能源软科学

更新时间:2022-01-07 21:21

能源软科学,它以能源资源优化配置与高效利用为目标,是一门为了合理地规划、开发、利用能源资源以及解决与能源开发、利用相关的环境、经济、管理、社会问题而采用的思想、理论与方法体系的总称。

涵义

能源软科学是相对于能源硬科学(主要包括能源化学、能源计算与测量、储能技术节能技术、热力学、工程热物理、动力工程、电工学、水力学、核科学与能源环境学等学科领域)而言的,能源软科学的相关研究内容(如能源系统工程、能源系统分析、能源经济学、能源管理学、能源政策科学等)是在20世纪70年代发生“能源危机”和环境运动之后,由西方国家的研究者首先倡导和发展起来的。进入21世纪,随着全球性能源与环境问题的日益严峻,各国在大力开展能源硬科学研究与能源技术创新的同时,能源软科学受到愈来愈多的关注。

学科特点

(1)能源软科学是涉及许多学科知识的交叉性学科,能源软科学的基础理论主要建立在系统学和复杂性研究的有关结论上,并随着有关理论的进展而不断深化和发展。在能源软科学研究中,需要广泛应用自然科学、工程技术以及政治、经济、社会和管理等社会科学领域的各种理论,它在解决问题时往往不拘泥某一特定的学科知识,而是从问题的背景与目标出发,强调多学科知识的集成运用;

(2)能源软科学的研究对象是“能源复杂系统”,一个由多种能源组分(传统的化石能源与广义上的新能源)和相关要素(经济的、社会的、环境的)构成的复杂巨系统。能源软科学研究不仅关注不可再生能源资源的有效利用问题,而且更加关注可再生能源资源的开发与利用,关注能源资源的可持续利用;

(3)能源软科学着重解决能源资源的优化配置与有效利用问题。优化配置具有空间与时间上的双重含义,而空间又具有区域与人口的双重特征,优化配置遵循效率与公平的基本原则。而有效利用既具有效益的含义,也具有效率的含义,前者关注单位能源的产出极大化问题,后者关注能源系统无功损耗的极小化问题

(4)能源软科学强调定性分析与定量分析的有机结合,特别是针对人类社会对能源资源利用的伦理道德与可持续性原则的落实方面,以及面对未来可能存在的不确定性问题(如技术的、需求的),定性分析是必不可少的,而定量分析有助于人们深化对能源资源利用效果与效率的认识,从方法论的角度考虑,能源软科学特别强调从定性到定量的综合集成方法的运用;

(5)能源软科学旨在通过多学科的协同研究,为区域和组织提出有科学依据的一揽子能源解决方案。因此,学科之间的协同是能源软科学的重要特征,通过学科协同,达到能源解决方案的整体最优性要求,从而实现能源、经济与环境的协同发展目标。

学科体系

(1)能源经济学(Energy Economics):是经济学的一个分支学科,研究的对象是能源经济问题,着重研究能源与经济发展的关系,能源的供求规律,能源消费,能源价格与税收,能源市场(完全市场与不完全市场)与政府管制,能源贸易,能源的内部替代与外部替代、能源的外部性问题等。能源经济学是目前能源软科学体系中发展最为迅速的学科之一,最早对不可再生资源的经济理论分析是美国数理经济学家Hotelling1931年发表的经典论文《可耗竭资源经济学》,自他以后,在长达40年的时间里,很少有经济学家对这一问题作进一步深入研究,直到20世纪70年代的石油危机,才使许多经济理论家将注意力重新转向不可再生资源的效率配置问题,对能源价格的变化趋势、能源需求与供给、可耗竭能源的持续利用等广泛意义上的能源经济政策进行了理论研究,为西方国家的能源政策提供了理论上的支持。

(2)能源技术经济学(Energy Technical Economics ):是20世纪80年代初我国自己创立的一门新兴学科,是技术经济学的一个重要应用分支,其研究的对象不是能源的纯技术问题,也不是能源的纯经济问题,是能源技术方案、能源技术政策以及能源技术创新问题,着重研究能源技术领域的经济问题和经济规律,研究能源技术进步与经济增长之间的相互关系,以及如何通过能源技术创新促进经济发展。能源技术经济学的研究内容很广泛,既包括宏观能源技术经济问题,又包括微观能源技术经济问题。

(3)能源系统工程(Energy System Engineering):能源系统工程是系统工程的一个应用分支,能源系统工程的研究对象是复杂的能源系统,既可能是宏观的国家能源系统,也可能是微观的企业能源系统。它侧重对能源系统进行政策评价、市场预测、供需平衡、全国和区域能源规划以及对各种能源问题的系统分析。能源系统工程的内容大致可分为:国家能源政策分析,能源生产优化布局,地区能源经济规划,复杂能源系统建模,能源系统优化技术,能源系统分析,能源需求与供应预测,能源网络分析,能源系统决策,能源管理信息系统开发与维护,能源系统风险控制等。

(4)能源环境学(EnergyEnvironmental Science):属于能源科学与环境科学的交叉学科。能源环境学的研究的对象是能源开发、加工与利用中引致的环境外部性问题。数据表明,能源利用与环境污染和生态恶化有直接的关系,能源开发利用也是当前中国环境的第一污染源,它几乎涉及环境问题的所有领域,包括大气污染、水污染、固体废弃物和生态环境破坏等。能源软科学主要研究能源开发利用与环境污染的关系,重点是量化与评估能源开发与利用的环境影响,针对能源引起的气候变化和其他生态环境问题,研究制定相应的能源供给方案与污染减排措施,探讨能源价格、环境税收等经济措施与减排标准规制(温室气体排放控制)对能源与环境产生的影响,开展能源开发方案和技术方案的环境影响评估,研究清洁能源技术的运用与激励政策等。

