㈠ 如何認識創新驅動是今後實現可持續發展的根本動力
一、實施創新驅動發展戰略,必須始終堅持走中國特色自主創新道路
我們黨始終高度重視科技進步和創新。從「向科學進軍」到「科學技術是第一生產力」,從「科教興國戰略」到「提高自主創新能力、建設創新型國家」,黨領導我國科技事業在實踐中探索出一條底蘊深厚、前途廣闊的中國特色自主創新道路,展現出強大的生機和旺盛的活力,昭示了我國經濟社會和科技發展的光明前景,成為科學發展觀的重要內容、中國特色社會主義理論體系的重要組成部分。
黨的十六大以來,黨中央作出增強自主創新能力、建設創新型國家的重大戰略決策,制定和實施《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》,明確提出「自主創新,重點跨越,支撐發展,引領未來」的新時期科技工作指導方針。黨的十七大明確提出提高自主創新能力、建設創新型國家是國家發展戰略的核心、提高綜合國力的關鍵,強調堅持走中國特色自主創新道路,把增強自主創新能力貫徹到現代化建設各個方面。2008年,我國把科技支撐作為應對國際金融危機一攬子計劃的四大措施之一,科技在克服現實困難、創造未來繁榮中的支撐引領地位進一步強化。黨的十七屆五中全會明確提出,加快轉變經濟發展方式,最根本的是要靠科技的力量,最關鍵的是要大幅度提高自主創新能力。2012年7月,黨中央、國務院召開全國科技創新大會,對深化科技體制改革、加快國家創新體系建設作出全面部署,提出了創新驅動發展的戰略要求。實施創新驅動發展戰略已寫入黨的十八大報告。這是我們黨在我國改革發展的關鍵時期作出的重大抉擇,開啟了我國加快建設創新型國家和邁向科技強國的新征程。
沿著中國特色自主創新道路,我國科技事業取得了巨大成就,創新型國家建設成效顯著。黨的十六大以來的10年,是創新鑄業的10年,面向經濟發展、民生改善、社會和諧和國家安全等重大戰略需求,科技發揮了重要的支撐引領作用;是創新鑄劍的10年,載人航天、探月工程、載人深潛、超級計算機、高速鐵路等實現重大突破,一批影響重大的關鍵核心技術和原創成果相繼涌現;是創新鑄基的10年,科技改革穩步推進,自主創新能力顯著提高,我國整體科技實力邁上新台階,與主要發達國家不斷接近,一些方面甚至成為領跑者;是創新鑄魂的10年,全民科學素質不斷提高,創新政策體系、文化環境和社會氛圍不斷優化。實踐證明,中國特色自主創新道路是符合我國國情、符合科技經濟發展規律的正確道路。
新的發展時期,我們必須充分認識到,建設創新型國家與全面建成小康社會是同步走、同向行的關系,創新驅動發展的成效直接影響到我國加快轉變經濟發展方式、推動經濟社會科學發展的成效。當前,距離我國進入創新型國家行列還不到10年,時間緊迫、任務艱巨、使命光榮。我們必須認真學習貫徹落實黨的十八大精神,奮力投入到堅持走中國特色自主創新道路的新實踐,努力在創新驅動發展上有新的重大作為。必須始終堅持立足國內,充分激發廣大科技人員的創新創造活力,把自主創新作為科技發展的戰略基點,為創新驅動發展提供不竭的技術源泉。同時不斷擴大科技開放合作,以全球視野謀劃和推動自主創新,提高原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力,更加重視協同創新,在開放合作中提升我國科技水平。
二、實施創新驅動發展戰略,必須著力強化科技創新對提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐
在當代中國,堅持發展是硬道理的本質要求就是堅持科學發展。以科學發展為主題,以加快轉變經濟發展方式為主線,是關系我國發展全局的戰略抉擇。必須著力增強創新驅動發展新動力,加快轉變經濟發展方式,不斷提升發展質量和效益,推動經濟社會科學發展。
從國際上看,世界范圍內新的科技革命和產業變革孕育新突破。全球知識創造和技術創新的速度明顯加快,新科技革命的巨大能量正在不斷蓄積。以新技術突破為基礎的產業變革呈現加速態勢,正在深刻改變著世界科技和經濟社會發展形態。國際金融危機加快催生了新一輪科技革命和產業變革。科技創新已成為經濟結構調整和持續健康發展的決定性力量,許多國家都將創新提升到國家發展的戰略核心層面,全球進入了空前的創新密集時代。我們必須更加自覺地把握機遇、應對挑戰,以科技創新的新成果開辟社會生產力持續提高的廣闊空間。
從國內看,創新驅動成為加快轉變經濟發展方式「最根本、最關鍵」的力量。我國以較少的人均資源佔有量和脆弱的生態環境,承載著巨大的人口規模和實現持續快速發展的壓力,面臨著節能減排、應對氣候變化等嚴峻挑戰。經過多年來的艱苦努力,我國經濟社會發展取得歷史性成就。但發展中不平衡、不協調、不可持續的問題依然突出,經濟結構問題已經成為一個帶有根本性、全局性的問題。經濟結構問題與科技創新能力、人才隊伍水平密切相關。如果沒有創新能力特別是科技創新能力的大幅提升,就難以真正完成經濟結構的調整和發展方式的轉變,影響經濟社會科學發展。因此,必須緊緊依靠科技創新,不斷提高科技進步對經濟發展的貢獻率,充分發揮科技創新在提高社會生產力和綜合國力中的戰略支撐作用,實現創新驅動發展。
