科学论文3000字怎么写

发布时间:2021-08-12
科学论文3000字怎么写

  科学是主观认识与客观实际能够实现具体统一的属性,是符合客观实际的真实属性,也是联结现实与理想的纽带。下面是小编整理了科学论文3000字怎么写的方法,有兴趣的亲可以来阅读一下!

  科学论文3000字怎么写

  1、科学论文的选题

  科学论文的选题一方面要选择本学科觅待解决的课题,另一方面要选择本学科处于前沿位置的课题。选题有大有小,有难有易。太大了,由于学力不足,无法深人;太小了轻而易举。写作时要确定科学论文的具体题目和论证角度,应该量力而行,实事求是。

  2、选题确定后,就要确定题目

  题目要求准确恰当、简明扼要、醒目规范、便于检索。

  常见的繁琐题名如:"关于饮用水中所含化学成分的快速分析方法的研究"。在这类题目中,像"关于"、"研究"等词汇如若舍之,并不影响表达。凡是论文,总包含有研究及关于什么方面的研究,所以上述题目便可精炼为:"饮用水化学成分的快速分析法"。这样一改,读起来觉得干净利落、简短明了。

  若简短题名不足以显示论文内容或反映出属于系列研究的性质,则可利用正、副标题的方法解决,以加副标题来补充说明特定的实验材料,方法及内容等信息,使标题成为既充实准确又不流于笼统和一般化。

  3、 科学论文的准备

  确定科学论文的题目和论证角度后,就要做搜集材料的工作,尽可能了解前人对于这个问题已经发表过的意见以及取得的成果。汲取前人已有的经验,解决前人没有解决的新问题。在搜集有关材料的过程中,应该时刻以自己论题为中心去思考这些材料,区别其正确、错误,找出其论证不足与需要增补、发挥之处,在此过程中逐渐形成自己论文的观点。搜集材料的过程,就是调查研究、思考钻研、形成论点的过程。

  制定提纲可以帮助我们树立全局观念,从整体出发,去检验每一个部分所占的地位,所起的作用,相互间是否有逻辑联系,每部分所占的篇幅与其在全局中的地位和作用是否相称,各个部分之间的比例是否恰当和谐,每一个字、每一句、每一段、每一部分是否都为全局所需要,是否丝丝 入扣,相互配合,都能为主题服务。

  4、 科学论文的撰写

  科学论文提纲确定了,就要撰写初稿。原则上要简明扼要,指出问题,说明问题,分析问题。提纲只是预拟一个轮廓,不可能对每一细部都考虑周密完善。在写作时,顺着写作思路而作,对于论点、例证和论证步骤等等细部,很可能发现原来提纲中某些设想计划是不恰当的,就应该加以修改和调整;临时发现某些论点、例证和论证理由不确切,还应该重新查书、思考、斟酌和推敲,给予增补,使之完善。

  初稿写成以后,应再三修改,审查是否符合要求。

  一篇好的科学论文不光主题突出,论点鲜明,还应结构严谨,层次分明。要安排好结构,一般应遵循以下5个原则:

  一是围绕主题,选择有代表性的典型材料,根据需要,加以适当安排,使主题思想得到鲜明突出的表现。

  二是疏通思路,正确反映客观事物的规律,就是说,必须反映客观事物的实际情况,内部联系,符合人们的认识规律。

  三是结构要完整而统一,符合客观事物的实际情况;客观事物的发展必然经过开始、中间、结尾3个阶段,同样每篇文章也必然经过3个阶段。

  四是要层次分明,有条不紊。文章结构中最重要的是层次。层次就是文章中材料的次序。写文章时把所选材料分成若干部分,按照主题思想的需要,适当安排,分出轻重缓急,依次表达,前后连贯,充分而鲜明地把主题思想表达出来。

  五是要适合文章体裁。体裁不同,结构也不会完全相同。各种文体都有自己的结构特点。一般说来论说文是以事物的内部逻辑关系来安排结构层次,因此论说文以说理论证为主,同记叙文以“事”为主不同。

  5、 科学论文撰写的格式

  6、摘要

  摘要是对论文的内容不加注释和评论的简短陈述,是文章内容的高度概括。主要内容包括:

