《能源监测与评价》——能源系统工程之概述

5.能流分析

在热力工程中，分析一个能源加工或转换设备的热效率时，经常把流经该设备各部分的热量分配情况以各种图线的方式表达出来，这种热力工程中的热流图可以形象地显示各种热工设备中的热量利用和损耗情况，有利于了解、分析和改善设备的热利用效率。类似的也可以在一个能源系统中把能量的流动用各种图线表示出来，以说明系统中的能量分布。因此，能流分析是通过能流图分析能源进入系统扣除各个环节损耗后，各能源流的方向、大小以及分布情况，并在此基础上进行满足某一特定目标的优化处理。

可以把能流图用到一个工厂、企业、地区或国家，用它来形象地显示工厂、企业、地区或国家的有关能源信息，包括能源的构成和发展水平，能量的消耗、流动和转换情况，能源从坐产、加工转换、运输直到最终使用的各个过程、用量及有效利用率。

在能源系统分析中，作为分析基础而用的更普遍的能流图又称为能源系统的能流结构网络图。这种图将一个国家、地区、部门或企业内的各种能源从开采到最终消费的整个过程按技术工艺特点划分为若干基本环节，描述在这些环节上的物料流和能量流的变化情况。结构网络图上的基本环节有资源、开采与收集、加工精炼、运输和分配、集中转换、传输、分配与分散转换、用能设施、最终用户或用途、消费部门等。依照实际的物料或能量流动方向，自左至右把上述各个环节内的所有工艺过程用有向连线加以表示，并通过节点相互连接、形成网络，即得到实际能源系统的能流结构网络图，如图6-1所示。在图6-1中，连线代表相对应的实际过程，连线的箭头表示实物或能量的转移方向，节点为过程间的相互接口。

为了使能流结构网络图用途更广泛，应在图上记录尽可能多的信息，同时又要清晰易读。通常在图上标注的信息量有能量流的数值、相应的工艺效率、工艺过程的名称或主要设施。如有可能，还可注明每个工艺过程上的其他技术经济指标和数据，如成本、投资、“三废”排放量等。

一般能流结构网络图都有从一次能源(水力、原煤、天然气、原油、核能、地热、太阳能、风能、生物质能等)经过生产(或开采，其形式有水坝、矿井、露天矿、气井、油井、热水井，太阳能集热器、风力机等)，或调入或采集而进一步加工(洗煤、炼油、核燃料加工等)，有些再经过发电或转换成其他二次能源(电力、热力、固体燃料、液体燃料、气体燃料等)，再经过输送(输电线、油管、煤粉管、气管、运载工具等)和分配，供给用能设备(热力设备、电力设备、用煤设备、用燃油设备、用成品油设备、用汽设备等)的能源流通线路。

由能流结构网络图，不但能看出能源的构成以及能源从生产经转换到终端使用的各环节的工艺特点及效率;更重要的是，它还是一个国家、地区、部门或企业能源规划的有力工具。通常的做法是将能流结构网络图简化成能源网络单元，以能源系统的总成本费用最少，或节能量最大，或能量损耗最小等指标作目标函数，通过若干约束条件，如能源工业约束、需求约束、环节约束、变量非负约束(即各能源流量必须是非负的)来求得最优的能流分布。能流结构网络图还可对现行政策和规划方案进行评价和分析。能流结构网络图也是发展能源系统数学模型和构造能源数据库的有用依据。

6.能源、经济和环境的大系统分析

能源系统工程将能源、经济、环境作为一个整体来进行分析研究，既研究能源对经济发展的制约作用以及能源对环境的负面影响;又研究在可持续发展的总目标下，使能源工程更好地为经济的持续发展服务，使能源对环境的污染得到及时治理，从而协调能源、经济、环境二者之间的关系。