能源經濟經典譯叢·能源載體時代的能源係統：後化石燃料時代如何定義、分析和設計能源係統 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　能源已經成為現代文明社會的血液。隨著人類社會進入工業文明，能源的開發利用成為經濟活動的重要組成部分，與能源相關的生産、貿易、消費和稅收等問題開始成為學者和政策製定者關注的重點。得益於經濟學的係統發展和繁榮，對這些問題的認識和分析有瞭強大的工具。如果從英國經濟學傢威廉·傑文斯1865年發錶的《煤的問題》算起，人們從經濟學視角分析能源問題的曆史迄今已經有一個多世紀瞭。

作者簡介

法比奧？奧萊奇尼，意大利古列爾莫？馬可尼大學、羅馬智德大學教授，羅馬智德大學可持續發展研究中心GEA能源與環境小組和GRA汽車研究機構創始人、協調員，古列爾莫？馬可尼大學能源和力學係主任。

內頁插圖

目錄

第1章  能源係統1．1  能源循環1．2  能源閉式循環1．3  能源係統第2章  能源2．1  能源潛力的定義2．2  地球能源平衡2．3  可再生能源2．4  不可再生能源第3章  能源載體3．1  能源運輸和儲存的需要3．2  時間和空間上能源運輸的觀點和應用範圍3. 3  傳輸的時間和範圍3．4  能源載體的特徵3．5  主要能源載體分析3．6  能源載體的時代第4章  能源轉換以及能源轉換裝置4．1  概述4．2  能源轉換裝置4. 3能  源轉換廠第5章  分布式發電和熱電聯産5．1  分布式發電5．2  電能和熱能聯閤生産：熱電聯産第6章  能源效應和最終用途6．1  引言6．2  熱能終端用途6．3  光能最終用途6．4  機械用途6．5  電能／電子能的終端使用

精彩書摘

　　能源係統的應用　　遠古生物體固定大氣中的碳結構，通過數百萬年的物理化學反應形成煤炭、石油和天然氣，成為當代高速發展的能源密集型社會最為適用的天然能源。　　碳化石的形成周期需要上百萬年的時間，遠遠大於其幾十年的人類使用和消耗時間。因此，從人類的角度，礦物燃料的循環已經被認為是完全的開式循環。通過使用礦物燃料，我們的社會飛快地消耗大量的能源，而自然界絕對不可能以同樣的速度産生新的礦物燃料。　　另外，能源消耗需要通過各種化學反應進行，這些反應會釋放大量有害人類健康和環境的物質，包括：一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、碳氫化閤物（烴）、微粒以及各種其他化閤物。其中二氧化碳錶現齣一種特殊的問題：它通過礦石燃料燃燒，以碳氧重新結閤的形式釋放到空氣中。雖然，二氧化碳對於人類健康不會造成直接的危害，但是，短時間內大量釋放在地球大氣中的二氧化碳會對氣候造成威脅。　　礦物能源的開式循環意味著儲存在地下深層的煤、石油和天然氣中“潛在”的數億噸二氧化碳會被釋放到大氣中。科學界幾乎一緻認為如果目前這種開式循環不發生改變的話，地球氣溫將會持續升高。　　碳氫化閤物一二氧化碳　　少數科學工作者對於二氧化碳等溫室氣體排放導緻氣溫增加這一說法錶示懷疑，他們的懷疑主要集中在大氣中溫室氣體含量變化對於環境産生的影響，但並不否認溫室氣體對於自然平衡存在的風險。他們大多反對通過計算和預測得到的環境變化影響，而並不否認這種環境變化本身。並且他們中的大多數人也並不否認環境風險的存在。　　因此，學術界對於氣候變化原因的主要觀點是：　　二氧化碳增加氣候不穩定性　　然而，少數人同意氣候變化的原因但不贊同其結果。他們認為人類排放的二氧化碳隻是造成瞭一種環境風險，但不會必然導緻氣候變化：　　二氧化碳增加一不明風險　　現有的共識是至少存在風險，比如環境失衡的風險。　　核能的供應鏈也具有開式循環的特點：　　放射性物質一濃縮材料一核能生産一放射性廢料處置　　並且，核能問題的關鍵在於核能生産以及廢料處理過程中存在的“風險”：放射性廢料一風險　　因此，隻有能源部門放棄能源開式循環的方案，纔能避免環境失衡的風險。　　能源閉式循環　　雖然，根據物理定律可以從能源閉式循環中獲取有效能量，但是，在能源係統中的能源載體整閤卻是一種浪費能源的循環。熱力學第一定律錶明，獲取能源載體所消耗的能量至少要等於轉化後的能量。而熱力學第二定律錶明，獲取能源載體所消耗的能量總是高於熱力學第一定律規定的最低能量，也就是說，轉換後的能量總是低於消耗的能量。　　因此，上述簡單的效率分析得齣的結論是：應該盡量避免使用能源載體，因為它在一次能源的使用方麵總是造成能源的損失，所消耗的能量要高於獲取的能量。　　這個分析是正確的，盡管它並不全麵。　　因此，有必要進行以下分析：一次能源中，可再生能源的“使用”和不可再生能源的“消耗”有著完全不同的含義。從這種情況來看，“使用”和“消耗”的概念錶現齣兩者含義的巨大差彆。能源係統不會“消耗”那些在一定時間內不可再生的地球資源，並且遵循循環，從理論上可以將資源消耗和廢物形成方麵的環境影響降低到零。因此，能量在通過能源載體傳遞的過程中，消耗的能量和獲取的能量之差可以被看做是一種可接受的能量消耗成本。　　所以，盡管關於能源效率的闡釋是正確的，也應該重新考慮讓新的“閉式循環”成為可持續發展的能源係統。　　可持續發展的定義是基於閉式循環的基本方案，可以從可持續性的角度客觀地比較不同的發展方案。事實上，可持續發展方案和不可持續發展方案的區彆很明顯，隻有不消耗資源的發展纔能被定義為可持續發展。　　能源部門的應用錶明，使用人射太陽能可以讓人類社會發展有可能不耗盡地球資源。在這種情況下，能源閉式循環就可以遵循“零能耗和零浪費”的原則，並且在技術上已經存在實現的可能性。　　通過開發可再生資源和整閤能源載體，能源閉式循環將會真正實現。在能量係統鏈中加入能源載體（由適當的一次能源産生）是這種發展模式的關鍵概念，一旦大規模應用，它將滿足人類社會和經濟發展的全部能源終端的使用需求。　　……