  1)该项研究工作的内容、目的及其重要性。

  2)所使用的实验方法。

  3)总结研究成果,突出作者的新见解。

  4)研究结论及其意义。

  7、关键词:包括叙词和自由词。

  1) 叙词--指收入《汉语主题词表》、《mesh》等词表中可用于标引文献主题概念的即经过规范化的词或词组。

  2) 自由词--反映该论文主题中新技术、新学科尚未被主题词表收录的新产生的名词术语或在叙词表中找不到的词。

  8、引言的主要内容

  1)简要说明研究工作的主要目的、范围,即为什么写这篇论文和要解决什么问题。

  2)前人在本课题相关领域内所做的工作和尚存的知识空白,即作简要的历史回顾和现在国内外情况的横向比较。

  3)研究的理论基础、技术路线、实验方法和手段,以及选择特定研究方法的理由。

  4)预期研究结果及其意义。

  引言的写作要求

  (l)引言应言简意赅,内容不得繁琐,文字不可冗长,应能对读者产生吸引力。学术论文的引言根据论文篇幅的大小和内容的多少而定,一般为200~600字,短则可不足100字,长则可达1000字左右。

  (2)比较短的论文可不单列“引言”一节,在论文正文前只写一小段文字即可起到引言的效用。

  (3)引言不可与摘要雷同,不要写成摘要的注释。一般教科书中有的知识,在引言中不必赘述。

  (4)学位论文为了需要反映出作者确已掌握了坚实的理论基础和系统的专门知识,具有开阔的科研视野,对研究方案作了充分论证,因此,有关于历史回顾和前人工作的综合评述,以及理论分析等,则可将引言单独写成一章,用足够的文字详细加以叙述。

  (5)引言的目的应是向读者提供足够的背景知识,不要给读者悬念。作者在引言里不必对自己的研究工作或自己的能力过于表示谦意,但也不能自吹自擂,抬高自己,贬低别人。

  9、正文

  科学论文是用论据经过论证证明论点而表述科研成果的核心部分。主要包括以下部分或内容:调查对象、基本原理、实验和观测方法、仪器设备、材料原料。实验和观测结果、计算方法和编程原理、数据资料、经过加工整理的图表、形成的论点和导出的结论等。

  正文可分作几个段落来写,每个段落需列什么样的标题,没有固定的格式,但大体上可以有以下几个部分(以试验研究报告类论文为例)。

  1)理论分析。包括论证的理论依据,对所作的假设及其合理性的阐述,对分析方法的说明。其要点是,假说、前提条件、分析的对象、适用的理论、分析的方法、计算的过程等。写作时应注意区别哪些是已知的(前人已有的),哪些是作者首次提出来的,哪些是经过作者改进的,须交待清楚。

  2)实验材料和方法。材料的表达主要始对材料的来源、性质和数量,以及材料的选取和处理等事项的阐述。方法的表达主要指对实验的仪器、设备,以及实验条件和测试方法等事项的阐述。写作要点是:实验对象,实验材料的名称、来源、性质、数量、选取方法和处理方法,实验自的,使用的仪器、设备(包括型号、名称、量测范围和精度等),实验及测定的方法和过程,出现的问题和采取的措施等。材料和方法的阐述必须具体,真实。如果是采用前人的,只需注明出处;如果是改进前人的,则要交待改进之处;如果是自己提出的,则应详细说明,必要时可用示意图、方框图或照片图等配合表述。由于科学技术研究成果必须接受检验,介绍清楚这些内容,目的在于使别人能够重复操作。

  3)实验结果及其分析。这是论文的价值所在,是论文的关键部分。它包括给出结果,并对结果进行定量或定性的分析。写作要点是:以绘图和(或)列表(必要时)等手段整理实验结果,通过数理统计和误差分析说明结果的可靠性、再现性和普遍性,进行实验结果与理论计算结果的比较,说明结果的适用对象和范围,分析不符合预见的现象和数据,检验理论分析的正确性等。给出实验结果时应尽量避免把所有数据和盘托出,而要对数据进行整理,并采用合适的表达形式如插图或表格等。在整理数据时,不能只选取符合自己预料的,而随意舍去与自己料想不符或相反的数据。有些结果异常,尽管无法解释,也不要轻易舍去,可以加以说明;只有找到确凿证据足以说明它们确属错误之后才能剔除。结果分析时,必须从辩证唯物主义的认识论出发,以理论为基础,以事实为依据,认真、仔细地推敲结果,既要肯定结果的可信度和再现性,又要进行误差分析,并与理论结果做比较(相反,如果论题产生的是理论结果,则应由试验结果来验证),说明存在的问题。分析问题要切中要害,不能空泛议论。要压缩或删除那些众所周知的一般性道理的叙述,省略那些不必要的中间步骤或推导过程,突出精华部分。此外,对实验过程中发现的实验设计、实验方案或执行方法方面的某些不足或错误,也应说明,以供读者借鉴。

