能源供給與能源消費的系統(tǒng)動力學(xué)模型

能源供給與能源消費的系統(tǒng)動力學(xué)模型一、本文概述本文旨在探討能源供給與能源消費之間的動態(tài)關(guān)系，通過構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型來深入理解這一復(fù)雜系統(tǒng)的運作機制。隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口規(guī)模的不斷擴大，能源問題已成為全球共同面臨的挑戰(zhàn)。能源供給的穩(wěn)定性和能源消費的可持續(xù)性對于經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本文首先介紹了能源供給與能源消費的基本概念及其在全球能源系統(tǒng)中的地位，隨后闡述了系統(tǒng)動力學(xué)模型在能源領(lǐng)域的應(yīng)用及其優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，本文將詳細闡述所構(gòu)建的系統(tǒng)動力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)定以及模擬分析方法。通過模型的運行結(jié)果，我們將揭示能源供給與能源消費之間的相互作用關(guān)系，分析不同政策情景下能源系統(tǒng)的演變趨勢，為決策者提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。本文的研究不僅對于推動能源領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究具有重要意義，也為實現(xiàn)全球能源可持續(xù)發(fā)展提供了有益的參考和啟示。二、能源供給系統(tǒng)分析能源供給系統(tǒng)是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它涉及到多種能源資源的開采、轉(zhuǎn)換、運輸和分配。這個系統(tǒng)不僅受到自然資源豐度的限制，還受到技術(shù)進步、環(huán)境政策、經(jīng)濟成本以及國際政治關(guān)系等多重因素的影響。對能源供給系統(tǒng)進行深入的分析，需要運用系統(tǒng)動力學(xué)的方法，以全面理解其動態(tài)行為和內(nèi)在機制。在系統(tǒng)動力學(xué)的視角下，能源供給系統(tǒng)可以被看作是由多個子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、相互作用的復(fù)合系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)包括但不限于能源資源開發(fā)子系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、能源運輸子系統(tǒng)和能源分配子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都有其特定的動態(tài)行為和影響因素，它們共同決定了整個能源供給系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。能源資源開發(fā)子系統(tǒng)主要關(guān)注的是能源資源的開采和利用。這個子系統(tǒng)受到資源豐度、開采技術(shù)、環(huán)境限制以及經(jīng)濟成本等因素的影響。隨著能源資源的不斷開采，資源豐度會逐漸減少，這會對能源供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性造成挑戰(zhàn)。如何合理開發(fā)和利用能源資源，是能源供給系統(tǒng)分析的重要課題。能源轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)主要關(guān)注的是將原始能源轉(zhuǎn)換為可使用的能源形式。這個子系統(tǒng)受到轉(zhuǎn)換技術(shù)、能源效率以及環(huán)境排放等因素的影響。隨著技術(shù)的進步，能源轉(zhuǎn)換效率會不斷提高，但同時也要注意減少環(huán)境排放，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。能源運輸子系統(tǒng)關(guān)注的是如何將轉(zhuǎn)換后的能源輸送到需求地。這個子系統(tǒng)受到運輸網(wǎng)絡(luò)、運輸能力以及能源價格等因素的影響。合理的運輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和能源價格機制設(shè)計，可以提高能源運輸?shù)男屎头€(wěn)定性。能源分配子系統(tǒng)則是將運輸?shù)降哪茉窗凑招枨筮M行分配。這個子系統(tǒng)受到能源需求、能源價格以及市場機制等因素的影響。合理的能源定價和市場機制設(shè)計，可以確保能源分配的公平性和效率性。能源供給系統(tǒng)是一個復(fù)雜的復(fù)合系統(tǒng)，需要運用系統(tǒng)動力學(xué)的方法進行深入分析。通過對各個子系統(tǒng)的動態(tài)行為和影響因素進行深入研究，可以更好地理解整個能源供給系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，從而為制定有效的能源政策和戰(zhàn)略提供決策支持。三、能源消費系統(tǒng)分析能源消費系統(tǒng)是一個復(fù)雜且多元的動態(tài)系統(tǒng)，它涉及到社會、經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境等多個方面。在能源消費的過程中，各種因素相互作用，共同影響著能源的消費結(jié)構(gòu)和消費水平。對能源消費系統(tǒng)進行系統(tǒng)動力學(xué)分析，有助于我們深入理解能源消費的內(nèi)在規(guī)律和運行機制，為制定合理的能源消費策略提供科學(xué)依據(jù)。我們需要明確能源消費的主要影響因素。