推進創新驅動發展,促進科技實力提升是基本前提,促進自主創新能力提升是關鍵所在。要進一步統籌落實好科技、教育、人才三個規劃綱要,深入實施科教興國戰略、人才強國戰略和可持續發展戰略,把科技進步與國家發展戰略、經濟社會發展目標、人民日益增長的物質文化需要緊密結合起來,立足長遠,超前部署,強化基礎研究、前沿技術研究、社會公益技術研究,提高科學研究水平和成果轉化能力,搶占科技發展制高點,不斷夯實我國從科技大國邁向科技強國的堅實基礎。
推進創新驅動發展,促進經濟實力提升和發展方式轉變是首要任務。要更加註重圍繞產業發展需求部署創新鏈,實施國家科技重大專項,突破重大技術瓶頸,充分發揮自主創新示範區和高新區的示範輻射帶動作用,培育發展戰略性新興產業。加強技術集成和商業模式創新,加快共性技術突破和成果轉移轉化,促進傳統產業改造升級。
推進創新驅動發展,促進綜合國力提高是根本目的。新時期,我國經濟社會發展對科技的需求日益多元化,科技工作的領域越來越寬、責任越來越大。我們要緊緊圍繞農業發展、民生改善、社會管理、文化繁榮、生態文明和國家安全等方面的重大戰略需求,充分激發全社會的創新創造活力,促進中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展,更好地服務於科學發展和社會和諧。
三、實施創新驅動發展戰略,必須不斷深化科技體制改革、加快國家創新體系建設
我國過去30多年的快速發展靠的是改革開放,我國未來發展也必須堅定不移依靠改革開放。充分釋放創新驅動發展的活力,不斷增強創新驅動發展的能力,根本動力也在於改革開放。學習貫徹落實黨的十八大精神,要求我們堅持把改革創新精神進一步貫徹到科技領域,努力在科技改革發展上取得新的重大進展,加快創新型國家建設。
科技體制改革始終伴隨著我國改革開放全過程。多年來特別是黨的十六大以來,圍繞促進科技與經濟結合,黨中央、國務院採取了一系列重大措施,取得了一系列重大突破。市場導向的創新格局在發展中日益完善,市場配置科技資源的基礎性作用不斷增強。技術創新、知識創新、國防科技創新、區域創新和科技中介服務體系建設全面推進,國家創新體系建設取得顯著進展。激勵企業和科技人員創新創業的政策環境不斷優化,科技與金融結合日益緊密。這是我國科技體制改革帶來的根本性重大變化。但同時我們也要看到,面對新形勢新要求,一些突出問題仍然制約著科技創新,特別是科技與經濟結合的問題還沒有得到根本解決。一方面,經濟社會發展對科技創新的需求牽引還不足;另一方面,科技創新的支撐引領能力還需要進一步提高。企業技術創新能力還不強,科技創新的基礎也還不牢。
解決好制約科技創新的突出問題,根本出路在於深化科技體制改革。全國科技創新大會和《中共中央國務院關於深化科技體制改革加快國家創新體系建設的意見》,在繼承國家中長期科技發展規劃綱要的基礎上,提出了新時期科技改革發展的總體思路、目標任務和政策措施。黨的十八大進一步強調要深化科技體制改革。我們要堅決落實中央的重大決策部署,切實加快科技改革發展步伐。
始終堅持把解決科技與經濟相結合問題、增強企業創新能力作為中心任務,著力構建以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系。加快建立企業主導產業技術研發創新的體制機制,完善市場導向的創新格局。積極支持科技型中小企業發展。完善知識創新體系,加強基礎研究、應用研究、技術創新和應用推廣的有機銜接,促進科技資源開放共享,加強統籌協調和協同創新,提高國家創新體系整體效能。深化科技管理體制改革,促進科技管理科學化和資源高效利用。統籌各類創新人才發展,完善人才激勵制度,建設高水平創新創業人才隊伍,以人才強促進科技強,帶動產業強、經濟強。
完善落實國家中長期科技發展規劃綱要配套政策,總結推廣相關試點政策,積極研究制定深化科技體制改革、加快國家創新體系建設有關政策措施。完善科技創新評價標准、激勵機制、轉化機制,不斷形成激勵創新的正確導向。深入實施知識產權戰略,加強知識產權保護。不斷健全科技政策法規體系、創新法治環境和多元化科技創新投入體系。大力倡導創新光榮,強化科學道德建設,提高全民科學文化素質,培育創新文化土壤。不斷優化科技創新政策環境,把全社會的智慧和力量凝聚到創新發展上來,努力實現創新驅動發展。
㈡ 電動車行業是否能可持續發展,發展趨勢如何
1、引言
現代電動汽車一般可分為三類:純電動汽車(PEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)。但是近幾年在傳統混合動力汽車的基礎上,又派生出一種外接充電式(Plug-In)混合動力汽車,簡稱PHEV。本文將電動汽車技術研發的若干問題和趨勢,作簡要的介紹和評述。
2、純電動汽車(PEV)