  4)结果的讨论。对结果进行讨论,目的在于阐述结果的意义,说明与前人所得结果不同的原因,根据研究结果继续阐发作者自己的见解。  写作要点是:解释所取得的研究成果,说明成果的意义,指出自己的成果与前人研究成果或观点的异同,讨论尚未定论之处和相反的结果,提出研究的方向和问题。最主要的是突出新发现、新发明,说明研究结果的必然性或偶然性。  论文正文的写作必须做到实事求是、客观真切、准确完备。合乎逻辑、层次分明、简练可读。

  具体要求有如下几点:

  (1)论点明确,论据充分,论证合理;

  (2)事实准确,数据准确,计算准确,语言准确;

  (3)内容丰富,文字简练,避免重复、繁琐;

  (4)条理清楚,逻辑性强,表达形式与内容相适应;

  (5)不泄密,对需保密的资料应作技术处理。

  正文写作时主要注意下述2点:

  (l)抓住基本观点。正文部分乃至整篇论文总是以作者的基本观点为轴线,要用材料(事实或数据)说明观点,形成材料与观点的统一。观点不是作者头脑里固有的或主观臆造的,正确的观点来自客观实际,来自对反映客观事物特征的材料的归纳、概括和总结。在基本观点上,对新发现的问题要详尽分析和阐述,若不能深入,也要严密论证,否则得不出正确的、有价值的结论,说服不了读者,更不会为读者所接受;而对一般性的问题只需作简明扼要的叙述,对与基本观点不相干的问题则完全不要费笔墨,哪怕只有一句一字。

  (2)注重准确性,即科学性。对科学技术论文特别强调科学性,要贯串在论文的始终,正文部分对科学性的要求则更加突出。写作中要坚持实事求是的原则,绝不能弄虚作假,也不能粗心大意。数据的采集、记录、整理、表达等都不应出现技术性错误。叙述事实,介绍情况,分析、论证和讨论问题时,遣词造句要准确,力求避免含混不清,模棱两可,词不达意。给出的式子、数据、图表,以及文字、符号等都要准确无误,不能出现任何细小的疏漏。

  10、结论

  科学论文一般在正文后面要有结论。结论是实验、观测结果和理论分析的逻辑发展,是将实验、观测得到的数据、结果,经过判断、推理、归纳等逻辑分析过程而得到的对事物的本质和规律的认识,是整篇论文的总论点。读者阅读论文的习惯一般是首先看题名,其次是看摘要,再次看结论,读完结论后才考虑这篇论文是否有阅读价值,决定是否看全文。结论既是能引起读者阅读兴趣的重要内容,又是文献工作者作摘要的重要依据,因此,写好论文的结论很重要。结论的内容主要包括:研究结果说明了什么问题,得出了什么规律,解决了什么实际问题或理论问题;对前人的研究成果作了哪些补充、修改和证实,有什么创新;本文研究的领域内还有哪些尚待解决的问题,以及解决这些问题的基本思路和关键。

  对结论部分写作的要求是:

  1)应做到准确、完整、明确、精练。结论要有事实、有根据,用语斩钉截铁,数据准确可靠,不能含糊其辞、模棱两可。

  2)在判断、推理时不能离开实验、观测结果,不作无根据或不合逻辑的推理和结论。

  3)结论不是实验、观测结果的再现,也不是文中各段的小结的简单重复。

  4)对成果的评价应公允,恰如其分,不可自鸣得意。证据不足时不要轻率否定或批评别人的结论,更不能借故贬低别人。

  5)写作结论应十分慎重,如果研究虽然有创新但不足以得出结论的话,宁肯不写也不妄下结论,可以根据实验、观测结果进行一些讨论。

  11、参考文献

  在科学论文中,凡是引用前人(包括作者自己过去)已发表的文献中的观点、数据和材料等,都要对它们在文中出现的地方予以标明,并在文未(致谢段之后)列出参考文献表。这项工作叫做参考文献著录。