這些影響因素包括經(jīng)濟發(fā)展水平、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源價格、能源利用效率等。經(jīng)濟發(fā)展水平?jīng)Q定了能源消費的總體規(guī)模和增長速度，人口規(guī)模則直接影響能源消費的總量，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定了不同種類能源的消費比例，能源價格則通過市場機制影響能源消費的結(jié)構(gòu)和水平，能源利用效率則體現(xiàn)了技術(shù)進步對能源消費的影響。我們需要建立能源消費系統(tǒng)的動力學(xué)模型。這個模型應(yīng)該能夠全面反映各種影響因素之間的相互作用關(guān)系，以及它們對能源消費總量和結(jié)構(gòu)的影響。在模型構(gòu)建過程中，我們需要運用系統(tǒng)動力學(xué)的基本原理和方法，如因果關(guān)系分析、流圖構(gòu)建、方程設(shè)定等。通過模型模擬和仿真，我們可以預(yù)測未來能源消費的發(fā)展趨勢，評估不同政策措施對能源消費的影響效果。我們需要對能源消費系統(tǒng)進行優(yōu)化分析。在優(yōu)化分析過程中，我們需要根據(jù)能源消費系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律和運行機制，以及經(jīng)濟社會發(fā)展對能源消費的需求，制定合理的能源消費策略。這些策略包括提高能源利用效率、優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)、推動能源技術(shù)創(chuàng)新、加強能源市場建設(shè)等。通過實施這些策略，我們可以實現(xiàn)能源消費的可持續(xù)發(fā)展，為經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。對能源消費系統(tǒng)進行系統(tǒng)動力學(xué)分析，是深入了解能源消費內(nèi)在規(guī)律和運行機制的重要途徑。通過建立動力學(xué)模型和優(yōu)化分析，我們可以為制定合理的能源消費策略提供科學(xué)依據(jù)，推動能源消費的可持續(xù)發(fā)展。四、系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建在深入研究能源供給與能源消費的關(guān)系時，構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型是一種有效的手段。系統(tǒng)動力學(xué)模型能夠綜合考慮各種因素之間的相互作用，揭示能源系統(tǒng)的內(nèi)在動態(tài)機制。我們明確了模型的主要目標和邊界。我們的目標是理解能源供給與能源消費之間的動態(tài)關(guān)系，并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢。模型的邊界包括能源生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換、能源分配、能源消費以及環(huán)境影響等多個方面。我們根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)理論，選擇了適當(dāng)?shù)淖兞亢鸵蚬P(guān)系來描述能源系統(tǒng)的動態(tài)行為。這些變量包括能源生產(chǎn)量、能源消費量、能源價格、能源效率、環(huán)境排放等。我們分析了這些變量之間的因果關(guān)系，構(gòu)建了系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)。我們根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和專家知識，對模型進行了參數(shù)估計和驗證。我們采用了系統(tǒng)動力學(xué)常用的方法，如回歸分析、敏感性分析等，來確定模型參數(shù)。同時，我們通過對比模型模擬結(jié)果和實際數(shù)據(jù)，驗證了模型的有效性和準確性。我們利用構(gòu)建好的系統(tǒng)動力學(xué)模型進行了模擬和預(yù)測。我們分析了不同情景下能源供給與能源消費的變化趨勢，以及這些變化對環(huán)境和社會經(jīng)濟的影響。這些模擬和預(yù)測結(jié)果為我們制定能源政策、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)提供了重要的參考依據(jù)。構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型是理解能源供給與能源消費關(guān)系的重要手段。通過模型構(gòu)建和模擬分析，我們可以更深入地理解能源系統(tǒng)的內(nèi)在機制，為能源可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支持。五、模型應(yīng)用與案例分析能源供給與能源消費的系統(tǒng)動力學(xué)模型具有廣泛的應(yīng)用前景。在能源政策制定方面，該模型可以為政策制定者提供定量分析工具，以預(yù)測和評估不同能源政策對能源供給與消費的影響，從而指導(dǎo)能源政策的制定。在能源規(guī)劃方面，該模型可以用于預(yù)測未來的能源需求和供應(yīng)情況，為能源規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。在能源企業(yè)管理方面，該模型可以幫助企業(yè)預(yù)測市場需求，優(yōu)化生產(chǎn)計劃，降低運營成本。為了驗證能源供給與能源消費的系統(tǒng)動力學(xué)模型的有效性和實用性，我們選取了一個典型的國家作為案例進行分析。該國近年來面臨能源短缺和環(huán)境污染問題，需要通過制定合理的能源政策來優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。我們利用模型對該國當(dāng)前的能源供給與消費情況進行了模擬，并分析了其能源結(jié)構(gòu)和能源利用效率。