和质量，从而满足市场需求，促进农业经济发展。

同时，也可以促进工业经济发展，因为农业生产需要使用各种工业辅助能，工业企业可以通过向农业提供这些能源和物质来获取收益。

2. 保护生态环境工业辅助能经济能值投入可以促进环保产业的发展，提高农业生产的可持续性。

通过合理使用各种工业辅助能，可以减少能源和物质的消耗，降低环境污染，保护生态环境。

3. 推动能源转型随着世界能源和环境形势的变化，能源转型已经成为一种趋势。

工业辅助能经济能值投入可以促进能源的转型，例如推广新能源、提高能源效率等。

1. 提高农业生产效率通过对各种工业辅助能的经济能值投入进行分析，可以合理配置各种能源和物质，提高农业生产效率。

例如，在施用化学肥料时，可以根据肥料的含量和效用，选择适当的施用剂量，并且可以替代传统肥料，降低污染。

摘要随着煤、石油、天然气和其他化石燃料的大量消耗，能源短缺问题显得日益突出。

因化石燃料的消耗而产生的环境污染问题已经引起全世界的关注。

节能减排在推动能源可持续发展方面的作用非常大。

世界范围内存在大量的低品位能源，例如工业废热、地热、太阳能等。

将这些低品位能源转化为电能可以有效地减少环境污染，并提高能源利用率。

有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，ORC）作为一种有效地利用低品位能源的方式越来越受到重视。

本文采用全生命周期分析（Life Cycle Assessment，LCA）方法，开展了ORC 系统的环境影响分析研究，建立了ORC系统的㶲环境模型。

全生命周期分析边界包含了系统部件、工质制造和工质泄漏。

定义了工质环境影响分配规则：按照系统各部件的㶲损占比大小将工质的环境影响分配到系统各部件。

部件制造材料为钢材或者铜材。

根据热源匹配原则，选取了R134a, R227ea, R152a 和R245fa四种临界温度与热源温度接近的工质，分析了4种工质和系统各部件的环境影响，并对部件的㶲环境因子进行了讨论。

结果表明：工质的环境影响不能忽略。

对于R134a, R227ea, R152a 和R245fa 4种工质，其工质的环境影响分别占各自系统总环境影响的13.76%, 26.04%, 2.62% 和14.77%，工质泄漏造成的环境影响占对应工质总环境影响的67.52%, 75.62%, 35.71% 和68.34%。

较其他三种工质，以R245fa为工质的ORC系统的㶲环境影响最小。

部件因㶲损引起的环境影响值占其㶲环境影响值的大部分，而制造材料种类的不同对其㶲环境负荷值的影响可以忽略。

通过对系统部件进行㶲环境参数分析，得出较系统其他部件，减少冷凝器的环境影响潜力最大，在减少其不可逆损失同时，要选用对环境影响小的材料。

最后，结合能值理论和全生命周期分析思想，对ORC系统进行了能值分析（Emergy Analysis, EmA）。

收稿时期:1998—10—14 作者简介:隋春花,女,26岁,华南农业大学96级环境生态与生态经济硕士。

・生态环境・城市生态系统能值分析(EMA )的原理与步骤隋春花　蓝盛芳(华南农业大学生物技术学院,广州510642) 摘　要　将城市自然-经济-社会复合生态系统作为研究对象,介绍能值分析方法在城市生态学动态研究和定量研究中的应用原理与步骤,为人们客观评价自然环境对城市发展的贡献提供科学依据。

关键词　城市生态系统　能值　能值分析 随着全球的迅速工业化、现代化与城市化,世界人口、粮食、资源、能源与环境五大危机逐渐与城市生态系统紧密相关,与之相应的城市生态研究也蓬勃兴起。

