能值转换式的工业生态效率定量法制造技术

本发明专利技术涉及一种能值转换式的工业生态效率定量法。该方法为：将工业系统物质消耗量、工业系统废弃物排放量转化为可比较、可加减的能值单位，将物质消耗强度、废物排放强度之和的倒数表达为工业生态效率。以单位工业增加值的物质消耗量为物质消耗强度，以单位工业增加值的废弃物排放量为废物排放强度，通过工业系统单位环境影响和物质消耗的最小化、经济产出的最大化综合表达工业系统的发展质量和生态效率高低。本发明专利技术将工业生态效率分解为物质消耗强度、废物排放强度模块，通过能值换算，依据单位工业增加值的物质消耗量、单位工业增加值的废物排放量之和的倒数刻画工业生态效率的大小，提高工业生态效率的可比性、综合性、科学性。

【技术实现步骤摘要】
能值转换式的工业生态效率定量法
本专利技术涉及产业经济质量转型和产业生态效率
，尤其是能值转换式的工业生态效率定量法。
技术介绍
生态效率的内涵。国际组织对生态效率的定义与阐释较为全面、宏观且较为抽象，如WBCSD(1993)把生态效率界定为“在提供具有价格优势的产品和服务，以满足人类基本需求、提升生活质量的同时，至少要把整个生命周期的环境影响和资源消耗强度逐渐降低至与地球承载力估算值相一致的水平”；具体包括降低资源消耗强度、降低能源消耗强度、减少有毒物质排放、加强物质回收、最大限度地使用可再生资源、延长产品使用寿命和提高服务强度7个方面。该定义立足点高、论述全面，故被广泛接受和引用。OECD(1993)从人类发展需求角度指出，“生态资源满足人类需求的效率”即生态效率。加拿大工业部(IC)(2002)从经济利益角度指出，生态效率是一种使成本最小化、价值最大化的方法。欧洲经济区(EEA)(1993)将更为广泛的福利、而不仅仅是经济价值纳入生态效率范畴中，认为生态效率实质上是用最少的自然投入获取更多的福利。联合国贸易与发展会议(UNCTD)(2003)指出，生态效率就是在增加(至少不减少)股东价值的同时减少对环境的破坏。与国际组织不同，国外学者对生态效率的解释侧重在方法或性质层面，如Schaltegger和Sturm(1990)认为生态效率就是经济增加值与环境影响的比值。Lehni(1998)认为生态效率就是要产多耗少，用最少的资源、创造更多的价值。Huppes和Ishikawa(2005)指出工业生态效率是经济活动与环境成本(或者说经济增加值与环境影响)之间的经验关系。McDonough和Braungart(1998)、以及和Hauschild(2012)则认为生态效率是估测工业发展状况好坏的标度，是决策者发现问题、制定政策的依据。德国学者巴特姆斯(2010)认为生态效率是最有用的控制宏观经济目标的政策工具，它以增加资源生产力和减少环境影响强度为主要内容。国内学者对生态效率的解读基本沿袭了国际组织或国外学者的主要思想，但相对具体。例如，王金南和余德辉(2002)指出生态效率是一个技术和管理概念，它关注最大限度地提高能源和物料生产力，降低单位产品的资源消费和污染物排放。周国梅等(2003)将生态效率定义为生态资源满足人类需要的效率，可用产出和投入的比值来衡量。诸大建和朱远(2005)认为生态效率是经济社会发展的价值量和资源环境消耗的实物量之比，表示经济增长与环境压力间的分离关系。戴铁军和陆钟武(2005)认为生态效率即单位经济产出的原材料消耗量、能源消耗量和污染物排放量。此外，有学者指出eco-efficiency的前缀eco-，既是生态学ecology的词根，也是经济学economy的词根，故生态效率具有“生态效益和经济效益”的双重涵义。