科学用能——应对能源挑战论文

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1、科学用能——应对能源挑战论文【摘要】本文为作者2004年12月为积极响应中国科学院技术委员会主任徐建中院士在总结归纳了国内外专家对如何解决中国能源问题有关建议后，根据科学发展观，提出以“科学用能”来应对中国面临的能源挑战的倡议而写的文章。文章从科学使用能源，科学配置能源和科学管理能源等全面的阐述了自己的认识。中国的资源甚至全世界的资源都无力支撑中国按目前的方式实现现代化的目标，中国必须依靠科学的方式，以发达国家今天的技术和发展模式作为未来前进的蓝本，通过科学的使用能源，科学的配置能源和科学的管理能源来解决中国现代化的能源环境瓶颈。【关键词】节能

2、科学用能熵的世界观科学使用能源科学配置能源科学管理能源前言中国科学院技术委员会主任徐建中院士在总结归纳了国内外专家对如何解决中国能源问题有关建议后.freel）”、“合同能源管理(EMC)”、“能源服务公司(ESCO)”、“综合资源规划（IRP）”，以及环境排放和资源利用的各种“交易机制”等多种符合市场经济规则的管理运营机制，来有效解决中国发展中的能源与环境瓶颈，实现社会和经济的可持续发展目标。资源短缺的现实需要我们建立新的世界观中国正在面临着改革开发以来最严峻的能源挑战，煤炭、油气、电力，以及水资源、土地资源和环境、运力都已经无法支撑目前这种

3、粗放型的GDP高速增长，资源的快速耗散不仅直接威胁到子孙后代的生存空间，也引起了国际间的恐慌。频繁的拉闸限电，煤炭供应不足，油价的飙升，水环境和大气环境的日益恶化，耕地减少引起的粮食供应问题都直接影响到国家的社会进步、经济发展和政治稳定，中国将如何应对这一挑战，不仅是全国人民关注的问题，也成为全世界担忧中国将如何崛起的焦点。中国已经确立了“和平崛起”的目标，但是世界更加关注我们将如何实现这一目标的过程，我们将采取什么办法来应对我们所面临的挑战。能源科学进步一直影响着人类世界观的形成，人类的文明就是建立在对于能源的认识上。人类与动物的分水岭并非是

4、使用工具和劳动，而是对火的认识，目前已知的能够使用工具和能够从事有组织劳动的动物种类是大量的，但是能够使用火的动物只有人类，人类的进步步伐始终依靠能源技术进步作为动力。我们传统的世界观是构筑在19世纪中叶时对科学的认识上，主要的科学依据是牛顿的三个机械定律和热力学第一定律，以及达尔文的“进化论”。基本的观念是“物质不灭”和“能量守恒”，认为“运动着物质的永远循环是宇宙的最终结论”，世界总的方向是从无序向有序发展。我们的目标是建立一个“物质极大丰富”的人类大同社会，地球上的资源和能量将随着技术的发展“取之不尽，用之不竭”。1850年德国科学家克劳

5、修斯总结并表述了热力学第二定律--即“熵定律”（加入的热量/绝对温度＝熵），他认为：热可以自发地从高温传向低温，而不会自发地从低温转向高温。简单的说，一杯热水可以自己变冷，确不会自动变热，除非借助外部更多的能量。能量虽然守恒，但质量却发生了变化，一桶温水可能比一小锅开水所含的热量要多，但它永远煮不熟一个鸡蛋。熵会自发的越来越增加，而不会自动减少。热向何处去了？向更低的温度散去，直到绝对温度－273℃，一旦散去将难以重新聚积，如若宇宙能量散尽，温差将消失，宇宙将会热寂，能量的大趋势是从有序向无序发展。进入20世纪，科学突飞猛进，人们对宇宙的认识也

6、在不断加深，科学家发现热力学第二定律是一个具有普遍意义的真理，而并非曾被批判的“形而上学”。特别是俄罗斯出生的比利时科学家普利高津，对热力学第二定律进行了广泛的延伸，并创立了著名的“耗散结构理论”。不仅能源科学进一步证实了这一定律的正确无误，资源专家也相信尽管物质不灭，但资源的品位将逐渐失去，最终将无法再次利用。例如：我们将高品位的铁矿资源冶炼为钢材，尽管我们在不断回收再利用，但不可避免地有大量铁分子被氧化而散落在土壤中，永远无法再回收利用，铁的原子总量没有减少，铁的有效资源只会越来越少；宇宙天文学家肯定地认为：对于太阳和地球，熵定律是一切自然

7、定律中的最高定律，因为对于宇宙和太阳的研究，宇宙大爆炸学说的确立，越来越证实这一定律的正确无误；物理学家也发现时间是不可逆的，如同熵增加的过程也不可逆一样，时间和能量同起源于一点，时间最终指向熵的增加；生物学家发现生命的过程也在熵定律的涵盖之下，生命就是一个能量的过程，生命的能量过程就是整个宇宙的能量过程中的一部分，生命逝去的过程恰恰就是一个熵增的过程。而环境学家也认为熵增正是地球环境面临的规律性问题，甚至社会学家和经济学家也在沿用这一定律来分析、认识和解释问题。熵定律正在成为一种新的世界观，它告诉我们物质不灭，但质量在递减；能量守恒，但品位在

8、下降；运动着的物质是具有方向性的，它不可能永远在周而复始；而物质的循环将存在疆界，任何事物都会有终结的一日。这一世界观为人类规范了一道行为界线，我们无