能值分析基础--延伸学习.ppt

1、能值理论 能量是自然生态系统和复合生态系统存在和发展的基础，可用于表达生命与环境、自然与社会的内在关联。由美国著名生态学家H.T.Odum从20世纪50年代至今对生态系统的能量流动进行了系统而深入的研究，陆续提出了能量系统、能路语言、能量质量、能量等级、体现能和能量转换率等一系列开拓性的概念，并于80年代末创立了能值理论和方法。 能值(Emergy)是一个新的科学概念和度量标准，H.工odum将能值定义为: 一种流动或贮存的能量中所包含的另一种类别能量的数量，称为该能量的能值(H·T·Odurn，1987;Seieneeman，1987)。他又进一步解释能值为:产品或劳务形成过程中直接和间接投入应用的一种有效能量(Availableenergy)，就是其所具有的能值。任何形式的能量均源于太阳能，故常以太阳能为基准来衡量各种能量的能值，任何资源、产品或劳务形成所需直接和间接应用的太阳能之量，就是其所具有的太阳能值(Solarenergy)，单位为太阳能焦耳(Solaremjoules，即sej)，以能值为基准，可以衡量和比较生态系统中不同等级能量的真实价值与贡献。 在实际应用中以“太阳能值”(Solaremergy)衡量某一能量的能值。在任何流动或储存的能量所饮食的太阳能(501盯energy)之量，即为该能量的太阳能值。任何能量均始于太阳能，都可以太阳能值为标准，衡量任何类别的能量。太阳能值为单位为太阳能焦耳。例如，lm3雨水降落到地上，包含有7.5x10’osej太阳能值;即有7.5只10’。sej的能值由这lm，雨水直接或间接带到地上。 根据Odum的能值公式计算出生态经济系统总能值使用量。U=No+N1+R+IMP 式中，U是总能值使用量，N0是较粗放使用的自然资源，N1是集约使用的自然资源，R是可更新资源，IMP是总进口(包括旅游业、进口劳务和利用的外资)。 能值分析是以能值为基准，把生态系统或生态经济系统中不同种类、不同等级、不可比较的能量转换成同一标准的能值来衡量和分析，从中评价其在系统中的作用和地位;综合分析系统中各种生态流(能物流、货币流、人口流和信息流)，得出一系列能值综合指标(EnergyIndices)，定量分析系统的结构功能特征与生态经济效益。 2、能值分析指标及其概念 (l)太阳能转换率(Solar transformity)能值转换率(EmergyTransformity)即形成每单位物质或能量所含有的另一种能量之量;而能值分析中常用太阳能值转换率(solartransformity)。太阳能值转换率被定义为:生产一焦耳产品或服务所需要投入的太阳能值，单位为sej/J或sej/g。例如形成lJ木材的能量需要34900太阳能焦耳转化而来，那么木材的能值转换率就是34900sej/J。 太阳能值与太阳能值转换率之间的关系如下: M=TxB 式中，M为太阳能值，T为太阳能值转换率，B为可用能。 能值转换率是一个重要的概念，它是衡量能量的能质等级的指标。生态系统或生态经济系统的能流，从量多而质低的等级(如太阳能)向量少而质高的等级(如电能)流动和转化，能值转换率随着能量等级的提高而增加。大量低能质的能量，如太阳能、风能、雨能，经传递、转化而成为少量高能质、高等级的能量。系统中较高等级者具有较大的能值转换率，需要较大量低能质能量来维持，具有较高能质和较大控制力，在系统中扮演中心功能作用。复杂的生命、人类劳动、高科技等均属高能质、高转换率的能量。某种能量的能值转换率愈高，表明该种能量的能质和能级愈高;能值转换率是衡量能质和能级的尺度。 通过太阳能值转换率可以计算得出某种物质、能量或劳务的太阳能值。H.T.Odum和合作者从地球系统和生态经济角度换算出自然界和人类社会主要能量类型的太阳能值转换率，可用于大系统如国家、区域、城市系统的能值分析。根据各种资源(物质、能量)相应的太阳能值转换率，可将不同类别能量(J)或物质(g)转换为统一度量的能值单位(sej)。 (2)净能值产出率(netemergyyieldratio;NEYR) 净能值产出率等于产出的能值(Y)除以自经济系统反馈(F)的能值，如图3.1所示。如果生产过程中产出的能值大于自经济系统投入的能值(F)，则此能源的净产量为正值或其净能值产出率大于1，具有经济效益。净能值产出率是评价基本能源利用的指标，它也可以用来说明经济生产利用能源的效率，表示经济活动的竞争力。当前发达国家经济活动过程中净能值产出率为6:1或更高为(Odum，1998，1990)，这说明发达国家自经济系统反馈1份能值到生产过程，可产生6份左右的产品能值。净能值产出率愈高，说明经济效益愈好。 (3)能值投入率(Emergyinvestmentratio;EIR) 能值投