純電動汽車是指完全由動力蓄電池提供電力驅動的電動汽車,雖然它已有134年的悠久歷史,但一直僅限於某些特定范圍內應用,市場較小。主要原因是由於各種類別的蓄電池,普遍存在價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等嚴重缺點。目前採用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池,它們已達到的實際性能指標和市場平均價格,如表1所示。根據實際裝車時的循環壽命和市場價格,可估算出電動汽車從各種動力電池上每取出1kWh電能所必須付出的費用。計算時,假設電池最高可充電荷電狀態(SOC)為0.9,放電SOC為0.2,即實際可用的電池容量僅占總容量的70%;由電網供電價為0.5元/kWh,電池的平均充放電效率為0.75。
粗略計算中可知,雖然從電網取電僅需0.5元/kWh,但充入電池,再從電池取出,鉛酸電池每提供1kWh電能,價格為3.05元左右,其中2.38元為電池折舊費,0.67元為電網供電費,而從鎳氫電池中每提供1kWh電能,費用為9.6元,鋰離子電池為10.2元,即後二種先進電池供電成本是鉛酸電池的三倍多。
目前國內市場上用柴油機發電,價格大致為3元/kWh,若用汽油機發電,供電價格估計為4元/kWh,即從鉛酸電機提供電能的價格大致和柴油機發電價格相等,僅僅從取得能量的成本來考慮,採用鉛酸電池比汽油機驅動有一定價格優勢,但是由於它太過笨重,充電時間又長,因此只被廣泛用於車速小於50km/h的各種場地車、高爾夫球車、垃圾車、叉車以及電動自行車上。實踐證實鉛酸電池在這一低端產品市場上有較強的競爭力和實用性。
鎳氫電池的主要優點是相對壽命較長,但是由於鎳金屬占其成本的60%,導致鎳氫電池價格居高不下。鋰離子電池技術發展很快,近10年來,其比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg,比功率可達2000W/kg,循環壽命達1000次以上,工作溫度范圍達-40~55℃。 。
近年由於磷酸鐵鋰離子電池的研發有重大突破,又大大提高了電池的安全性。目前已有許多發達國家將鋰離子電池作為電動汽車用動力電池的主攻方向。我國擁有鋰資源優勢,鋰電池產量到2004年已佔全球市場的37.1%,預計到2015年以後,鋰離子電池的性/價比有望達到可以和鉛酸電池競爭的水平,而成為未來電動汽車的主要動力電池。
圖1示出了國內外各種純電動車輛數量/性能和價格/性能曲線,以電動自行車為代表的低性能車輛,由於其成本低廉,僅我國在2006年已達到年產2000萬輛,美國通用汽車公司生產的沖擊1號電動跑車,雖然已達到了很高的動力性,但是由於售價高昂,僅生產了區區50輛,由於沒有市場而不得不停產。性能較低的場地車,在我國年產達7000~8000輛左右;天津清源電動車公司生產的微型電動車,最高車速僅50km/h,年產也可以達千輛以上,這可能是目前市場所能接受的純電動車輛性能的上限。上述所有電動車輛均採用鉛酸電池為動力。隨著高性能鋰離子電池的性/價比不斷提升,未來5~10年內,市場上可能會出現最高車速≥100km/h,續駛里程≥250km的高性能純電動汽車。
3、混合動力電動汽車(HEV)
由於完全由動力蓄電池驅動的純電動汽車,其性能/價格比長期以來都遠遠低於傳統的內燃機汽車,難於與傳統汽車相競爭,上個世紀90年代以來各大汽車公司都著手開發混合動力汽車。日本豐田公司在1997年率先向市場推出「先驅者」(Prius)混合動力汽車,並在日本、美國和歐洲各國市場上均獲得較大成功,累計產銷量已超過60萬輛。隨後日本本田、美國福特、通用和歐洲一些大公司,也紛紛向市場推出各種類型的混合動力汽車。
3.1 研製全混合電動汽車的必要性
混合動力電動汽車是指具備兩個以上動力源、而其中有一個可以釋放電能的汽車。混合動力汽車按混合方式不同,可分為串聯式、並聯式和混聯式三種;按混合度(電機功率與內燃機功率之比)的不同,又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中外掛式皮帶驅動起動/發電(BSG)式是微混合動力汽車的典型結構,其電機功率一般僅2~3kW,依賴發動機的停車斷油功能,可節燃油5~7%;在發動機曲軸後端加裝一個電動/發電型盤式電機(ISG)是輕度混合動力汽車的典型結構;具有純電力驅動功能的可作為全混合或混聯式混合動力汽車的典型。豐田公司的Prius轎車即屬於這類全混合汽車。目前我國若干汽車企業研製的混合動力汽車,大多採用ISG輕度混合或BSG微混合方案,主要是考慮這二種方案的技術難度較小,生產成本也較低。但是根據研究表明,混合動力汽車的節油率幾乎與汽車功率的混合度和汽車的生產成正比上升 因此,從長遠來看,研製全混合電動汽車是一種必然趨勢。
4、外接充電式混合動力汽車
外接充電式混合動力汽車是最新的一代混合動力汽車類型,近年來受到各國政府、汽車企業和研究機構的普遍關注,國內外專家認為,PHEV有望在幾年後得到廣泛的推廣使用。
