生态经济的能值分析
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• 生态能量学 • 能值分析方法 • 能值与资源和经济
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一、生态能量学
1、热力学定律
• 热力学第一定律 • 热力学第二定律（熵增定律） • 热力学第三定律 热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，系统等 温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定平衡状态 ，因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零度不可达到这个结论 称做热力学第三定律。 在统计物理学上，热力学第三定律反映了微观运动的量子化。 在实际意义上，第三定律并不像第一、二定律那样明白地告诫人们 放弃制造第一种永动机和第二种永动机的个图。而是鼓励人们想方 高法尽可能接近绝对零度。目前使用绝热去磁的方法已达到10^-6K ，但永远达不到0K。
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第六章 生态经济能值分析
教学课题：生态经济的能值分析是生
态经济分析的一种新的重要方法，通过 讲授使同学了解生态经济的这一最新进 展。通过案例分析和课堂讲授，使同学 掌握能值分析方法并具备初步应用能值 分析方法进行生态经济评价的能力。
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第一节 能值理论和分析方法的发展
•
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2、能值理论的创立
• 奥多姆经过长期研究，综合生态、能量生态和生态经 济原理于20世纪80年代后期和90年代创立了“能值” 、太阳能值转化率等概念，并创立了能量理论和分析 方法 • 太阳能值转化率 在生态经济系统中，能流从量多而能质低的等级（如 太阳能）向量少而能质高的等级（如经济产品）流动 和转化。具有低能质的能量，如太阳能、风能、雨能 等，经传递与转换而成为高能质和能量，维持人类的 生存活动
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二、能值符号及系统图的绘制
• 能值分析方法拥有自己的语言，即能值符号。 应用能值符号可以把生态系统和各部分联结起 来，从而用图解方式描述整个系统结构，研究 时，在掌握生态环境和社会经济各个方面的基 本要素的基础上，按如下方法和步骤进行能量 系统图的绘制： • 确定系统范围的边界，把系统由各组分及其作 用过程与系统外的有关成分及其作用，以四方 框边界分开。
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3、能值和体现能
• 能量流动过程中，能量减少而能量的质量却增 加了，低能值的能量通过相互作用和做功的形 式转化为高质量的能量形式。转化成新型的小 部分能量的载体体现了这一过程中所使用的大 量的低质能量，这就是体现能 • 能值是体现能的新定义，H.T.Odum将其定义 为：一流动或贮存的能量所包含的另一种类别 能量的数量，称为该能量的能值
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以下为H. T. Odum提出：
第四定律： Maximum EmPower Principle （ 最大功率原则） 系统的自组织过程或结构的自我设计通常会朝 向引入更多能量和更有效地使用能量的方向发展 。 • 第五定律： Emergy Hierarchy 通常最大功率的结果是形成一个能量转换的层 级结构。 • 第六定律： Biogeochemical Hierarchy 物质演变的层次性总是与能量转换的层次性紧 密相关，这充分体现在生物地球化学过程中。
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2、生态能量学
• 生态能量学（ecology energy)又称能量生态学（ energy ecology），是能值分析方法的前身。生态能 量学被认为是研究生命系统与环境系统之间能量关系 及其能量运动规律的科学，是生物能量学和生态学相 互参透而形成的一门交叉学科，是生态学中的一个分 支学科。 • 生态能量学是研究生态系统和复合生态系统的能量流 动、传递与转化规律的科学。生态能量学研究生态系 统的能流与其他生态流，如物质流、生物流、信息流 等的数量变化和相互关系，是研究生态系统的结构功 能变化规律的科学。
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三、能值与自然资源和经济
• 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，从而通过最有效的设计，使得系 统达到最大的生态效益、经济效益和社会效益。
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3、能值分析方法
• 能值分析以同一客观标准──太阳能值(Solar Emjoul, sej)衡量不同类别不同能质的能量的 真实价值和数量关系。应用能值的分析方法， 把生态环境系统和人类社会经济系统结合起来 ，定量地分析系统中自然资源和人类投入对系 统的贡献，通过对系统中的能量流、物质流、 货币流、信息流的能值转换，为资源的合理利 用、经济发展方针的制定提供了一个重要的度 量标准。
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2、最大功率原则
• 具有活力的系统，其设计组织方式必须能从外 界获取可利用的能量加以有效的转化利用，并 能反馈能量以获取更多的能量，以应存活之需 • 一个系统为了能与其他系统竞争而存活和永续 发展，必需从外界输入更多低能质的能量，同 时，也必需自系统反馈所贮存的高能质能量， 强化系统 外界环境，使系统内部与外界互利共 存，不断获得能量，以产生最大功率。系统的 最大功率原则被称为“自组织”（selforganization)
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二、能值分析理论
1、奥多姆对生态系统能量定律的贡献 原有定律：
• 第一定律：能量守恒定律（Conservation of Energy） • 第二定律：熵的定律（Law of Entropy） • 第三定律：绝对零度时的熵为零（Definition of Entropy in 0°K）
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第二节 能值原理及其符号语言
• 能值原理 • 能值符号及语言
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一、 能值原理
1、生态系统能量来源
• 由太阳能驱动的生态系统（2 000Kcal/m2） • 由太阳能和潮汐、潮流能驱动的生态系统（20 000Kcal/m2） • 由太阳能驱动和人工植被组成的生态系统（20 000Kcal/m2） • 以燃料驱动为主的城市生态系統（2 000 000Kcal/m2）
