能值分析
城市生活垃圾焚烧发电系统的能值分析
图３城 市生活 垃圾焚烧发电系统能值综合图
质一
Ｑ
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２０
改进实验室管理 提高服务质量
郑雪菲 （ 广州市质量监督检测研究 院 广东 广州 ）
摘 要： 检验机 构除了 要为政府提供客 观公正 的检验信息外， 还要为企业客户提供第三方检测服务。 因此要提 高市场份额， 除了 高检 测技 术外， 提 更重要的疋俐卫 良好 的服务意识， ５ ． ￣ ２ － 并通过实验室 体 系管理方法的持 续改进和创新， 把提 高服务质量落到实处。
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图１ 垃 圾焚烧发电系统流程图
二、 能值 分析
能值分析， 是一种 以能值为基 准， 衡量不同种类 、 不同等级 的能量 真实价值和数 量关 系的方法。 能值 是指一流动或贮存 的 能 量所包含另一种 类别能 量的数量 。 阳能是 最原始 的能源， 太 地球上 的能量直接或 间接来源于太阳能， 能值分析 中， 以太 在 常
台焚烧 炉， 汽式 汽轮发 电机 组， 电装机 容量２ Ｍ ， 凝 发 Ｘ１ Ｗ 年运 ２ 行数８ ０ ｈ 年 处理垃圾３ ．万ｔａ 垃圾焚 烧发 电系统流程简 ００， ３３ ／ 。 图见图１ 焚烧发 电厂的建设投 资费用见表２ ， 。
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量 的统一评价。 针对 城市生活垃圾焚烧发 电系统， 能量分析及货 币分析评 价 已取得一定发展 ， 是从环境一一 经济一体化 的角 但
约》第 七 次缔 约 国会 议 （ Ｏ ７ Ｃ Ｐ ）有关 文件 的 附件 Ｉ， Ｉ 属于 Ｃ Ｍ Ｄ
湖南农业生态经济系统能值分析
Ｈ ｎ ｎ ｃｌ ｒ ｃ ｎ ｅ ｕ ａ ｕｔ ａ Ｓ ｉ ｃｓ Ａ ｕｌ ｅ
湖南农业生态经济 系统能值分析
吴 磊 ， 向平 安 。
（ ． 南农业大 学学 生工作部 ， 南 长 沙 ４０２ ； １湖 湖 １１８
２ 湖南农 业大学 园艺 园林 学 院 ， 南 长沙 ４ ０ ２ ） ． 湖 １ １ ８
摘 要 ： 以湖南农业生态经济系统为研究对象 ， 应用能值理论和方法， ２０ 年湖南农业生态经济系统运行状况进行了研究， 对 ０８
并对反映系统结构功能的能值指标 以及系统的可持续发展状况 进行了深入分 析 ， 结果表明 ： 湖南农 业生态 经济系统环境贡献率 、 ห้องสมุดไป่ตู้ 能值 自给率 比较低 ； 经济能值投入率 、 净能值 产出率 、 环境负载率 、 能值投资率 比较高 ； 可持续发展性能 比较合理。湖南农业要实 现可持续发展应优化能值投入 ， 合理利用辅助能， 加快结构调整 ， 提高净能值产出率 ， 降低环境负载率 ， 强生态环境建设。 加
ｅ ｒ Ｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ｏ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｒｙ ｉ ｄ ｘ ｗ ｉ ｈ ｃ ｎ ｒｆ ｃ ｙ ｔ ｍ ｔ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ｎ ｈ ｕ ｔｉ ａ ｌ ｍｅ ￣ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｍｅｈ ｄ ｎ ｈ ｍｅ ｇ ｎ ｅ ｈ ｃ ａ ｅ ｅ ｔｓ ｓｅ ｓ ｕ ｔｒ ｎ ｕ ｃｉ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｓ ｎ ｂ ｅ ｌ ｒ ｏ ａ
关键 词 ： 农业生态经济系统 ； 能值 ； 指标体系
中图分类号 ：１１ Ｓ８
文献标 识码 ： Ａ
文章编号：０６００ （０ １１— ０６０ １ — ６Ｘ ２ ｔ）７０６ —４ ０
能值分析基础--延伸学习-PPT文档资料
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。
•
•
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• (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，2019，1990)，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。
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· 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。
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。
农业生态系统能值分析方法_张耀辉
代号或表达式 Symbol or expression
R N F
R1 I= R+ N
太阳能值ΠEsej Solar emjoules
6620 228
1482
14452 总能值投入 能值产出 热带农产品 畜产品 渔产品 总能值产出
代号或表达式 Symbol or expression
1129kgΠm3 ×3120 ×1010 m2 ×12195m2Πs ×(3193 ×10 - 3 mΠs·m) 2 ×311536 ×107 sΠɑ×663 = 1172 ×1020 sej
雨水势能能值 = 雨水势能能量 ×太阳能值转换率 = 农业用地面积 ×平均海拔高度 ×平均
(3)
降雨量 ×密度 ×重力加速度 ×太阳能值转换率 = 3120 ×1010 m2 ×300m