據統計,法國城鎮居民80%以上日均駕車里程少於50km,在美國,汽車駕駛者也有60%以上日均行駛里程少於50km,80%以上日均行駛里程少於90km。PHEV特別適合於一周有5天僅駕車用於上下班,行駛里程50~90km之間的工薪族使用。PHEV是在混合動力汽車上增加了純電動行駛工況,並且加大了動力電池容量,使PHEV採用純電動工況可行駛50~90km,超過這一里程,即必須起動內燃機,採用混合驅動模式。所以PHEV的電池容量一般達5~10kW·h,約是純電動汽車電池容量的30~50%,是一般混合動力汽車電池容量的3~5倍,可以說它是介於混合動力汽車與純電動汽車之間的一種過渡性產品。與傳統的內燃機汽車和一般混合動力汽車(HEV)對比(見表5),PHEV由於更多的依賴動力電池驅動汽車,因此它的燃油經濟性進一步提高,二氧化碳和氮氧化物排放更少。由於動力電池容量的加大,每輛車的售價至少比一般HEV高2000美元。
圖3示出了四種不同類型乘用車,它們的蓄電池容量與汽車價格、燃油消耗及尾氣排放的對比關系。可見隨著蓄電池容量的加大,汽車價格將上升,但是燃油消耗和尾氣排放則下降。因此可以認為,電動汽車是以使用和損耗蓄電池為代價來換取節油、減排的效果,動力電池性/價比的大幅提升將是電動汽車能否迅速推廣使用的關鍵所在。
一般HEV動力電池SOC僅在較小范圍內波動(例如±2%~3%)因此循環壽命次數很長,而PHEV的動力電池SOC必須在很大的范圍內波動(例如±40%),屬於深充深放,因此循環工作壽命短得多,和純電動汽車(PEV)相似。目前在PHEV上都採用先進的鋰離子電池,由表1可知,鋰離子電池每放出1kWh電能,能耗費為10.2元,相當於內燃每kWh能耗費用的3倍。隨著全球石油價格不斷上升,燃油內燃機的能耗費用也將不斷上升,而鋰離子電池隨著技術進步和產量的擴大,其能耗費用將不斷下降 。
5、燃料電池電動汽車
早在1839年,英國人格羅孚就提出了氫和氧反應發電的原理。20世紀60年代,研發出了液氫和液氧發電的燃料電池,由美國UTC公司首先用於航天和軍事用途。近20年來,由於石油危機和大氣污染日趨嚴重,以質子交換膜式為代表的燃料電池技術,受到世界各國普遍重視。各大跨國汽車公司紛紛投入巨資,研發出了各種類型的燃料電池電動汽車(FCEV)。
5.1 質子交換膜燃料電池(PEMFC)主要優點
(1)其排放生成物是水及水蒸汽,為零污染;
(2)能量轉換效率可高達60~70%;
(3)無機械振動、低雜訊、低熱輻射;
(4)宇宙質量中有75%是氫,地球上氫也幾乎是無處不在。氫還是化學元素中質量最輕、導熱性和燃燒性最好的元素;
(5)氫的熱值很高,1kg氫和3.8L汽油的熱值相當。
5.2 燃料電池電動汽車存在的技術、經濟問題
在我國,國家科技部將研發燃料電池客車和燃料電池轎車列為「十五」和「十一五」計劃「863」重大科技項目。並已取得一系列重大科技成果,但是在多年科研實踐中,也暴露出一些技術、經濟問題:
(1)燃料電池發動機的耐久性壽命短
一般僅1000~1200小時(國外達2200小時),燃料電池汽車行駛4~5萬km,功率即下降~40%,和傳統內燃機可普遍行駛50萬km以上相比,差距很大;
(2)燃料電池發動機的製造成本居高不下
一般估計3萬元/kW(國外成本約3000美元/kW),與傳統內燃機僅200~350元/kW相比,差距巨大。由於其中如質子交換膜、炭紙、鉑金屬催化劑、高純度石墨粉、氫回收泵、增壓空氣泵等關鍵部件均依靠進口,所以與國外相比,並沒有成本優勢;
(3)燃料電池發動機對工作環境的適應性很差
國產可在0~40℃氣溫下工作,低於0℃有結冰問題,高於40℃過熱不能正常工作;此外對空氣中的粉塵、一氧化碳、硫化物等都十分敏感,鉑催化劑極易污染中毒失效;
(4)燃料電池汽車的使用成本過於高昂
例如高純度(99.999%)高壓氫(>200大巴)售價約80~100元/kg。按1kg氫可發10kW·h電能計算,僅燃料費即約為10元/kW·h,按燃料電池發動機工作壽命1000小時計算,折舊費為30元/kWh。所以總的動力成本達40元/kW·h。與表1對照可知,至少在目前,由燃料電池發動機提供1kWh電能的成本遠高於各種動力電池,這從一個側面反映了作為汽車動力源,燃料電池汽車還有相當的距離。
5. 目前燃料電池電動汽車的研究課題
盡管存在如此多的問題,但是燃料電池仍然是人類迄今為止,發明的最清潔、安靜又可無限再生的能源,值得我們為實現燃料電池電動汽車的產業化,付出更大的努力。
6、電機及電動車輪
電動汽車驅動電機是所有電動汽車必不可少的關鍵部件。目前使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應和開關磁阻等四種電機。美國和德國開發的電動汽車大多採用交流感應電機,主要優點是價格較低、效率高、重量輕,但啟動轉矩小。日本研製的電動汽車幾乎全部使用永磁無刷電機,其主要優點是效率可以比交流感應電機高6個百分點,但價格較貴,永磁材料一般僅耐熱120℃以下。開關磁阻電機結構較新,優點是結構簡單、可靠、成本較低、起動性能好,沒有大的沖擊電流,它兼有交流感應電機變頻調速和直流電機調速的優點,缺點是雜訊較大,但仍有一定改進餘地。