从18世纪末到20世纪初,人们从建筑地理学角度来研究城市,以城市发展规划模式为主要内容,掀起城市生态学研究的第一次浪潮,代表模式有英国人霍华德提出的“花园城”和意大利人戛涅提出的“工业城”;到本世纪30～80年代,城市生态学研究掀起第二次浪潮,人们能够从更高的生态经济学角度来宏观系统地认识城市,并基本形成了世界性的研究网络;进入90年代,城市生态研究的内容集中于城市的可持续发展,城市生态研究的对象逐渐从单一的城市建筑学、城市地理学、城市经济学等向综合研究发展,研究方法由传统的定性描述趋向于定量分析和动态研究,研究理论也在马克思主义的历史唯物主义和辩证唯物主义基础上引进新的科学论,如系统论、控制论和信息论等。

1　城市生态系统能值分析的基本原理1.1　城市生态系统的结构功能及其特征城市生态系统是城市居民与其周围环境组成的一种特殊人工生态系统,是人们在改造和适应自然环境的基础上建立起来的自然-经济-社会复合生态系统[1]。

其结构可分三部分:以高密度人口和高强度消费为特征的社会子系统,以物质、能源、信息、资金高度聚集为特征的经济子系统,和以人类生物与自然环境协调共生为特征的自然子系统。

整个系统中人、事、物在时、空、量、序、构上的层次耦合又决定其功能,城市生态系统的功能可归纳为三方面:为人们提供生存条件、娱乐场所和栖息环境的生活功能;保证城乡自然资源持续利用和社会、经济、环境协调发展的还原功能;为社会提供丰富物资和科技信息的生产功能[2]。

生物质热解多联产系统的能值分析摘要：以湖北省天门市杨林办集中供气示范站为研究对象，采用能值分析理论对生物质热解多联产系统的生态效益进行综合评价。

研究结果表明：生物质热解多联产系统每年投入总能值为1.04×104seJ，其中可再生能值投入比例为7.31％，能值转换率为3.97×104seJ／J，电力与劳务消耗是生物质热解多联产系统能值投入的主要部分，占总能在投入的85.79％。

引言生物质可替代化石能源，缓解气候变化。

根据我国“十二五”规划中高度重视生物质多元化利用技术，提高生物质能利用效率。

生物质固定床干馏釜热解多联产技术作为一种新型的生物质能热转化技术，可通过热解将生物质转化为气、炭、油3种产物，具有较好的经济效益，同时提高了能源利用率，受到广泛关注。

然而作为一个能量转换过程，系统必然会消耗生态资源，造成一定的生态影响，因此有必要对生物质热解多联产系统的生态效益进行分析研究。

能值分析方法是以自然资源为基础，将投入系统的不同单位、不同形态的资源转化为统一形式，对系统生态效益进行分析的方法。

在对生物质能利用系统能值分析方面，胡艳霞等运用能值理论对生物质气化站与沼气站进行评价，为工程推广提供科学依据；杨睛等圳对燃料乙醇生产系统进行能值分析，建立了基于植物生物质能的评价指标体系；罗玉和等应用能值分析方法，对生物质气化、直燃发电系统进行了分析评价，建立生物质气化、直燃发电能值指标体系。

为科学评估生物质热解多联产系统的综合生态经济效益，本文以湖北天门市集中供气示范站为研究对象，采用能值分析理论评价生物质热解多联产系统。

1研究系统概况及研究方法1.1生物质热解多联产系统概况本文所研究示范站位于湖北省天门市，总占地面积1.8万m。

年产棉花秸秆5000t，稻壳2000t，林业废材1000t，实际可利用的原料量达8000t。

集中示范工程年处理生物质原料2555t，原料供应充足，其中约500t用于燃烧以提供干馏釜热解所需热量，约2055t用于热解。

第22卷第2期干旱地区农业研究V o l.22N o.2 2004年6月Agr icultura l Research i n the Ar id Area s Jun.2004粮食生产系统的能值分析——以安塞县为例①刘新卫1,陈百明1,杨　红2(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京　100101;2.国土资源部土地整理中心,北京　100035)摘　要:应用O dum H.T创立的能值理论分析了安塞县粮食生产系统后认为:该县粮食生产系统能值投入率与产出率“双低”,应增加系统投入以提高产出水平;系统环境负荷率不高,不可更新环境资源破坏严重,应提高可更新环境资源利用效率、加强水土保持工作;辅助能值投入中有机能值略高于无机能值,应按适当比例增加辅助能值投入以提高系统生态经济效益;粮食产出能值中玉米、豆类所占比重高,系统结构调整应遵循生态经济原则,保持或压缩口粮作物、提高粮饲两用作物播种面积,同时发展舍养畜牧业和粮食加工业。