太阳光能值光辐射能?太阳能值转换率农业用地面积太阳辐射强度太阳能1转换率31201010m21041104106411868jcm2?13191020sej风能值风能?太阳能值转换率高度空气密度农业用地面积涡流扩散系数风速梯度变化率21000m21129kgm331201010m212195m2s3193103ms?m2311536107s66311721020sej雨水势能能值雨水势能能?太阳能值转换率农业用地面积平均海拔高度平均3降雨?密度重?加速度太阳能值转换率31201010m2300m175818mm1031000kgm3918ms28888141701020sej雨水化学能值雨水化学能?太阳能值转化率农业用地面积平均降雨?雨水的吉布斯自由能密度太阳能4值转换率31201010m2175818mm1034149103jkg1000kgm315444391101020sej海潮能值海潮能?太阳能值转换率大陆架面积015潮汐?高度2重?加速度0115212521011m2015706o112m21025kgm2918ms201123564271101020sej为避免重复计算根据能值?论同一性质的能?投入只取其最大值
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。
能值法
•谢谢
四、能值指标
• 1.净能值产出ห้องสมุดไป่ตู้ • 2.能值投资率 • 3.环境负载率 • 4.可持续发展指数
• 1.净能值产出率=能质量/反馈输入能质量 （包括燃料、生产资料。人类劳动） • 说明：这个指数表征了经济过程是否满足 向经济活动提供基础能源。通过比较净能 值产出率，可以更好地了解某一种资源是 否具有竞争力和经济效益的大小。如果该 值小，则说明该种资源的竞争力较弱，开 发时产生的回报效益较低；反之，竞争力 较强，开发效益较高。某一产品的净能值 产出率高，也往往造成无序竞争和过度开 发。
• 3.山东省农业系统的环境承载力为6.42， 高于江苏的3.75，海南的2.44，低于发达 国家水平，如美国的7.06，日本的14.49 等。说明山东的农业发展的环境压力较小， 有较大的发展潜力。
• 4.可持续发展指数 • 可持续发展要求既要促进经济、社会的发 展，要保持生态环境的健康，即在不给予 生态经济系统较大环境压力的前提下，谋 求较高的经济收益。可持续发展指数为 1.53。山东省农业具有较强的可持续发展 潜力和较大的发展潜力。
能
值
法
一、能值法简介
能值分析是由美国生态学家H.T.Odum 于20世纪80年代创立的一种以能值为测度 单位的环境-经济系统综合核算方法，这种 定量研究已经广泛应用于区域可持续发展 的战略性研究中。
二、特点
• 它着重于系统整体特征（自然属性和经 济特征）的分析，不仅克服了分析方法 （以物质流或货币流为测算单位）中不同 类别能量难以比较的问题，而且从一个新 的角度来看待环境资源在生态系统中的作 用。
• 3.环境负债率=购买的（如化肥、柴油等） 和非可更新的本地能值/无偿的环境能值 （可更新资源能值，如太阳能） • 说明：一个较大的比率数值表明在经济系 统中存在高强度的能值利用，同时对环境 系统保持着较大压力。对经济系统的一种 警示，若系统长期处于较高的环境负债率， 将产生不可逆转的功能退化或丧失。
有机朗肯循环系统（火用）环境及能值分析
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）。
能值分析
(4) 绿草荡有机农场循环型农业系统的环境 负载率(ELR)为0.84，明显低于常规农业生 产系统。充分显示出循环农业生产系统以 可再生能源投入为主的生产特征和对环境 负荷小的优势，而常规农业生产系统以投 入不可再生资源为主，生产过程中存在高 强度的能值利用，对环境的压力较高。
(5) 绿草荡有机农场循环型农业系统的能值 可持续指标(ESI)为2.43，明显高于常规农 业生产系统。说明采用循环农业模式的水 稻生产系统是一种可持续发展的农业生产 系统，系统的产出能值反馈量大，自组织 能力高。相反常规的农业生产系统过度依 赖化肥和杀虫剂、除草剂的施用，是一种 高资源消耗型的生产系统，并且对于自然 环境不可避免的产生破坏，是一种非可持 续性的生产系统。
(21)沼气
总产出
1.02E+12
23000
2.34E+16
2.42E+17
4.64E+03
5.36E+04
上表相关说明：
可更新环境资源（R）包括太阳能、风能、河流势能、
雨水化学能、雨水势能和地球旋转能，根据试验所在 地的年均太阳能辐射量和年均降雨量计算，但由于太 阳能、风能、河流势能、雨水化学能、雨水势能和地 球旋转能都具有相同来源，仅取数值最大者河流势能 以免重复计算。 第(6)项表土层净损失以整个有机农场每年水土流失的 N为68.0kg/hm2进行估算，土壤全N为0.139%，有机 质含量为2.28%,整个农场的表土层净损失估算为 68.0kg/hm2 * 30 hm2 / 0.139% * 2.28% * 5400kcal/kg *4186J/kcal = 7.59E+11J。 其余各项则是根据农场全年生产的记录数据，参考能 值理论的相关公式进行计算。
生态经济能值分析
❖ 能值分析方法 ❖ 能值与资源和经济
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。
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
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。
❖ 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
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
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。
城市生态系统能值分析_EMA_的原理与步骤
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
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。
the 粮食生产系统的能值分析以安塞县为例粮食生产系统的能值分析g
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。
能值分析理论提出的意义(3).