但是對於電動汽車而言,由於電能是由各類電池提供,價格昂貴而彌足珍貴,所以使用相對效率最高的永磁無刷電機是較為合理的,它已被廣泛用於功率小於100kW的現代電動汽車上。
此外,在國外已有越來越多的電動汽車採用性能先進的電動輪(又稱輪轂電機),它用電機(多為永磁無刷式)直接驅動車輪,因此無傳統汽車的變速箱、傳動軸、驅動橋等復雜的機械傳動部件,汽車結構大大簡化。但是它要求電機在低轉速下有很大的扭矩,特別是對於軍用越野車,要求電機基點轉速∶最高轉速=1∶10 近幾年,美、英、法、德等國紛紛將電動輪技術應用於軍用越野車和輕型坦克上,並取得了重大成果。例如美海軍陸戰隊在「悍馬」基礎上研製出串聯式「影子」新型混合動力越野車,採用了電動輪技術, 與傳統「悍馬」車對比試驗,在同樣偵察試驗條件下,「悍馬」耗油472kg,而「影子」僅耗油200kg;同一越野路段,「悍馬」耗時32分鍾跑完,而「影子」僅耗時13分50秒,此外它還具有在純電動模式下,汽車靜音、無「熱痕跡」等優點。如此優異的性能,據聞美軍已決定停產傳統「悍馬」車,全部改產新型混合動力電動輪驅動的「影子」型軍車。這一重要發展趨勢,應引起高度關注。
7、結束語
(1)由於鉛酸電池的供電成本大體和柴油機供電相等,因此它仍然是低端電動車市場的主要動力電池。磷酸鋰離子電池技術進步較快,它最有可能成為鉛酸電池的競爭對手,率先成為高端電動車市場的主要動力電池;
(2)由於混合動力汽車僅需裝用純電動汽車1/10的動力電池容量,整車有較為接近市場的性/價比,因此它仍將是近期實現產業化的主要電動汽車種類。考慮到我國國情,目前仍應大力推廣使用混合動力大客車,進一步降低製造成本,減少油耗和排放;
(3)在鋰離子電池性/價比進一步提升後,外接充電式混合動力汽車(PHEV)有望成為理想的上班族乘用車,它可大幅度減少油耗和降低排放,但是由於較高的價格,它可能首先在發達國家得到推廣應用;
(4)燃料電池雖然是理想的清潔能源,但是目前它的性/價比太低,要達到可以進入市場的性/價比,可說是任重而道遠,必須從基礎材料和基本理論上有重大突破,才可能進入汽車市場。
㈢ 產業生態學相關資料
生態動力學和生態控制原理在可持續發展中的應用
20世紀初以來,隨著科技進步和社會生產力的極大提高,人類創造了前所未有的財富。與此同時,人口劇增、資源短缺、環境污染、生態破壞,嚴重地阻礙著經濟發展和人們生活質量的提高,進而威脅著全人類未來生存與發展。人類必須努力尋求一條人口、資源、環境和經濟發展相協調的可持續發展道路。
生態學作為一門「聯系生物、環境和人類社會有關可持續發展的系統科學」(E. P. Om,1997),對其開展深入研究並不斷拓展是實現可持續發展不可或缺的基礎工作。生態動力學和生態控制原理就是在可持續發展的社會需求與生態學的學科發展需求中應運而生的。生態動力學是生態學和動力學之間的一門交叉學科,研究生物、環境和人類社會相互作用及可持續發展的動力學機制與途徑。生態控制原理是生態學與控制論之間的交叉學科,根據生態動力學原理,調控生態過程,增強生態系統服務功能、改善生態環境、提高生物生產力,服務於可持續發展的基本理論與方法。
要全面准確理解生態過程和可持續發展機制,必須藉助與數學、物理學、化學等學科交叉研究,尤其是物理學中動力學和數學中的控制論知識。應用數學方法和有關的系統方法分析並處理生態動力源和生態動力匯間的關系、生態經濟與可持續發展、應用生態動力學等方面基本問題、復雜問題是生態動力學的重要內容。如借鑒氣象、水文、天文、地震、經濟等預報提出來的生態動力預報;再如,對生態建設進行優化設計的運籌方法,生態縣基地建設數學模型、作物種植類型的決策方法,庫存論和Monte Carlo方法結合的優化方案,對生態資源開發評價和生態經濟效益評價等等。(裴鐵璠等,《生態動力學》,2001)
生態控制原理不局限於與控制理論有關的問題,除控制論所包含的經典控制論、現代控制論、大系統理論和復雜巨系統理論外,其他有關數學方法也可以認為是生態控制原理的理論基礎,它包括運籌學、概率論與數理統計、微分方程、計算數學、模糊數學等。除了上述數學方法,源於生產和社會實踐的一些經驗和教訓也是生態控制原理的基礎,即使它們尚不能用科學理論予以解釋。生態控制原理的最基本的目標是尋找最優方案,據此調控生態動力源匯關系。在上述基礎上,生態控制原理形成了包括確定型生態控制、隨機型生態控制、傳統生態控制及大系統和巨系統生態控制四個方面的主要內容。
生態動力學和生態控制原理在可持續發展中的應用