  参考文献著录的目的与作用

  对于一篇完整的论文,参考文献著录是不可缺少的。归纳起来,参考文献著录的目的与作用主要体现在以下5个方面。

  1)录参考文献可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据,也反映出该论文的起点和深度。

  2)录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。论文报道的研究成果虽然是论文作者自己的,但在阐述和论证过程中免不了要引用前人的成果,包括观点、方法、数据和其他资料,若对引用部分加以标注,则他人的成果将表示得十分清楚。这不仅表明了论文作者对他人劳动的尊重,而且也免除了抄袭、剽窃他人成果的嫌疑。

  3)著录参考文献能起索引作用。读者通过著录的参考文献,可方便地检索和查找有关图书资料,以对该论文中的引文有更详尽的了解。

  4)著录参考文献有利于节省论文篇幅。

  5)著录参考文献有助于科技情报人员进行情报研究和文献计量学研究。

  参考文献著录的原则:

  1) 只著录最必要、最新的文献。

  2) 一般只著录公开发表的文献。

  3) 采用标准化的著录格式。

  12、科学论文写作应注意的问题

  对于初写科学论文的人来说,论文题目不宜太大,篇幅不宜太长,涉及问题的面不宜过宽,论述的问题也不求过深。应尽可能在前人已有知识的基础上提出一点新的看法。

  在第二步时,论文的题目可大一点、深一点。论文题目可以是着重谈某一点,如某个重要问题的某一个重要侧面或某一当前疑难的焦点,解决了这一点,有推动全局的重要意义。

  在第三步时,对某专业的基本问题和重要疑难问题有独到的见解,对这个专业的学术水平的提高有推动作用。

  第四步时,对某一学科有关的领域有深邃广博的知识,并能运用这些知识对某学科提供创造性见解,对此学科的发展有重要的推动作用,或对此学科水平的提高有重要的突破。

  注意不必要去追求写全面论述性的大问题,所写的主题,可以很小,却又是重要的。其实选题很多,选自己熟悉和所从事的工作,并对今后工作有益的选题,既能总结工作的得失又能促进工作。

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  关于科学论文3000字

  科学用能——应对能源挑战

  【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 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,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。这一建议得到两院院士和能源专家们的普遍支持,认为这是对能源的利用方式的技术进步、资源配置的优化和管理体系的创新提出了一个与时俱进的新目标。已故的著名工程热物 理学 家、中国科学院主席团执行主席吴仲华院士,早在1980年8月14日中央书记处举办的科学技术知识讲座报告中就预见性地提出了“依靠科学技术解决中国能源问题”的 理论 ,徐建中院士将这一观点根据24年以来的科学和技术进步的成果和趋势进行了系统的发展。

  今天的中国已经达到gdp人均1000美元的小康目标,按照我们预定的 经济 发展目标,2020年将全面实现小康,2050年达到中等发达国家的水平,人均gdp达到10,000美元,若按ppp核算 方法 将达到25,000美元。如果以其他发达国家的发展历程比较,gdp达到1万美元时能源消耗是人均4吨标准油/年,折合5.6吨标准煤。这样,到2050年中国人口达到15亿,将需要60亿吨标准油,折合86亿吨标准煤。这是世界目前能源生产能力的60%,是一个无论如何也不可能达到的目标,不要说全球的资源无力支撑,全球的环境也根本无法忍受。怎么办?唯一的出路就是依靠科学技术来解决中国发展面临的能源和环境难题。

  “科学用能”,主要包涵三个层面--科学使用能源,科学配置能源和科学管理能源。这一观点强调“科学技术是第一生产力”,鼓励采用先进的技术提高包括能源在内的各种资源的综合利用效率,通过“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”的方式优化配置资源,建立“能源需求侧管理(dsm)”、“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 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,我们无法逆转熵的方向,就像无法逆转时间一样,但是可以减缓熵增加的速度和过程,通过我们对自身的生活方式和行为模式的调整和约束,通过科学技术与社会观念的进步,来减缓有效资源和有效能量的耗散速度。20世纪70年代,先后两次石油危机之后使人们更加坚信不移,世界的资源不可能无限制地支持人类的高速发展和肆无忌惮的消费,“物质极大丰富”仅仅是一个美好梦想,社会、经济发展的有序性是由更多的无序来作为代价的。因此,“可持续发展”和“循环经济”等观念开始成为人类文明的主题,影响人类的发展进程。其实,这就是我们所说的“科学发展观”。新华社资深研究院杨元华同志认为:科学发展的核心是什么?是科学;科学发展观的目的是什么?就是可持续发展。