关键词:能值分析;粮食生产系统;安塞县中图分类号:F323.22 文献标识码:A 文章编号:100027601(2004)022******* 粮食生产既是作物通过光合作用吸收并转化环境中物质能量为自身有机体一部分的自然再生产过程,也是人类运用所掌握经验技术,投入相应生产要素以满足其生存与发展意愿的经济再生产过程[1]。

这两大再生产过程间不断进行的物流、能流、价值流与信息流交换将二者耦合为相辅相成的复合系统,粮食产量正是该复合系统生产力的主要表现形式。

由于评价该复合系统功能与效益时必须同时考虑粮食生产在自然生态与社会经济两方面的属性,因而,寻找一种能够把只适于研究自然系统的能量分析(能流)同只适于社会系统的经济分析(货币流)结合起来的新方法显得十分重要[2]。

本文将在评析粮食生产现有分析方法基础上,运用国际上新近发展但得到日益广泛应用的能值(Energy)理论分析安塞县粮食生产系统的能流、物流与价值流的数量动态及其相互关系,并构建一系列指标以分析和评价该系统的结构功能特点。

青海生态能值分析一、研究区概况青海省位于青藏高原的东北部，介于31°39′~39°19′N, 89°35′一103°04′E 之间。

它处在我国三大自然区的交汇处，区域差异显著，东部的河煌地区属于东部季风区，海拔在2 500 m以下，年均温在3℃一9℃之间，年降水量300- 600mm;柴达木盆地属于西北干旱区，平均海拔3000m左右，年均温2℃一50℃，年降水量25~50mm;海拔4700m以上的青南高原属于青藏高寒区，年均温- 40℃-一6℃下，年降水量300- 700mm。

该省原以牧业为主，畜牧业产值占农业总产值的50%以上，现在6个自治州中的大部分地区畜牧业仍占农业总产值的50%以上。

现代工业起步晚，基础薄弱但发展速度快，现己建立起门类较为齐全的现代工业体系，在工农业总产值中，工业占80%左右。

目前，形成了以石油和天然气开采业、水力发电业、有色金属业、盐化工业四大支柱产业和冶金业、医药制造业、畜产品加工业、建材业特色优势产业的工业格局，并初具规模，同时，交通运输和城市建设也得到相应发展。

但是青海省经济总量小，发展水平低，生态环境脆弱。

发展经济、保护生态环境任重道远。

二、能值分析理论的提出能值理论和分析方法是由著名生态学家、克莱福奖得主、“系统生态学之父”H. T. odum 创立的，他从20世纪50年代开始生态系统能量分析研究;70年代发展出独创性系统生态学理论方法;80-90年代发展出能值分析理论方法。

能值分析的学术思想重视人类社会与环境的相互作用关系，强调人与自然的和谐，从能量、体现能发展到能值，从生态系统理论发展到能量系统理论，从能量分析发展到能值分析，在理论和方法上都是一个重大飞跃。

能值理论与分析方法是一种新的环境一经济价值论和系统分析方法，涉及的学科面广，不仅涉及系统生态学、生态系统生态学、能量学、资源学、环境学、系统学、地球科学等自然科学，同时涉及到经济学、社会学、未来学等人文学科。

1、能值分析法能值理论和方法为生态系统、生态经济系统和人类生产活动的研究提供了定量分析的新途径。

概念与意义：A.可以定义为包含产品或经济活动中形成和投入的能量总和，任何产品或服务都可以用能值来定量描述，B.可以把任何做功的能力表示为太阳能值焦耳这一同一单位，使不同的物质和能量之间可以非常方便地相加减，解决了不同类型、不同性质能量不可比较的问题。

