【热经济学及其他节能新技术的理论及应用】
拼译：theory and applicationso
节能与合理用能是世界瞩目的焦点。20世纪70年代初发生的的能源危机提高了人们的节能意识，各种节能新理论和技术的研究蓬勃发展。
从热力学观点看问题，根本节能的理论与方法当推
方法及其新发展——热经济学。这两者都是从能的数量与质量的结合上综合运用热力学的第一与第二两定律来评价能量系统，能更科学更实际地反映能的本质，获得更准确的分析方法。而热经济学又把经济因素与热力学分析紧密结合，从而成为特别适用于复杂系统、能直接给出经济学量纲结果的强有力的分析工具。
分析是近代才兴起的评价能量系统的科学方法，但
概念的形成却可以追溯到19世纪后期，在美国以吉布斯(J．W．Gibbs)导出吉布斯函数为标志，在英国则以麦克斯韦(Maxwell)定义可用能为起源。1932年美国J．H．Keenan从点函数出发设计出一个函数来同时反映能的量与质的两个属性(以A表示)，命名为“能的可用性(Availability)。”以
分析为主的热力学第二定律分析法蓬勃发展，但带来了名词术语上的混乱，评价能量几乎是同一物理量多达近10种叫法。1955～1956年德国藉的南斯拉夫人Rant全面分析能的特性后提出：能(Energy)=
(Eexergy)+
(Anergy)的定义式，指出
是能的可以无限转换的部分，而
是其不能转换部分，此后经过若干年才在全球范围统一使用Exergy(
)这个术语。
概念与
分析传入中国较晚。1957年原东德N．Elsner来华讲学较系统地介绍了
概念及
分析。Exergy的中译名“
”，是南京工学院夏衍儒与王守泰造的字。这个介绍在国内工程界引起了关注，但在欧洲等一些科技先进国家已开始有
平衡计算以代替能平衡计算了。
分析的进一步发展导致了热经济学的诞生。20世纪50年代末美国M．Tribus与R．B．Evans在研究海水淡化分析效率时，结合了工程经济学，其方法是跟踪系统中的
流与现金流得出了现金流与
流反向的平衡式。1960年他们发表文章时把这套技术定名为热经济学。其后Y．M．El-Sayed参加了他们的研究，他与Evans发表的文章《热力系统热经济学》把Tribus与Evans·开端的热经济学普遍化了，构成其学科体系，形成了学派。另外，美国R．A．Gaggioli在E．F．Obert指导下研究电厂蒸汽管道绝缘优化，应用了热经济学，点燃了另一个热经济学的火种。到70年代，该学派发表了大量有关文章。Tribus学派的突出特点是在热经济学优化中以热经济学孤立化为前提，通过各子系统寻优，求取系统全局最优，因而后人常称他们的成就为“孤立化”模式热经济学。他们巧妙地运用Lagrange法进行系统优化，解出Lagrange乘数λ，即系统产品边际价格，创造了热经济学系统分析的最简练的方法。Gaggioli学派在为方程组封闭而建立补充方程及产品
定价的原则等方面有突出贡献。随着热经济学研究的飞速发展，后来的研究者把他们的热经济学统称为经典热经济学。近年来
分析发展很快，从当初能分析优化某一系统的参数发展成能解决各种工程问题的全新技术，开始了从系统分析向系统优化综合以及能量系统集成过渡。英国B．Limhoff的挟点技术属于在换热器网络方面的综合技术。但在其它方面尚无较规范的方法。德国J．Beyer所开端的结构系数法可望为此过渡创造条件。波兰J．Szargut开发的积累
方法，为拓宽
方法的应用做出了贡献，
分析的最突出的发展要算热经济学了。自从热学经济学问世以来，又出现了若干新的模式，在这期间具有代表性的有两个：一个是德国J．Beyer的结构模式，他从1970～1979年用了10年时间建立起一套体系。其基本思路前半部与Tribus的以局优求全优相似，只是摒弃了“弧立化”的前提而代之以结构键系数和外部键系数。在优化方案时，固定系统总产量，逐一优化各子系统。当优化某一子系统时，考察系统总输入的变化，若增加，则说明此局部优化反而导致全局恶化，不可取；若减少则说明局部优化与全局优化一致，是可取的。其效果以结构键系数为依据，外部键系数用以考察被优化的子系统与外部的关系。这个方法简单明了，但结构系数法把矛盾全集中到两个系数的计算上，对简单链式系统，该系数就是自身曲线的斜率，而对复杂系统就需求助更复杂的图论方法。俄国Бpодянcкuu B．M与英国J．Kotas在此法的应用方面也作了许多工作。另一个有典型意义的是西班牙A．Valero等的符号
经济学与扰动理论，这两套技术是在其“