生態動力學闡述生態過程動力學機制,側重認識自然;生態控制原理通過生態動力源匯關系,調控生態過程,使生態系統健康運行,它側重改造自然。通過生態動力學和生態控制原理,充分認識與理解不同生態系統的主要生態過程特徵與規律,依據不同情況對生態系統實行定性、定性與定量相結合乃至定量控制,使生態系統增強生態服務功能,向有利於人類的方向發展。生態動力學和生態控制原理可應用到諸如農田、森林、草地、濕地、海洋、動物和城市生態系統的可持續發展研究與實踐。
草地生態動力學和生態控制原理主要包括生態動力預報和草地生態控制。一些研究進行了草地生態動力模擬、樹—草相互作用動力學模型、牧草生長和發育的統計預報。為了製作牧草生態動力預報,要研究預報量對預報因子即生態動力因子的依賴關系。草地生態經濟可持續發展意味著環境和自然資源對草原行業的重要性,制定國家草原行業發展規劃與政策離不開草原生態學及其相關理論。Schlapfer等研究非隨機物種滅絕和植物生產的一些問題,結果表明,物種消失對植物生產以及半天然草地生態系統功能的其他方面影響的預報必須考慮特定的非隨機滅絕過程和滅絕後條件;對於歐洲中低濕草地經歷的從高密度向低密度管理的轉變的研究結果表明,若高生產力作為管理目標的話,消失種再度入侵必須藉助強有力的外因。
生態動力學和生態控制原理用於可持續發展實踐中的方法論
大量數學方法(包括均勻設計和集對分析等新方法)應用到生態動力學和生態控制原理及其可持續發展的實踐中。根據可持續發展的實際問題構建生態動力學和生態控制原理模型,這些模型通常能應用到與農田、森林、草原、農林復合、林草復合、健康等生態系統有關的可持續發展實踐中。生態學家必須研究這些問題,還要研究與生態動力學和生態控制原理以及可持續發展有關的其他理論。要重視數學方法在生態動力學和生態控制原理中的應用。
生態控制系統是一個開放復雜巨系統。對於開放復雜巨系統,目前還沒有一個以微分方程描述的確定性模型,基於子系統間相互作用統計機制理論還沒被提出,實踐證明綜合集成方法是處理包括社會系統在內的開放復雜巨系統的唯一方法,在這一方法中人們能將定量同定性方法結合起來。自1990年以來,綜合集成方法被應用到生態建設系統規劃和地理規劃研究。事實上,系統科學中的理論和方法已有許多被應用到生態控制中,生態控制涉及規劃論、排隊論(隨機服務系統)、存儲論、蒙特卡羅模擬技術、模式識別、專家系統、決策論、博弈論、資訊理論和控制論。上述理論和方法本身是復雜的。基於理論與實踐、定量與定性研究相結合的成果和實踐經驗應用到農業科學、林業科學、地理科學等許多方面。
盡管許多數學方法應用到可持續發展研究中,在生產和生態建設中已取得一些成果,然而這還是不夠的。因為生態系統通常是復雜的,對於我們應用數學方法處理生態動力學和生態控制原理及其可持續發展問題並非輕而易舉。鑒於現代數學方法應用到生態動力學和生態控制原理及其可持續發展之中,已涉及到許多學科,故其復雜程度超過數學在天文學和地球科學中的應用。對於簡單生態控制問題,應用數學方法可圓滿解決。然而對許多復雜問題,必須應用前已述及的綜合集成方法去解決。綜合集成方法從本質上講是一種人機相互作用系統,在這個系統中專家系統、資料系統、信息系統和計算機系統相結合。在生態動力學和生態控制原理及其可持續發展中的綜合集成方法依賴於幾個層面上的知識—— 經驗知識及有關自然和哲學科學知識。顧基發對可持續發展宏觀決策提出了正在制訂的人機合作綜合集成支持系統的主要方案。胡曉惠提出了綜合集成研討廳的實施途徑。研討廳系統可應用到生態動力學和生態控制原理及其可持續發展研究中。這個系統面對專家組,專家組包括生態學、生態動力學和生態控制原理專家以及其他相關學科專家,這些專家所從事學科與生態動力學和生態控制原理及其可持續發展緊密相關。這個系統適合於專家知識同系統緊密結合,專家與所提供的有用工具間的合作,能通過定向問題模塊分析它們的具體資料,用模型資料方法能處理生態動力學和生態控制原理及其可持續發展中的一些問題。
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㈣ 自然資源———為可持續發展提供可持續的動力
5. 1 資源———能源與原材料
20 世紀,從以開發金屬資源為主到越來越多地集中於工業礦物和油氣,一些尋找和開發不可再生能源的工業部門得以發展。現今,不論在發達國家還是發展中國家,能源工業已成為影響國民經濟的重要因素。
礦床的性質與成分是多種多樣的,這是它們不同成因的反映。生成這些礦床的作用有: 來自地幔的岩漿侵入、地球表面的沉積作用,甚至在一些鎳礦中,還有隕石的撞擊。對礦產前景的評價要求地質學家了解這些成礦過程,找到普通的岩層與有經濟價值的礦床之間的差別及其相互聯系。
持續增長的需求要求我們不斷地勘探和開發新的礦床。盡管發現一個世界級的大礦床是極為罕見的特例,但根據美國地質調查局全球礦產資源評價項目的資料,預計在不遠的將來還不會產生非燃料礦產資源的全球性短缺。但是,現在已經有越來越多的不同種類的 (現實的和預測的) 障礙開始限制這些資源的可利用性。雖然,一些緊缺的礦產資源在地球上並沒有耗盡,至少在不遠的將來還不會。但是,在很多地區,由於土地利用的競爭以及一些政治和環境因素,這些資源的勘探和開發能力正在受到制約。