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。
5.7能值、动态、熵、生命力、GIS分析
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。
中国经济持续发展水平的能值分析
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。
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一些能值指标的相关性分析
H.T.Odum 创立的能值指标体系虽因所分析 系统的具体差异而不同，但整体而言其中 几个主要的能值指标是目前各系统能值分 析中通用的。即能值产出率(EYR)、能值投
资率(EIR)、能值交换率(EER)、能值扩大率 (EAR)、能值自给率(ESR)、环境负载率 (ELR)、可更新资源投入率(RIR)等。
环境负载率为系统不可更新能源投入能值 总量与可更新能源投入能值总量之比；
可更新能源投入率为系统可更新能源投入 能值总量与系统能值投入总量之比。
系统可持续发展性能的新能值指标
美国生态学家Brown.M.T 和意大利生态学 家 Ulgiati.S 提出了能值可持续指标 ESI，定 义为系统能值产出率与环境负载率之比； 即 EYR/ELR。
能值投资率是衡量经济发展程度和环境
负载程度的指标。其值越大则表明系统经 济发展程度越高；其值越小则说明发展水 平越低而对环境的依赖越强。能值投资率 可用于确定经济活动在一定条件下的效益， 并可测知环境资源条件对经济活动的负载 率。
（4）净能值产出率
净能值产出率（net emergy yield ratio，EYR）为 系统产出能值与经济反馈（输入）能值之比。反 馈能值来自人类社会经济，包括燃料和各种生产 资料及人类劳务。
（3）能值投资率
生态经济系统（环境经济系统）的能值投资率 （emergy investment ratio），等于来自经济的反 馈能值除以来自环境的无偿能值输入。
前者如燃袖、电力、物资、劳务等，均需花 钱购买，称为“购买能（purchasedemergy）”； 后者来自包括土地、矿藏等不可更新资源和太阳 能、风、雨等可更新资源在内的自然界无偿能值 （free emergy）。能值投资率也可称为“经济能 值/环境能值比率”。
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。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。
意义
。 能值被认为是联结生态学和经济学的桥梁，
5）建立能值指标体系:由能值分析表及系统能值 综合结构图，进一步建立和计算出一系列反映生 态与经济效率的能值指标体系，诸如人均能值量、 能值/ 货币比率、能值投入率、净能值产出率、能 值交换率、环境承载率、能值密度等。
6）系统模拟：可采用能量系统动态模拟进行模拟。
7）系统的发展评价和策略分析:通过能值指标比 较分析，系统结构与功能的能值评价和模拟，为 制定正确可行的系统管理措施和经济发展策略提 供科学依据，指导生态经济系统良性循环和可持 续发展。
4）人均能值用量
人均能值用量指一个国家或地区的人均能值使用 量，是评价人民生活水平的指标。
在农业国家或欠发达地区，人们可以从环境资源 系统直接获得某些生活必需品，没有必
要为此付出任何金钱。因此，如果只是用货币来 衡量他们的生活水平，并不完全说明问
题。而利用能值可以对这些无偿的环境资源投入 进行恰当的评价，从而可以衡量人们的
2.2能值分析
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
( Emergy Indices) ，定量分析系统的结构功 能特征与生态经济效益
所引起的系统 EISD 正向变化越大则表明引 入其的正效益越显著。
能值分析的基本步骤：
1）资料收集：收集研究对象相关的自然环境、地 理和社会经济各种资料数据，整理分类并存机处理。
2）能量系统图的绘制:应用 H.T.Odum 的“能量系 统语言”图例，绘制能量系统图，以组织收集的资 料，形成包括系统主要组分及相互关系的系统图解。
3）编制各种能值分析表:计算系统的主要能量流、 物质流和经济流；根据各种资源的相应能值转换率， 将不同度量单位(J、G 或$) 的生态流或经济流转换 为能值单位(sej)；编制能值分析评价表，评价它们 在系统中的地位和贡献。
4）构建系统的能值综合结构图:构建体现系统资 源能值基础的能值综合结构图，对总系统和各子 系统生态流进行集结和综合。