  科学用能是节能的升华

  过去的几十年里,我们一直在强调节约能源,努力推动这一工作的落实,也取得了巨大的成效,在一定程度上减缓了经济发展对于能源以及综合资源的压力,实现了经济翻两番,能耗翻一番的目标。尽管如此,我们还是无法承受能源需求的快速增长和环境污染的不断加剧,社会为这种难以维计的发展模式而陷入焦虑和困惑。与发达国家相比,中国确实存在着巨大的差距,丹麦在过去的20年中,gdp实现翻一番,人民的生活品质进一步得到改善,但是整个社会的能耗却没有增加,污染排放反而大幅度减少。丹麦靠的是什么?就是先进的科学技术、先进的科学理念和先进的科学管理方法。

  苏格兰出生的英国工程热物理学家麦克斯韦发现,信息的流入可能使一个开放系统出现熵的减少,因为分子在接受信息之后存在着某种自组织能力,能够实现局部的、阶段性的负熵,这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“妖”就是某种具有智能化的因素。这一理论不仅在物理学中具有价值,在化学、生物学、社会学、经济学,甚至政治学中,对实现有序组织问题上,具有深远的意义。如果我们能够在能源生产消费环节加入信息,能够转变人们的世界观,使节能环保成为一种自发自愿的行为,通过自组织过程,就可能有效地控制熵的增加速率。

  传统的节能观念是无法推动中国实现可持续发展的,为什么?首先,节能工作在传统体系下,仅仅是一种“社会分工”,而没有贯串于社会的每一个部门的每一环节的每一个时刻,它不是一种来自世界观的自发自愿的动力,而是一种为解决现实问题的权宜之计。传统节能工作依靠宣传 教育 ,靠提高人的自觉性或者牺牲生活品质来实现,解决的目标往往是一些现实的短期问题,缺乏可持续的动能和机制,而且只能停留在问题表面和浅层。今天“拉闸限电”了,我们就多宣传节能,搞搞“需求侧管理”;明天电力过剩了,我们又去宣传“电是商品”来“鼓励用电”。需要节能了就“优先”,压力减轻了就向后排,治表不治本,临时抱佛脚。

  最近,为解决当前能源供应紧张问题,提出了“节能优先”的口号,徐建中院士等一大批科学家认为这种提法并不妥当,节能问题不是一个“排第一,排第二”,“谁优先,谁其次”的问题,而是一个根本性的问题。我们现在消耗的能源是地球几十亿年中积存下来的太阳能,它具有很大的能源流密度和很高的能量品位,这些能量的积蓄,不仅为人类的文明提供了动力储备,而且能量积蓄过程中也固化了大量可能变为温室气体的炭物质,使地球的环境可以适合人类和其他生物的出现、进化和繁衍。一旦将这些宝贵的资源耗尽,不仅人类的文明将失去动力,地球环境也将会发生重大变迁,人类和大多数生物可能再也无法延续繁衍。所以,科学家们提出“节能为本”的新观点,并将这一观点列入了中国科学发展的中长期规划。最近,有关机构已经接受了这一意见,进一步将提法改为“节能优先,效率为本”,更加精确地表述它的内涵。

  科学用能是依靠科学技术的发展来解决问题,与其说一千次“随手关灯”,不如安装一个声控开关,如果再更换一个节能灯泡,节能效果将出现一次质的飞跃。如果中国普及混合动力汽车,油耗水平可以降低到目前的1/3,汽车保有量就可以实现增加3倍而燃油总量不增加的目标,排放强度还会得到改善。当今的世界,由于信息化使各种技术得到了快速的发展,特别是互联网技术的蓬勃发展,推动了节能技术的发展和 应用 ,以及社会观念的全面更新。使更多的人,更加积极地,自发自愿地参与到节能技术和产品的开发,节能资源的发掘和经营,节能机制的建立和执行。并以科学技术这一第一生产力的发展,来推进一个相适应的生产关系的建立。

  科学 用能--实现“节能优先,效率为本”的基础

  人类的文明进步最终是科学技术的进步的结果,所以说科学技术是“第一生产力”。尽管熵增的方向无法逆转,但是我们可以通过科学技术的 应用 和普及,以及人的素质的提高来有效减缓这一过程,控制它的速度,而这就需要我们建立一个新的世界观,采取一系列有效的步骤,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实现这一目标。

  1、科学的使用能源:

  我们需要积极的采用各种先进的技术和理念,来有效使用我们现有的能源,发掘一切可能利用的能源,尽可能提高能源的终端使用效率。

  在能源利用技术的进步中,由于信息技术的推动,分布式的趋势将是一个不可阻挡的潮流。自20世纪80年代以来,信息技术的进步,特别是互联网技术的 发展 对于能源 工业 产生了巨大的启迪,那些分布在千家万户的微型 计算 机在与 网络 连接之后创造了一个崭新的 时代 --信息时代,它不仅代替了超级电脑,而且通过计算机和互联网将全世界的人脑连接起来,掀起了一场知识进步的“人民战争”。随着信息技术的发展,一场“分布式”的革命正在悄然而致,直接挑战后工业时代--重化工业时代的“规模效益”的 经济 理念。

  在人类信息整合能力不足时,只有通过规模经济来降低成本,增加效率。实施 “大工厂、大生产、大消费、大耗散”的大工业战略或称重化工业战略。当信息技术发展之后,我们可以越发清楚地了解生产销售和最终使用的全部过程,监控整个生产--消费链,从原料的开发,到产品的制造,从消费者的使用,到使用后的资源再利用。人们发现在大多数情况下,规模未必能够带来真正的效益,反而增加更多的资源耗散和环境、资金代价,加速了熵的增加。电力工业就是最好的一个例子,传统上我们认为“大电厂、大电网、超高压”是效率最高的方式,但是这是在转换端来判断 问题 ,而且在“电”这一单一行业条件下 分析 的结果,如果在需求一侧进行综合资源对比分析,可能结论未必如此。大电厂与小电厂比较当然发电效率是高的,但是由于燃料运输、排放限制、土地资源的制约,大电厂只能远离城市,首先发电之后的余热无法加以利用,其次输变电和配电又要增加电网和线路的损失,到了终端用户的实际资源利用效率必然大打折扣。此外,建设输电走廊和变电站需要消耗大量土地资源,发电之后的灰渣因为远离城市无法制成建筑材料再加以利用。此外,城市不仅需要电力,同时还会需要热力,为解决需求不得不再建设热力厂,将宝贵的资源转换成为低品位的能量进行利用,增加了各种资源的耗散和浪费。因此,在需求侧建立能源梯级利用设施被认为是解决问题的更有效的 方法 。1978年,美国为此修改的《公共事业法》允许这一类能够达到更高能效的用户热电联产设施并网发电。随之,欧洲、日本都相继不断修改 法律 ,使他们的法律体系和政府的管理机制能够顺应这一时代的发展趋势。

  此后,由于天然气的开发利用,使人们更加认识到应对天然气的能源设施并非越大越有效,首先因为天然气比煤更加昂贵,中间环节的浪费变的不可忍受,同时它被利用之后的环境代价更小,完全可以在需求现场进行利用。此外,天然气的利用技术非常灵活,人们可以根据用户对于热电冷多种能源的综合需求,按照综合效益最大化来选择技术方式,配置设备,确定规模,实现了以效益定规模的理想化的飞跃。

  信息技术还带来了另一次深远的转变,由工业时代划分的产业分工将被打破,第二产业和第三产业,甚至第一产业也在相互进行整合,服务化的趋势淹没了传统的 社会 分工, 企业 需要到客户的面前,尊重客户的主权,根据客户的意愿,来满足客户的需求。能源工业也不例外,需要适应时代的变迁,需要参加整合优化,需要从行业壁垒中脱颖而出。因为,只有向服务化转行,企业的效率才能真正提高,成本才能真正降低,用户才能真正认可。信息时代的关键是每一个人可以通过互联网和pc机直接参与其中,而分布式能源也是可以调动每一人的积极性,直接参与到资源高效利用和污染减排行动之中,分布式能源是一场人类可持续发展的“人民战争”,是通过加入信息有效控制熵增加速度的方式。

  为了利用一切可以利用的能源来有效降低资源的耗散速度,人们开始积极利用各种可再生能源和废弃资源,并对各种资源实现综合利用,由于资源量,能流密度和需求量的限制,社会需要一种更加便捷合理的系统来构筑我们的能源体系。例如,垃圾填埋场和污水处理厂的沼气,采油、炼油中的伴生气,矿井瓦斯和煤层气,化工厂和钢厂废气,以及工厂废热、多余的压差等等;还有太阳能,地热能,小型水能,风能,生物质能等可再生能源等。社会要求政府必须建立一种既能鼓励大家积极使用这些资源,又能保障使用者的利益的能源运行管理机制。这样一个机制首先在欧洲得到完善,北欧国家通过政府的强制干预和建立环境能源税收机制等,有效遏制了来自既得利益集团的阻力,使这种先进的能源利用方式——分布式能源成为一种 时尚 和荣耀。此后,日本和美国也在积极地进行社会观念上的转变。