简言之，生态效率就是“影响最小化，价值最大化”；其中“影响”既指经济活动因消耗能源、矿物等造成的资源压力，也指经济活动因废物排放而造成的对自然环境的破坏；“价值”主要指有用经济价值，就性质而言，生态效率是一个管理层面的概念，是决策者发现问题、制定政策的依据，是一种经济效益与环境效益兼顾的可持续评价工具，是衡量产业生态化水平的重要标度。现有生态效率定量方法缺陷。常用的生态效率定量测度方法有比值法、综合指数法、数据包络分析、物质流分析、能值分析、生态足迹法，以及近年兴起的生态成本指数和社会学方法等。①比值法是特定社会经济和生态环境指标的比值，主要有三类生态效率指标：环境生产力(environmentalproductivity)，即经济产出与环境投入之比，其值越高生态效率越高；环境强度(environmentalintensity)，即环境投入与经济产出之比，其值越高生态效率越低；资源或能源效率(resourceorenergyefficiency)，即资源或能源输出与输入之比，其值越高生态效率越高。其中，“经济产出”是指企业、产业或经济体提供的产品与服务的价值，常用GDP、GNP、工业增加值、销售额等财务指标表示。“环境投入”是指企业、产业或经济体消耗资源或能源所造成的环境压力，以及废物排放所造成的环境破坏。②综合指数法通常以指标集的形式出现，反映生态效率的不同侧面。构建生态效率综合指数的难点在于环境影响指标的综合。由于各种类型的环境影响无法像经济指标那样直接相加，需对不同类型的环境影响赋予权重，但赋权方法尚未达成共识，且环境－经济系统关系复杂，二者内在联系难以获取，常规统计学方法将不同指标强拧在一起的做法并不合理。③数据包络模型(DEA)是由美国著名运筹学家Chames和Copper提出的，它是根据多指标投入和多指标产出对相同类型的决策单位进行相对有效性或效益评价的一种系统分析方法，以“相对效率”概念为基础。DEA方法将经济指标和环境指标分为输入和输出两类，本着输入最小化和输出最大化的原则，使用数学规划模型来求评价对象的相对生态效率。DEA模型的优点在于：摒弃了传统主观的赋权方法，采用统计学方法自动赋权，从而有效地减小环境指标赋权时的主观影响，使生态效率的计算结果更接近真实性。该模型被广泛应用，然而，传统DEA模型没有剔除外部环境和随机误差的影响，无法客观反映生产单元的决策和管理水平。DEA模型在消除量纲、降低赋权主观性方面具有独特优势，但DEA模型存在以下缺陷：需要大量的可靠数据和参考样本，当样本量少时，则不能反映系统的原有信息；若投入与产出变量之间存在较强相关性，则会出现决策单元有效性普遍接近于1的情况，缺乏区分度，从而影响评价结果的准确性；将温室气体排放、有毒物质排放等与其他产物一样视为正面产出，从而导致将不生态的内容识别为生态的。④物质流分析(MFA)是在一定时空范围内特定系统的物质流动和储存的系统性分析或评价，它将物质流动的来源(源)、路径、中间过程及最终去向(汇)联系在一起。MFA可以从区域或国家尺度研究人类活动对全球物质循环的影响，也可以从部门角度研究原料与能量在部门内或部门间的流动，还可以从产品视角分析原料和能量在产品整个生命周期的流动。物质流分析客观地反映了社会、经济系统的代谢规模一一吞吐量，既体现了经济活动创造的物质财富，又体现了经济活动对生态环境造成的压力，但运用MFA进行资源流的宏观分析时，经济系统中一些大的资源流经常主宰着以质量为基础的物质流指标，从而冲淡了其他资源流对指标的贡献，分析最后得到的指标值并不能十分准确、清晰地描述经济系统的资源流动状况；MFA只考虑资源的质量，忽略了资源流可能带来的环境影响，弱化了资源流指标与资源流动带来的环境影响之间的联系；MFA采用质量加和的方法，并不能充分反映经济价值流动。⑤能值方法，上世纪80年代后期，系统生态学之父H.T.Odum提出了能值理论。所谓能值，是指某种流动或贮藏能量中所包含的另一种能量的数量，由于大多数能量始于太阳能，故常用“太阳能值”来衡量。