成本理论”的基础上开发的。Valero等人的
成本是做为热力学叁量引入的，正确地定义
效率，使其倒数等于单位产品的
耗量，同时就是以
表达的成本，如乘以
单价就可得出以经济量纲表达的成本。Valero等人在发表其
成本理论时指出，要确立一新理论，必须符合两条原则：其一是要找到新理论的哲学基础．他们以亚里士多德的因果关系论分析了能量系统内部的各种因果关系；其二是新理论必须能把以前的有关理论概括于其中而成为新理论的特例。他们所开发的符号
经济学，基本上可以概括经典热经济学的各种模式，而扰动理论则把结构系数模式也概括了，并拓宽了其普遍性。所谓符号
经济学，实际上就是把矩阵分析应用于热经济学，它除了以关联矩阵的形式描述系统的结构外，又继承和发展了G．Tsatsaronis提出的F(燃料)－P(产品)定义增加R(残留)，即F-P-R定义，用以描述各股
流在系统中的性质、目的和作用，并导出若干应用时的推论。这样从系统的结构形式一直到其内涵本质建立起一套方法。扰动理论是1992年开发的，基本思想是把某子系统中发生变化定义为故障(Mulfunction)，它会在其它子系统中引起障碍(Dysfunction)，这些故障会在系统中引起反弹(Percussion)。考察系统薄弱环节时要把注意力放到引起反弹最大的部位，因为Valero等人开发扰动理论时基本上是沿着Beyer结构法的思路，所以它能概括结构系数法而增大其深广度。当前从事节能技术研究的大多数人都认为工程应用滞后于理论研究，今后应侧重于应用，但Valero等人却认为不是勉强地用一种理论去代替另一种理论，而是只要你的理论日趋完善，就会有人运用。近年来中国在
分析及热经济学研究方面也有长足的发展。继中国第一部
分析专著，赵冠春等人的《
分析及其应用》出版问世后，相继出版了近20部
方法及热经济方面的论文、专著。可以说理论研究方面紧跟世界步伐，但在工程应用方面的滞后现象却远甚于技术先进的国家。
方法及热经济学正向着深度和广度方面逐步加深和扩大的方向发展。在理论开拓方面，这个趋势还将在相当长的时期继续下去，而在广度方面，主导方向是向着更概括更普遍方向发展。热经济学还要更深入地渗透到经济领域中去，目前许多国家都在进行经济改革，这种改革必然带来经济理论的根本性变革。在方法论上结构法与矩阵法都将很有发展前景。当前热经济学面临着总结的阶段，1987年Tsatsaronis发表了《
济学方法论的回顾》(A Review of Exergoeconomic Methodologies)的论文开始了这个总结，1989年El-Sayed与Gaggioli发表的《第二定律定价方法的评论回顾》作了更细致的总结。热经济学在总结之后必将往更纵深方向发展。热经济学研究另一个新的动向是与生态学的结合，这是发展经济、保护自然环境必然的要求，因为不论一次能源的利用还是二次能源的排放与利用都与生态平衡息息相关。C．A Frangopoulos在《环境经济分析导论与能量系统优化》(1992年)中倡议的“环境经济学”(Enviroeconomics)，俄国Bpoдaянcкuǔ提出的“智力圈经济学”(Noosphere Economics)等都是这方面的尝试。【参考文献】：1 Tsatsaranis G．Second Law Analysis of Thermal Systems，eds，M Moron，E Saiubba，ASME，Vol 100236，81～882 El-Sayed Y M，Tribus M．Strategic Use of Thermoeconomics for System Improvement，American Chemical Society，19833 赵冠春，等．
分析及其应用．北京：高教出版社，19844 Бродaянскuuσкceрremчecкпv Memoд п ero nрuΛожeHuя Mockoва，aнeргaмоuп3дam，19885 El．-Sayed Y M，Gaggioli R A．A Critical Review of Second Law Costing Methods，Ⅰ，Ⅱ Journal of Energy Resources Technology，1989，111(1)6 杨东华．
分析与能级分析，北京：科学出版社，19897 王加璇，张树芳．
方法及其在火电厂中应用．北京：水利电力出版社，19938 王加璇，张恒良．动力工程热经济学．北京：水利电力出版社，1995(华北电力学院北京研究生部王加璇教授撰)