前言/序言

能源經濟經典譯叢·能源載體時代的能源係統：後化石燃料時代如何定義、分析和設計能源係統 --- 圖書簡介 《能源載體時代的能源係統：後化石燃料時代如何定義、分析和設計能源係統》 是一部深度探討未來能源格局的權威著作。本書並非對現有能源技術或特定經濟學理論的簡單綜述，而是著眼於一個根本性的轉變：從高度依賴化石燃料的傳統體係，邁嚮一個以多元化、低碳化能源載體為核心的全新時代。 本書的核心價值在於其前瞻性視角和係統性方法論。它清晰地勾勒齣“後化石燃料時代”的特徵，並為決策者、工程師、經濟學傢以及政策製定者提供瞭一套實用的框架，用以理解、評估和構建下一代能源基礎設施。 第一部分：理解轉型——後化石燃料時代的界定與驅動力 本部分首先剖析瞭全球能源轉型所麵臨的結構性挑戰，而不僅僅是技術瓶頸。它深入探討瞭氣候變化、能源安全、地緣政治不確定性以及技術創新對能源係統産生的深刻影響。 “後化石燃料”的內涵界定： 作者摒棄瞭對單一替代能源的盲目樂觀，提齣瞭一個更具韌性和適應性的定義——一個能源係統不再以化石燃料的規模化供給為基礎，而是依賴於電能、氫能、先進生物燃料、閤成燃料（e-fuels）等多種能源載體的集成與優化。 跨部門耦閤的復雜性： 強調瞭電力、交通、供熱/製冷和工業部門之間深度耦閤的必要性。書中詳述瞭電力化（Electrification）在不同終端部門中的潛力與限製，並引入瞭“能源樞紐”（Energy Hubs）的概念，用以描述未來多功能能源基礎設施的集成模式。 係統韌性與脆弱性分析： 傳統能源係統往往具備高慣性和可預測性，而新的低碳係統則可能因間歇性可再生能源（如風能和太陽能）的普及而麵臨新的脆弱性。本書提齣瞭評估和增強係統韌性的指標體係，包括應對極端天氣事件和網絡攻擊的能力。 第二部分：能源載體的譜係與性能評估 本書的重點在於對“能源載體”（Energy Carriers）進行細緻入微的比較分析，因為在去碳化的背景下，載體的選擇和轉化效率決定瞭係統的經濟性和可行性。 電能的主導地位與局限： 雖然電力被視為最終解決方案，但本書也坦誠地討論瞭其在長時儲能、重型運輸（如遠洋航運和航空）以及高溫工業過程中的傳輸和儲存挑戰。 氫經濟的深度剖析： 本部分專門闢齣章節，詳細考察瞭“綠色氫”（Green Hydrogen）的生産路徑（電解水）、運輸（管道、液化、氨載體）、儲存（地下洞穴、高壓罐）以及在不同應用場景（燃料電池、直接燃燒、化工原料）下的技術成熟度與成本麯綫。同時，書中並未迴避“藍色氫”和“灰色氫”在轉型期所扮演的過渡角色及其碳捕集與封存（CCS）的經濟性考量。 閤成燃料與生物燃料的定位： 作者將目光投嚮那些難以直接電氣的部門，分析瞭閤成甲烷（Synthetic Methane）和生物燃料（如可持續航空燃料SAF）在實現深度脫碳中的作用。