通过太阳能值转换率可以计算得出某种物质、 能量或劳务的太阳能值。H.T.Odum和合作者从地 球系统和生态经济角度换算出自然界和人类社会 主要能量类型的太阳能值转换率，可用于大系统 如国家、区域、城市系统的能值分析。根据各种 资源(物质、能量)相应的太阳能值转换率，可将 不同类别能量(J)或物质(g)转换为统一度量的能值 单位(sej)。
根据Odum的能值公式计算出生态经济系统总能值 使用量。
U=No+N1+R+IMP
式中，U： 总能值使用量； N0： 较粗放使用的自然资源； N1：集约使用的自然资源； R： 可更新资源；
IMP：总进口(包括旅游业、进口劳务和利用 的外资)。
2.3 能值的指标体系
（1）能值/货币比率 一个国家单位货币（通常转换成美元）相当的能
能值—货币价值（Emergy dollars，缩写 Em$）是指将生态经济系统的能值折算成货 币，相当于多少币值，也称宏观经济价值， 其折算方法是资源或产品的能值除以当年 的能值/货币比率。
能值—货币价值反映某一产品的实际价 值，包括凝结在产品中的人类劳动和环境 资源的价值，而市场价格只能反映产品的 稀缺性。
3.能值的主要应用
能值分析的方法，以分析对象而言，有 大范围国家或地区生态经济系统的能值分 析，资源与经济的能值分析，城市或农业 生态经济系统能值分析，以及小范围的具 体生产系统（如农作物、工业品生产）能 值分析等。
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。
具有重大科学意义和实践意义。在理论上， 能值分析为生态经济系统开辟了定量分析
研究的新方法，提供了衡量和比较研究方 法。
能值研究现状
国内研究现状：
中国开展能值分析研究开始于1989年留美学
者在美国罗里达大学直接H.T.Odum的合作研究，
参与了美国 NSF 有关项目和能值专著工作。近 10
多年来，能值分析方法和应用研究，尤其对国家
Байду номын сангаас
（5）其他常用的能值评价指标
1）能值扩大率 一个系统过程中增加的产出能值与增加的
投入该过程的能值之比，称为能值扩大 率。能值扩大率是衡量能值应用效率的指
标；由于能值投入增加，导致产出能值增 加。经济过程的能值扩大率越高，说明该 过程的效率越高，边际效应越高。
2）能值自给率
能值自给率是一个国家、地区或城市的本 地资源能值投入与国外或外地输入能值之
净能值产出率是衡量系统产出对经济贡献大小的 指标。与经济分析中的“产投比”（产出/投入比） 相似，净能值产出率是衡量系统生产效率的一种 标准。EYR 值越高，表明系统获得一定的经济能 值投入，生产出来的产品能值（产出能值）越高， 即系统的生产效率越高。净能值产出率对能源和 进出口价值评估特别重要，可用以说明能源生产 与利用的效率，显示经济活动的竞争力。
（1）能值产出率(EYR)、能值投资率(EIR) 与能值自给率(ESR)根据Odum的定义，能 值投资率为社会经济反馈投入能值与自然 环境投入能值之比；
能值产出率为系统总产出能值与社会经济 反馈投入能值之比；
能值自给率为系统自然环境投入能值与系 统能值投入总量的比。
（2）环境负载率(ELR)与可更新能源投入 率(RIR)
通过部分能值指标的相关性分析表明， 能值产出率与环境负载率及系统能值交换 率之间并无相关关系。可将三者合并，得 到一个可同时兼顾系统社会经济效益与生 态环境压力的系统可持续发展能力的复合 评价指标。命名为评价系统可持续发展能 力的能值指标(EISD)， EISD 值越高，
意味着单位环境压力下的社会经济效益越 高，系统的可持续发展能力越好。其数学 表达式为：
比。能值自给率可以用来描述一个国家或 地区的对外交流程度和经济发展程度。
3）能值密度
能值密度即一个国家或地区能值总利用量 与该国家和地区面积之比，单位是
sej/(m2.a)。能值密度这一指标反映了被评 价对象的两个特性—经济发展强度和经济 发展的等级。整个世界系统从不发达国家 到欠发达国家到发达国家，也存在这个一 个类似情况。能值密度越大，说明经济越 发达，在等级中的地位越高。
能值分析基础
1. 能值研究现状及发展趋势 2. 能值分析的基本概念及方法 3. 能值的主要应用
1. 能值研究现状及发展趋势
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、能量语言、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。
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。
2.1能值转换率
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)。