C.能值还可以通过能值转换率与有效能联系起来，可以用来衡量自然资源环境与人类社会经济所创造的一切财富，即一件东西的真正价值取决于它所包含的太阳能值的多少D.能值理论可用以衡量和分析整个自然和人类社会经济系统，定量分析资源环境与经济活动的真实价值，在城市生态规划中，可以用其理论与方法制定正确的经济发展方针，实施可持续发展战略，这具有重要的现实意义。

2、信息熵分析法信息熵可以用来表述任何一种体系或物质运动的混乱度和无序度。

①优点：能从信息源系统的不确定度出发，用概率测度和数理统计的方法，表征系统的无序度。

②信息熵的引入，可以定量判断城市系统的演化方向。

同时通过其衍生，可以把系统中的多维信息进行量化与综合，计算出基于信息熵相对优异性量化评价得分值G,G越大表明该年份城市生态系统的状态越好。

③城市生态系统在外部扰动和内部涨落的影响下发生演替和变化，完全符合耗散结构系统的预定假设。

因此可采用信息熵的概念来描述其演变特征，以作为城市生态规划的基础和规划依据。

3、动态分析法①城市生态系统具有动态性和阶段性。

在城市中，无论是环境问题还是社会经济条件等都在随时间发生着难以预料的变动，基于一定条件制定的城市生态规划，随着社会经济发展方向、发展政策、发展速度以及实际环境状况的变化，势必要求规划工作具有快速响应和更新能力。

②在城市生态规划中应用动态分析法，可以从理论、方法、原则、工作程序、支撑手段、工具等方面逐步建立起一套滚动的城市生态规划管理系统以适应规划的不断更新、调整、修订，这在规划中具有现实意义。

提要在对现行可持续发展水平度量方法进行简要评述的基础上，提出了以能值分析(EMA) 为理论支撑的区域性可持续发展评价指数。

作为案例研究，计算了中国 1978～1998 年经济系统的可持续发展指数 (ESI)。

中国经济系统的 ESI 从高到低的变化历程表明，以经济系统能值流来衡量，中国经济发展的可持续性处于下降态势，表征为前期下降剧烈，目前趋于平缓。

具体表现为对资源特别是能源的过度消耗以及对环境的持续强大压力。

关键词能值分析；可持续发展；ESI；太阳能值转换率；中国中图分类号F062.2文献标识码A文章编号1000－3037(2001)04－0297－08 近年来，国内外学术界和决策部门对于区域可持续发展水平的综合测度工作进行了大量的探索，研究成果日渐丰厚。

归纳起来，国际上可持续发展水平的测度途径有三大类[1]：一是以物质流作为测度单位的经济系统的物质流核算体系 (MFA) 方法；二是以货币作为测度单位环境经济系统的综合核算体系 (SEEA) 方法；三是能量作为测度单位的环境经济系统的能量核算体系 (EbA) 方法。

应当指出，这三种评估方法各具优势与不足。

MFA 途径利用经济系统的物质流转路径和强度作为可持续发展水平的判据，避免了环境和资源价值币值化过程中的主观性和随意性，但不能真实反映对环境、资源的外部性及其对经济发展和社会福利的影响；SEEA 途径试图将环境纳入国民经济核算体系，其特定目标是将传统帐户中与环境有关的流量与存量项目分项表列，将实物资源核算与货币化环境核算以及资产负债核算相联系，对传统收入、产值指标加以环境调整。

实施 SEEA 途径仍有许多难题需要解决，其中环境成本的币值化方法尚待完善；EbA 途径将环境、经济系统的过程和产品统一折算成能量单位，分析其在各个环节上的分配和流转，藉以诊断和判定系统的现实状态与演化态势。

EbA 途径中包含多种方法和技术，其中以能值分析 (emergy analysis, EMA) 影响较大。