這裏涉及復雜的生命周期評估（LCA），書中詳細比較瞭不同技術路綫在土地利用、水資源消耗和碳排放方麵的權衡。 第三部分：分析與設計——後化石燃料時代的係統建模 識彆齣新的載體後，如何將它們有機地整閤起來，是本書的實踐核心。本部分提供瞭一套嚴謹的分析工具和設計原則。 多目標優化建模（Multi-Objective Optimization）： 傳統的能源係統規劃主要圍繞成本最小化展開。本書擴展瞭目標函數，納入瞭環境外部性（碳價、空氣質量）、能源獲取性（Access）和社會公平性（Equity）。書中介紹瞭如何利用先進的隨機規劃（Stochastic Programming）和魯棒優化（Robust Optimization）技術來處理可再生能源的固有不確定性。 時空尺度的耦閤分析： 能源係統的設計必須考慮不同時間尺度和地理尺度的互動。本書講解瞭如何將季節性儲能（如季節性熱儲存或大規模氫氣儲存）與日內或小時級的電網管理相結閤。同時，區域性能源係統的設計（如城市級能源集群）與國傢級輸電網絡規劃之間的協調機製也被深入探討。 基礎設施的動態再配置： 與建設一個全新係統相比，更現實的方法是對現有資産進行升級和再利用。書中分析瞭如何評估現有天然氣管道改造為氫氣運輸的經濟閾值，以及燃煤電廠如何通過集成CCS或生物質耦閤（Biomass Co-firing）實現平穩過渡，避免資産擱淺（Stranded Assets）。 第四部分：政策、市場與治理的重塑 能源係統的轉型不僅是工程問題，更是深刻的製度變革。本書的最後部分聚焦於支撐轉型的市場結構和監管框架。 跨部門監管的協調： 傳統上，電力、石油/天然氣和交通行業受不同監管機構管轄。本書指齣，能源載體時代的到來要求建立一個更加統一和靈活的監管框架，以激勵跨部門投資和創新。 價格信號與碳定價機製： 詳細分析瞭碳稅、排放交易體係（ETS）以及碳邊境調節機製（CBAM）如何影響能源載體的相對成本，從而引導投資流嚮。書中也討論瞭如何設計對關鍵基礎設施（如儲能和輸電網絡）的閤理激勵機製，以確保其建設速度能匹配去碳化的時間錶。 公正轉型（Just Transition）的經濟學： 本書強調，能源轉型必須在社會上是公平的。它探討瞭如何通過收入再分配、工人再培訓計劃和確保偏遠或能源貧睏社區獲得可靠、可負擔能源的具體政策工具，來管理轉型過程中對化石燃料行業就業和地區經濟的衝擊。 總結 《能源載體時代的能源係統》是一部跨學科的集成之作，它超越瞭對特定技術的偏愛，提供瞭一個結構化的思維框架。它引導讀者從宏觀經濟驅動力到微觀技術細節，係統地思考如何在不犧牲可靠性和經濟性的前提下，實現人類曆史上最宏大、最復雜的基礎設施重塑——構建一個可持續的、以多元化載體為支撐的未來能源體係。本書是所有緻力於能源未來戰略規劃的專業人士的必備參考。