(5)能源法学(Energy Law):研究的对象是与能源相关的一系列法理关系,目的是促进能源的安全有效供给与可持续利用。我国已颁布的能源法案有《煤炭法》、《电力法》、《节约能源法》、《可再生能源法》等能源领域的单行法律以及一大批行政法规和地方法规,石油法、天然气法和原子能法的法律地位和调整原则在进一步论证中。能源法学当前需要关注的重要问题包括:上位法对单行法的统筹协调作用;旨在削减能源利用对环境影响的国际法;跨国能源环境影响问题;全球能源资源公平利用与可持续利用问题;关乎国家安全的“能源安全”和“石油储备”等活动中的诸多法律关系;促进单位和家庭提高用能效率的税收政策;促进汽车、家用电器、商用电器提高效率的最低能效标准;对应煤炭、石油和电力等各行业的节能和有效利用能源的相关技术法规或技术标准;促进可再生能源开发利用的减免税政策等。

(6)能源金融工程(Energy Financial Engineering):20世纪70年代发生的石油危机直接导致了石油等能源期货的产生,并随之派生出能源金融工程这一分支学科。其研究对象是能源贸易中的风险,侧重研究能源定价机制,能源金融衍生物定价,能源或电力衍生物及机构化交易价格,能源商品和衍生资产的有形和运营特征,衍生物资产评估及优化,能源价格的传导机制,能源供应链中的金融模式,能源期货市场及能源产品期权定价,能源产品金融交易市场,能源储备,投资组合及风险管理理论,能源的市场和信用风险管理,能源风险管理模型和体系,针对可持续能源技术的金融问题等。

(7)能源战略学(The Strategics of Energy):研究对象为国家和地区的能源战略。着重研究影响一个国家和地区中长期能源供需的环境因素、资源因素、经济因素、财政因素、技术因素、社会因素等,在此基础上探讨能源中长期发展战略的制定方法,包括能源供给战略的制定、能源开发战略的制定、能源利用战略的制定。在能源供给战略方面,侧重研究能源有效供给的基础,石油采购与储备战略,能源进口与风险管理、海外能源投资战略、能源产业的可持续发展等相关战略问题。在能源开发战略方面,侧重研究在可持续发展的目标下,能源资源开发的时空顺序、强度安排。在能源利用战略方面,侧重研究兼顾效率与公平目标下的能源利用方案与途径。

(8)能源地缘政治学( The Geopolitics of Energy):地缘政治(Geopolitics)是一门以人文地理学为基础,主要研究由地理区位和与地理紧密相关的因素引起的影响一个国家和世界发展等重大战略问题的学科和方法,是一门综合性和实用性极强的边缘学科,较早提出能源地缘政治学是美国的Melvin。能源地缘政治学,其研究对象是与区域能源资源相关的国际政治关系,目的是从地理空间上思考国家能源战略问题。核心问题是各国掌控政治经济发展所需要的能源资源的能力和空间。主要研究内容包括:能源资源分布的地理与区位特征与国家安全,全球化过程中各国的能源战略,大国军事战略与世界能源市场的关系,世界军事格局变化对能源市场产生的影响,石油输入国的能源外交动向与能源安全评估,资源国政治经济风险,石油输出国组织的作用,全球油气贸易体系,能源外交等。

(9)企业能源管理(Corporate Energy Management ):研究对象为微观的企业能源系统,研究内容包括能源供应链管理、能源需求侧管理,能源效率分析,企业能源诊断,节能规划与循环经济等,其中核心内容是节能与效率问题,特别是改进企业内部的能源利用效率。我国节能潜力很大,通过技术的、经济的、法律的、行政的、教育的等多种手段开展节能工作有许多事情可做。建立合理能源价格体系,制定可行的节能目标,综合运用各种手段,设计一揽子能源解决方案,开展有效的能源管理,是降低我国单位产值能耗,实现节约型社会目标的根本途径。

(10)能源城市学(Energy Urbanology):研究对象为以能源资源开采、加工与利用为主要特征的城市,能源城市的产生缘于多种起因,有先矿后城型、先城后矿型、矿城同步型等。能源城市学着重研究这类城市的经济与社会演变规律,研究和评估能源开发对这类城市产生的经济、社会与环境影响,研究由于资源枯竭引致的城市经济、社会与环境问题,研究这类城市的产业选择、产业接续、经济转型问题,研究这类城市的可持续发展战略等。其中,最为迫切的是针对资源枯竭型城市开展的产业振兴战略研究。

能源软科学是一个学科整合概念和系统范畴,以上列出的10个分支随着能源问题的进展也可能发生变化,但最为关键的是,能源问题的解决绝非单一学科所为,需统筹应用各分支学科的知识,以达到能源系统目标的整体最优。

展望

能源软科学包含着极其丰富的内容,而且随着社会经济的发展和日益严重的能源环境危机,能源软科学的研究范围将不断扩大,研究对象也将日益复杂化。我国开展能源软科学研究具有极其重要性与紧迫性,但能源软科学研究的现状却不容乐观,表现在:研究投入不够,研究学科割裂,研究资源短缺,研究手段落后,研究队伍分散,研究力量薄弱,研究规范缺失,研究视角封闭,最终导致研究成果层次不高,指导意义不大。因此,大力开展能源软科学的研究,任重而道远。当前,需要着力从以下四方面入手:一是加大研究投入;二是加快基地建设;三是加速人才培养;四是加强政、产、学、研联合。

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