任何资源、产品或劳务形成所需的直接或间接太阳能之量，就是其所具有的太阳能值(SolarEmergy)，单位太阳能焦耳(solaremjoules,缩写sej)。能值方法为自然与人文要素的有效结合、统一度量提供了新思路，为系统生态学与生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能值转换式的工业生态效率定量法，其特征在于，包括如下步骤：(1)工业系统物质消耗量(M)估算工业系统物质消耗量计算步骤为：确定工业系统的物质消耗种类，从统计资料获得分类物质的消耗量，利用能值转换率将各分类物质消耗量转换为能值单位，然后加和得到工业系统物质消耗总量，具体可通过以下三个步骤实现：第一步，搜集整理工业系统物质消耗原始数据；依据投入产出表，以采矿业、制造业以及电力、燃气及水生产和供应业为重点核算部门；以能源、矿产、农林畜牧产品为重点核算项目；这些物质消耗项目多以质量或体积单位度量；第二步，利用能值转换率将各物质原始数据转换为能值单位，计算式为：Mi＝βiτi   (1)式(1)中，i表示物质消耗种类，Mi表示第i种消耗物质的能值量(sej)，βi表示第i种消耗物质的统计量(g或ml等)，τi表示第i种消耗物质的能值转换率；第三步，求工业系统物质消耗总量M，计算式为：

【技术特征摘要】
1.一种能值转换式的工业生态效率定量法，其特征在于，包括如下步骤：(1)工业系统物质消耗量(M)估算工业系统物质消耗量计算步骤为：确定工业系统的物质消耗种类，从统计资料获得分类物质的消耗量，利用能值转换率将各分类物质消耗量转换为能值单位，然后加和得到工业系统物质消耗总量，具体可通过以下三个步骤实现：第一步，搜集整理工业系统物质消耗原始数据；依据投入产出表，以采矿业、制造业以及电力、燃气及水生产和供应业为重点核算部门；以能源、矿产、农林畜牧产品为重点核算项目；这些物质消耗项目多以质量或体积单位度量；第二步，利用能值转换率将各物质原始数据转换为能值单位，计算式为：Mi＝βiτi(1)式(1)中，i表示物质消耗种类，Mi表示第i种消耗物质的能值量(sej)，βi表示第i种消耗物质的统计量(g或ml等)，τi表示第i种消耗物质的能值转换率；第三步，求工业系统物质消耗总量M，计算式为：(2)工业系统废物排放量(W)估算工业废气排放量：工业废气进入自然环境后，需要生态系统提供一定水平的生态服务才能抵消工业废气的负面影响，这些生态服务可以转换为相应的能值，据此工业废气中的i物质可转换为相应的能值单位，计算式为：式(3)中，Wgi表示工业废气中i物质排放所对应的能值(sej)；mi表示要使i物质浓度保持在人类可接受范围内所必需的空气质量(kg)，mi＝d×gi/ci-g0；v表示空气流动速度，取1.40m/s；f表示能量转化为能值的系数(sej/J)，取2450sej/J；d表示空气密度，取1.29kg/m3；gi表示工业废气排放中i物质的质量(kg)；g0表示工业废气的排放总量(kg)；ci为i物质的可接受浓度；根据能值代数法则，工业废气排放量Wg为各分项的最大值，即：Wg＝max{Wg1,Wg2}(4)工业废水排放量：工业废水转换为能值单位的计算式为：Wwj＝mj×f'＝(d'×wj/cj-w0)×f'(5)式(5)中，Wwj为工业废水中j物质排放所对应的能值(sej)；mj表示要使j物质浓度保持在人类可接受范围内所需水的质量(kg)，mj＝d′×wj/cj-w0；f’为全球河流水循环系统中单位质量水资源所包含的能值，是转化为能值的转化系数(sej/k...

【专利技术属性】
技术研发人员：方一平，阎晓，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51