「礦產資源問題」源自對社會和環境負責的態度進行礦產資源經濟開發這一出發點。做好資源可持續開發的規劃和決策,需要我們有長期的、全球性的眼光,並制定出涵蓋土地利用、資源和環境管理的綜合方案。這個綜合方案,反過來又要求我們對已探明的礦產資源在全球的分布,影響其開發的經濟因素及其開采所帶來的環境影響等諸多方面擁有公正、客觀的資料。
礦山的生命周期包括勘探、發現、開采、商業利用、礦產地的復墾等階段,在這周期中,持續的礦產開發自始至終關繫到對社會的潛在破壞。如果開采公司要保持它們的社會合法性,就必須認真對待環境和社會的挑戰。
建築材料包括被切割和粉碎的岩石、沙、礫石和粘土,全世界對它們的需求量日益增長。全球的年開采量約為 250 億噸,其中約 130 億噸為集料 (粉碎的石頭、沙和礫石) 。如何更好地保護和開采這些資源以避免現在和將來跟土地利用發生沖突,需要我們謹慎地做好規劃。
5. 2 岩石和集料
集料工業為各類建築,包括道路、公路、鐵路、機場、建築物、港灣和其他民用工程以及水泥製造等供應原料。集料的來源是採石場、陸地和海底的采礫坑、再生的工業廢料以及熱電廠。集料工業還供應大量的粘土和天然岩石。
許多國家都在試圖減少來自採石場、采礫坑和海底的集料數量,以保護環境、水資源及水質。對舊採石場進行復墾使之恢復景觀,將給未來的土地利用帶來新的希望。我們必須對建築材料作定量評估,以使開採的材料與我們的實際需要達到最佳匹配;加強研究和開發將給發展中國家日益增長的裝飾石貿易帶來新的機遇。改進勘探方法,減少有害廢料的產出,研製新工藝和新工具,以及改進產品的性能,都會使社會受益匪淺。
從石油工業可以看到,環境是可以管理好的。天然氣在很多方面的用途越來越受到關注。它可提供清潔的火焰,廢氣的污染相對較小,熱量容易控制,而且在需要時可提供高熱能。在特殊情況下,它還能以壓縮或液化方式作為高效率機動車燃料使用。
石油是一種不可再生的資源,來自古代植物和微生物衍生的有機物。在 2004 年,常規原油和天然氣的遠景可采儲量據估算為 158 千兆噸 「油當量」(油和氣) 。天然氣水合物以及非常規資源 (例如,超重油、瀝青砂、密集沙層中的氣、煤層甲烷、淺儲集層甲烷、水溶甲烷等) 不在上面估算數字內,但它們共同賦存的量非常大。專家們預期,在今後 30 ~ 50 年的時間里,非常規資源,包括水合物,將成為世界能源消費的主要組成部分,但是考慮到實用性、宏觀經濟變化和政治傾向等因素,對它們的開發必須謹慎進行。
世界天然氣貿易正在逐步一體化,面對競爭和解禁,各國都穩定地開放經濟。可以預計,在不遠的將來,在同樣的全球化勢力的驅動下,一個真正的國際化天然氣市場將誕生。一些新的技術,如燃料電池、分布式發電網路、氫氣儲存系統、氣變油技術、微型發電機等,將從根本上改變世界的能源系統。到 21 世紀 30 ~ 60 年代,有可能出現一個以氫氣為最終能源載體的經濟體系,而且很可能是以甲烷為基礎。
5. 3 石油的代替品
在過去的 40 年裡,許多傑出的科學家看到,在將來某個時期,世界的石油將被耗盡。從長遠來看,替代耗盡的石油所需的邊際成本要與便利性、質量和替代能源的服務成本一起來估算。在某個點上,非化石能源可能更具有競爭力。
了解所有能源工藝的技術變化率,我們完全可以預計,會有相當大的一部分化石能源礦產被保留下來不被開采。因此,對不同價格水平的化石能源礦產的地質賦存程度的進一步評價,將促使很多機構根據不同的成本價格水平,對全球的最終可采資源量作出估算。
5. 4 自然資源的開采
開采自然資源的重點將放在可持續性開發上,涉及經濟、環境和文化諸方面。雖然我們並不知道今後 100 年裡最主要的資源是什麼,但是我們可以肯定,社會將仍然需要能源和各種原材料。今後的工作需要定期地對各種礦產品的已知儲量和資源量進行歸檔整理,並更新對尚未發現的資源的估算。
這些資源包括:
·能源: 常規與非常規油氣、煤、鈾、釷、地熱、太陽能、風能;
·金屬礦物: 銅、鐵、錳、鉬、鎳、鎢、鋅、鉛、金、銀、鉑、鈀;
·特殊礦物和工業礦物: 水泥原料、稀土元素、金剛石;
·水: 地表水和地下水。
針對以上及相關的一些問題,我們需要制定一個全球適用的方案———一個可以在國際合作基礎上、為期三年的國際地球年活動內實現的方案。目前,一些涉及政府間合作的全球性礦物資源評價已經在著手進行。盡管在評估尚未發現的資源量時仍然存在很多不確定因素,但是毫無疑問,這一工作值得繼續去做。
地學領域的新發展使得很多寶貴的礦產資源可以追溯其來源。這為我們提供了一個機會來理順自然資源與一些社會現象(即: 穩定地、管理有序地、可持續地增進社會繁榮) 之間的關系。過去,這些關系幾乎都是根據國家統計資料在一個總體水平上處理和探討的,並沒有與特定的地區或一個地區內的各個礦產品聯系起來。因此這方面的跨學科研究具有創新意義。
5. 5 點天燈