  分布式能源是在需求现场利用能源的设施,它涵盖的 内容 不仅仅是发电,同时也包涵其他的能源配套和能源优化设施。

  发电系统:主要是可以利用各种燃料的小型发电设备,例如:天然气、沼气、煤层气、地下气化气等燃料的小型燃气轮机、燃气内燃机、微型燃气轮机、压差发电机、斯特林发电机、燃料电池,以及小型水利发电机、小型蒸汽发电机和太阳能光伏电池、太阳热发电机、风力发电机等,即包涵一些传统技术,也包括一些新兴技术,这些机组规模不大,用途各异;

  换热制冷:将发电机废热交换成为热能或冷能的专业设备也很多,烟气吸收制冷机组、蒸汽和热水制冷机组、余热锅炉和烟气板式换热器、吸附式制冷、各种高效的汽-水和水-水换热器等。此外,地源和水源热泵,空气热泵的技术也包括在其中;

  蓄能系统:在美国能源部对于分布式能源的分类中,蓄能是被划入其中的,包括:小型水压蓄电、气压蓄能、飞轮蓄电、电池蓄电、相变蓄热、水蓄热、冰蓄冷、水蓄冷、以及其他蓄能技术。 目前 德国已经开始使用利用地下岩层蓄热的技术,柏林议会大厦就使用了这一技术,将春秋季和夏季的多余热量蓄在地下,冬季使用。日本也使用了冬季蓄雪蓄冰用于夏季制冷的技术;

  2、科学的配置能源:

  1980年,世界著名的能源科学家已故的吴仲华院士,在为中共中央书记处讲课时曾经精辟地为合理配置能源 总结 了16个字:“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”,过去我们对这位伟大的科学家所提出的问题认识不够全面,尽管在《中华人民共和国节约能源法》以及国家四委部局联合发布的《关于发展热电联产的规定》中都引据了吴先生的方针,但是主要是“温度对口、梯级利用”后八个字,而没有能够理解“分配得当、各得所需”前八个字的深远含义。

  其实,吴先生是从两个层面,精炼解释了应该如何优化配置能源。第一,在资源分配上应该实现“分配得当、各得所需”,根据不同用户,在不同时段,对于不同能源的不同需求,进行合理妥当的资源配置,可以实现能源利用效率和能源设备利用效能的最优化;第二,在能源利用上,根据能源的品位,依照热力学第二定律的原则实现“温度对口、梯级利用”,尽力扩大对于温度的利用范围,将高品位的能源满足高端的需求,将低品位的能源满足低端的需求。只有如此,才能确实有效利用资源,控制熵增的速率。

  在能源配置上,还有一个重要的原则就是:“能够使用一次能源解决的,尽量不要使用二次能源;能够利用废弃能源的,就不要使用优质能源”。这一原则也是根据热力学第二定律确定的,不要使用高品位的能源,干低品位的事情。

  上述原则,是我们有效利用资源,提高能源利用效率,减少环境代价的根本途径和原则。此外,根据国际上最新的观念,对于能源需求,应该进行“综合资源规划(irp)”,树立大能源观念,将需求与全部生产流程和资源环境综合代价统一进行评估,根据技术的发展,结合考虑经济因素,优化制定最合理、最经济的能源环境综合解决方案。将能源的配置向整个生产链延长,向环境、资源、社会和经济外延,在更高的层面来看待问题,从更周全的位置来解决问题。在信息技术落后的昨天,这一想法似乎是一个天方夜谭,然而,随着信息社会的到来,我们已经有足够的能力来掌握各种相关的数据,并综合分析这些数据,最终建立一个模型来取到一个最优化的结果,并根据这个结果来建立一个效率和效益最为理想的系统。这就是“科学配置能源”,它可以使能源的利用模式更加合理,环境和资源代价更加低廉。

  其实,目前正在积极推广的能源“需求侧管理”,也是一种资源优化配置的方式,通过合理配置达到节约和优化能源的利用,从中实现盈利。但是“科学配置”需要我们改变目前在单一行业中配置资源的方式,打破行业壁垒,以博大的胸怀实现跨越行业分工的整合优化,这就对我们的管理体系提出了一个直接的挑战。

  3、科学的管理能源:

  中国 科学院蔡睿贤院士曾经精辟地说,科学技术这一“第一生产力”,需要相应建立“第一生产关系”来保障。生产力决定生产关系,生产关系会反作用于生产力的进一步发展。科学管理第一个要解决的就是建立一个能够支持科学用能的法律政策环境;其次是建立一个符合于市场经济运作机制的科学营销体制;再有就是以信息技术手段,建立一个信息化的能源环境综合管理模式。

  当前最重要的是对现有法律、法规、政策,以及行业规章和行业规范,与时俱进地进行修正,让我们的法律环境能够有效地推动先进生产力,有利于先进技术的发展和推广。今天中国在节能方面只有一部《节能法》具有一定的权威,但是由于该法缺乏执行机构,显得有些苍白无力。在其他法律中,例如《电力法》、《煤炭法》等,虽然也提级节能,但没有强制性要求,缺乏硬性指标。建议在今后立法中,可持续发展应该成为一个基础性的原则,节约资源和保护环境的基本观念应该溶入每一个法律与法规之中,对于那些浪费资源和污染环境的行为不能仅仅是道义上的谴责,不能只期待他们良心发现,必须有强制性措施。

  我们的行业规章和行业规范也存在着与时俱进的问题,目前电力规范、建筑规范、消防规范和燃气规范等等,与国际水平严重脱节,对于新型技术的应用非常不利,阻碍了生产力的发展,急待进行更新。最近,属于奥运会配套的北京大钟寺商城项目,就是因为消防规范的制约,不得不放弃采用先进的分布式热电冷三联供技术,而因为电力“行规”限制受阻的项目就更多了。

  建立符合于市场经济运作机制的科学营销体制也是实现科学用能的主要组成,世界银行gef中国节能促进项目执行机构emca主任沈龙海先生指出,实际上,“能源需求侧管理(dsm)”、“合同能源管理(emc)”、“综合资源规划(irp)”、“资源环境交易机制”、“能源服务公司(esco)体系”等等新的节能管理经营理念和运作机制都应该被“科学用能”所涵盖。这些新事务互相关联,互相支持,互相融合,互相促进。他们是放松管制的结果,是能源市场化的直接产物。

  在可持续发展战略的实施中,需要创建一种机制,能够自发的,自觉自愿地实现自组织,在政府搭建的政策平台下,将节能环保作为市场,以盈利为目的,以新技术为手段,以服务为方式,以能源服务公司为组织形式,通过能源需求侧管理和合同能源管理等各种“交易”方法实现有效控制能源浪费,提高资源利用效率的社会进步。

  随着信息技术的发展,信息化已经不仅仅是一种工具了,他已经融入到我们生产、消费和管理的每一个环节。科学管理能源不仅仅是一个概念,而是一种实实在在需要建立的信息系统。分布式能源系统需要在电力、燃气、热力、制冷、排放的多个惟度,在需求和生产双侧进行系统优化,而这种优化已经是非人力所能为,需要建立信息化管理系统,这一系统将具备数据采集与分析、实时监视、现场的智能化控制、远程遥控、决策支持、资源整合等多种能力,通过网络对区域内的分布式能源设备进行管理。而运行、检修和服务系统,也需要依靠这一系统的支持。它将通过技术的不断进步,构成未来能源科学管理的核心。

  结论

  “科学用能”是一次根据信息时代发展进程,是节能工作的一次升华,在“科学技术是第一生产力”的观点的指引下,以“科学发展观”,与时俱进地为中国解决可持续发展的能源瓶颈制约问题,寻找了一个新的出路,建立了一个新的理念。

  2004年11月26日,著名经济学家厉以宁教授在中国能源网和中国企业投资协会联合主办的《中国能源投资论坛》上表示中国不能走重化工业道路,因为中国没有资源支撑。一天以前,中国的另一个著名经济学家吴敬琏教授也表示,中国不能走重化工业道路,两位意见常常不太一致的经济学家在此问题产生了一致的看法,这不是一个偶然。

  中国的发展必须是跨越式的,必须跳过其他发达国家曾经走过的老路,寻求一条切线,寻找一条捷径。随着技术的进步这不是不可能实现的。今天的世界已经是一个整体,每一个国家都不是一个封闭的环境中发展系统,可以借助外部社会发展的经验和 科技 成果。中国必须以发达国家今天的技术和发展模式作为未来前进的蓝本,而不能将他们昨天的代价作为我们必经的路标,因为中国无法承受这一代价,世界也无法承受这一代价,那是一个将指向前功尽弃的路标。

  
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