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一、生态能量学
1、热力学定律
• 热力学第一定律 • 热力学第二定律（熵增定律） • 热力学第三定律 热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，系统等 温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定平衡状态 ，因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零度不可达到这个结论 称做热力学第三定律。 在统计物理学上，热力学第三定律反映了微观运动的量子化。 在实际意义上，第三定律并不像第一、二定律那样明白地告诫人们 放弃制造第一种永动机和第二种永动机的个图。而是鼓励人们想方 高法尽可能接近绝对零度。目前使用绝热去磁的方法已达到10^-6K ，但永远达不到0K。
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第六章 生态经济能值分析
教学课题：生态经济的能值分析是生
态经济分析的一种新的重要方法，通过 讲授使同学了解生态经济的这一最新进 展。通过案例分析和课堂讲授，使同学 掌握能值分析方法并具备初步应用能值 分析方法进行生态经济评价的能力。
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第一节 能值理论和分析方法的发展
•
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2、能值理论的创立
• 奥多姆经过长期研究，综合生态、能量生态和生态经 济原理于20世纪80年代后期和90年代创立了“能值” 、太阳能值转化率等概念，并创立了能量理论和分析 方法 • 太阳能值转化率 在生态经济系统中，能流从量多而能质低的等级（如 太阳能）向量少而能质高的等级（如经济产品）流动 和转化。具有低能质的能量，如太阳能、风能、雨能 等，经传递与转换而成为高能质和能量，维持人类的 生存活动
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二、能值符号及系统图的绘制
• 能值分析方法拥有自己的语言，即能值符号。 应用能值符号可以把生态系统和各部分联结起 来，从而用图解方式描述整个系统结构，研究 时，在掌握生态环境和社会经济各个方面的基 本要素的基础上，按如下方法和步骤进行能量 系统图的绘制： • 确定系统范围的边界，把系统由各组分及其作 用过程与系统外的有关成分及其作用，以四方 框边界分开。
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3、能值和体现能
• 能量流动过程中，能量减少而能量的质量却增 加了，低能值的能量通过相互作用和做功的形 式转化为高质量的能量形式。转化成新型的小 部分能量的载体体现了这一过程中所使用的大 量的低质能量，这就是体现能 • 能值是体现能的新定义，H.T.Odum将其定义 为：一流动或贮存的能量所包含的另一种类别 能量的数量，称为该能量的能值
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以下为H. T. Odum提出：
第四定律： Maximum EmPower Principle （ 最大功率原则） 系统的自组织过程或结构的自我设计通常会朝 向引入更多能量和更有效地使用能量的方向发展 。 • 第五定律： Emergy Hierarchy 通常最大功率的结果是形成一个能量转换的层 级结构。 • 第六定律： Biogeochemical Hierarchy 物质演变的层次性总是与能量转换的层次性紧 密相关，这充分体现在生物地球化学过程中。
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2、生态能量学
• 生态能量学（ecology energy)又称能量生态学（ energy ecology），是能值分析方法的前身。生态能 量学被认为是研究生命系统与环境系统之间能量关系 及其能量运动规律的科学，是生物能量学和生态学相 互参透而形成的一门交叉学科，是生态学中的一个分 支学科。 • 生态能量学是研究生态系统和复合生态系统的能量流 动、传递与转化规律的科学。生态能量学研究生态系 统的能流与其他生态流，如物质流、生物流、信息流 等的数量变化和相互关系，是研究生态系统的结构功 能变化规律的科学。
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三、能值与自然资源和经济
• 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，从而通过最有效的设计，使得系 统达到最大的生态效益、经济效益和社会效益。
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3、能值分析方法
• 能值分析以同一客观标准──太阳能值(Solar Emjoul, sej)衡量不同类别不同能质的能量的 真实价值和数量关系。应用能值的分析方法， 把生态环境系统和人类社会经济系统结合起来 ，定量地分析系统中自然资源和人类投入对系 统的贡献，通过对系统中的能量流、物质流、 货币流、信息流的能值转换，为资源的合理利 用、经济发展方针的制定提供了一个重要的度 量标准。
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2、最大功率原则
• 具有活力的系统，其设计组织方式必须能从外 界获取可利用的能量加以有效的转化利用，并 能反馈能量以获取更多的能量，以应存活之需 • 一个系统为了能与其他系统竞争而存活和永续 发展，必需从外界输入更多低能质的能量，同 时，也必需自系统反馈所贮存的高能质能量， 强化系统 外界环境，使系统内部与外界互利共 存，不断获得能量，以产生最大功率。系统的 最大功率原则被称为“自组织”（selforganization)
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二、能值分析理论
1、奥多姆对生态系统能量定律的贡献 原有定律：
• 第一定律：能量守恒定律（Conservation of Energy） • 第二定律：熵的定律（Law of Entropy） • 第三定律：绝对零度时的熵为零（Definition of Entropy in 0°K）
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第二节 能值原理及其符号语言
• 能值原理 • 能值符号及语言
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一、 能值原理
1、生态系统能量来源
• 由太阳能驱动的生态系统（2 000Kcal/m2） • 由太阳能和潮汐、潮流能驱动的生态系统（20 000Kcal/m2） • 由太阳能驱动和人工植被组成的生态系统（20 000Kcal/m2） • 以燃料驱动为主的城市生态系統（2 000 000Kcal/m2）