「點天燈」是指燃燒那些由於經濟或技術條件的原因而不能出售或利用的天然氣。 「點天燈」每年都造成大量的能源損失,還可能帶來負面的環境影響。在世界很多地方,石油生產中的甲烷氣都被燒掉,因為燒掉比其他選擇 (就地利用、建立管線或重新注入儲層中) 更經濟。
在非洲,「點天燈」燃燒天然氣造成的能源損失相當於 5 億美元/年。如果減少這一損失,目前被燃燒的天然氣就會大部分進入出口市場。但是,我們工作的重點應是在當地市場上。因為只有在那裡,天然氣才會對貧困地區的經濟發展帶來正面影響。例如,用天然氣替代木材燃燒,會給當地的環境帶來益處。因此,無論是對被燃燒的甲烷還是產自淺層堆積物或深湖的甲烷,評價各種類型甲烷的資源遠景至關重要。
當大量天然氣資源的產地離消費者太遠,運輸不便時,就被認為是 「擱淺」了。那些擁有看來離市場太遠,不經濟的天然氣資源的邊遠地區,由於 「氣變液」的轉化使得這些地區有可能在今後 25 年裡為世界提供能源,其經濟也將隨之發展。
我們知道,小型的油氣礦點在全世界比比皆是。它們可能代表了天然氣泄漏、液態石油的滲漏、半固態瀝青礦床以及瀝青浸染多孔岩石岩脈。甲烷是泄漏到地表的最常見氣體,通常作為一種地質資源賦存於生物成因的源岩、熱成因 (與石油伴生) 的源岩,或作為火山氣體和熱液氣體產出。在大多數沉積物厚度超過1000 米的盆地或子盆地中,作為一種生物成因的氣體,大量的甲烷氣可在石油儲集層和多孔的淺層沉積物中找到。全世界有 120多個湖泊,其深部的缺氧鹹水含有溶解的甲烷,可滿足當地需要。這類能源可以與產自廢水泵的生物甲烷或來自附近沉積物中的淺層甲烷聯合開發。
5. 6 天然氣水合物———潛在的能源
水合物僅發現於極地地區的最北邊或最南邊,在水深超過300 米的海底沉積物中。因而,只有具備相應技術的國家才能開采這一資源。在標准溫度和壓力下,甲烷是一種液化烴,並且是天然氣的主要組分。在相對的高壓低溫條件下 (常見於永凍層地區和大陸架的海底) ,天然氣水合物 (甲烷水合物) 呈現為固態的冰狀物質。每立方米的天然氣水合物釋放的熱量相當於 160 ~180 立方米的天然氣釋放的熱量。因此,水合物便於儲存和運輸。通過向水合物礦床注入熱量 (水或汽) ,天然氣很容易被釋放出來。
5. 7 礦產資源———可利用性與供應
有不少礦床與火成的地幔衍生的熔岩相互伴隨生長,特別是有些成礦的礦物是由一小部分地幔熔岩組成的。詳細地了解板塊構造作用有助於地質學家精確地確定在什麼地方,勘探者最有可能找到特定的礦物組合。
很多礦床都是在經歷了風化與侵蝕的改造後才具有經濟價值的。相反,只有侵蝕或溶蝕而沒有再富集作用的話,有可能破壞礦床! 地質學家需要很好地了解地表作用,才有可能建立預測礦石的生成或破壞的模型。盡管近期有一些研究進展,但是我們還遠遠沒有完全地了解這些關鍵的成礦過程以及它們是如何相互作用的。這類研究是跨學科研究所必需的,也是為後代建立一個可持續資源基地必不可少的因素,如後面的 「鉑族元素」 (PGE)項目的例子。
㈤ 企業是否具有可持續發展的動力,5年靠機遇,10年靠領導,15年靠制度,20年靠文化,100
100年企業靠傳承,人才的傳承,有人才才能有創新能力。只有擁有創新「滿足社會需回求的答新方法」的能力的企業才能跟上社會的發展,只有擁有創新「新的需求」的能力的企業,才能永遠引領市場基業長青。
當然,100年企業太少,所以經驗也太少,這只是目前大家能想到的。
㈥ 能源有什麼重要性
人類迄今已有400萬年的歷史,在這期間,人類從學會使用火開始,經過石器、鐵器時代,直到近代工業化革命,各種技術發明使人類文明到達了一個前所未有的高度。同時,人類消耗的能源也日益增長,其中煤、石油等是今天主要的能源來源。
能源更是人類社會賴以生存和發展的物質基礎,在國民經濟中具有特別重要的戰略地位。能源相當於城市的血液,它驅動著城市的運轉。現代化程度越高的城市對能源的依賴越強,因為能源在維系以下重要功能: 照明、 交通、 餐飲 、 供暖 、 降溫 、 自動化管理系統。
當能源主要依靠燃燒化石燃料(煤炭、石油、天然氣)而獲取時,能源消耗越高,越會影響人類社會的可持續發展。
一是因為大量燃燒化石燃料會帶來多種環境問題(尤其是氣候變化問題);
二是由於化石燃料不可再生,資源終將枯竭。
(6)國家經濟未來可持續發展的動力擴展閱讀
來自地球外部天體的能源(主要是太陽能)。除直接輻射外,並為風能、水能、生物能和礦物能源等的產生提供基礎。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。
煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的。它們實質上是由古代生物固定下來的太陽能。此外,水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。
㈦ 個人可持續發展的原動力是什麼、
滿足個人需要
㈧ 為什麼說技術進步是白酒可持續發展的動力
技術是第一生產力。。。。
對任何產業都可以這么說。