我們設(shè)計了幾種不同的能源政策方案，包括提高可再生能源比重、優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)、加強能源管理等，并利用模型對這些方案進行了預(yù)測和評估。通過對比分析，我們發(fā)現(xiàn)提高可再生能源比重和優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)可以有效緩解該國的能源短缺問題，同時降低環(huán)境污染。而加強能源管理則可以提高能源利用效率，降低能源浪費?；谶@些分析結(jié)果，我們?yōu)樵搰贫艘惶拙C合能源政策，旨在促進能源可持續(xù)發(fā)展。能源供給與能源消費的系統(tǒng)動力學(xué)模型在能源政策制定、能源規(guī)劃和能源企業(yè)管理等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。通過案例分析，我們驗證了該模型的有效性和實用性，為未來的能源研究和應(yīng)用提供了有力支持。六、政策建議與未來展望優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)：應(yīng)進一步推動清潔能源的發(fā)展，減少對化石能源的依賴。通過政策引導(dǎo)和市場機制，鼓勵企業(yè)和個人使用太陽能、風(fēng)能等可再生能源。提高能源效率：加強技術(shù)研發(fā)和推廣，提高能源生產(chǎn)和消費的效率。通過技術(shù)創(chuàng)新，降低能源損耗，實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。加強能源管理：建立完善的能源管理體系，實時監(jiān)測和分析能源供給與消費的變化情況，為政策制定提供科學(xué)依據(jù)。促進國際合作：面對全球性的能源問題，各國應(yīng)加強合作，共同應(yīng)對。通過技術(shù)交流、資源共享等方式，推動全球能源治理體系的完善。深化模型研究：未來可以進一步完善系統(tǒng)動力學(xué)模型，考慮更多的影響因素，提高模型的預(yù)測精度和實用性。拓展應(yīng)用領(lǐng)域：除了能源領(lǐng)域，該模型還可以應(yīng)用于環(huán)境、經(jīng)濟等其他領(lǐng)域，為相關(guān)政策的制定提供科學(xué)支持。推動跨學(xué)科研究：能源問題涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，未來應(yīng)推動跨學(xué)科研究，綜合運用各種方法和手段，為解決能源問題提供更為全面和深入的視角。通過合理的政策引導(dǎo)和科學(xué)研究，我們有望實現(xiàn)能源供給與消費的平衡和可持續(xù)發(fā)展。七、結(jié)論隨著全球能源需求的日益增長和能源環(huán)境的日益復(fù)雜，能源供給與能源消費之間的平衡問題成為了我們迫切需要解決的重大問題。本文旨在通過構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型，對能源供給與能源消費之間的動態(tài)關(guān)系進行深入分析，以期為能源政策的制定和能源系統(tǒng)的優(yōu)化提供理論支撐和實踐指導(dǎo)。在系統(tǒng)動力學(xué)模型的構(gòu)建過程中，我們綜合考慮了能源供給與能源消費的各種影響因素，如能源價格、技術(shù)進步、能源儲量、環(huán)境政策等，這些因素在系統(tǒng)模型中形成了復(fù)雜的反饋關(guān)系。通過模型的模擬運行，我們觀察到能源供給與能源消費之間的動態(tài)變化過程，并揭示了其中蘊含的深層次規(guī)律。研究結(jié)果表明，能源供給與能源消費之間存在著密切的聯(lián)系和互動關(guān)系。能源價格的波動會直接影響能源消費的需求和供給，而技術(shù)進步則可以提高能源的開發(fā)利用效率和降低能源消費的成本。能源儲量的變化也會對能源供給產(chǎn)生重要影響，而環(huán)境政策則可以通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和促進清潔能源的發(fā)展來推動能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，我們提出了以下政策建議：一是加強能源市場的監(jiān)管和調(diào)控，穩(wěn)定能源價格，避免價格過度波動對能源供給和消費造成的不利影響二是加大科技創(chuàng)新力度，推動能源技術(shù)的進步，提高能源的開發(fā)利用效率和降低能源消費的成本三是加強能源儲量的監(jiān)測和管理，合理規(guī)劃能源開發(fā)和利用的規(guī)模和速度四是制定科學(xué)的環(huán)境政策，推動清潔能源的發(fā)展，促進能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級。本文構(gòu)建的系統(tǒng)動力學(xué)模型為我們深入理解和分析能源供給與能源消費之間的動態(tài)關(guān)系提供了有力工具。未來的研究可以進一步拓展模型的適用范圍和精度，以更好地服務(wù)于能源政策的制定和能源系統(tǒng)的優(yōu)化。同時，我們也需要不斷探索新的能源技術(shù)和能源管理模式，以實現(xiàn)能源供給與能源消費的長期平衡和可持續(xù)發(fā)展。參考資料：中國作為世界上最大的能源消費國，其能源消費結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟增長之間的關(guān)聯(lián)性是國際關(guān)注的焦點。隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，中國能源消費量持續(xù)增長，而能源消費結(jié)構(gòu)也正在經(jīng)歷深刻的變化。近年來，中國能源消費量呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢。煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)能源消費仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但可再生能源消費占比逐漸提高。由于中國正處于工業(yè)化、城市化快速發(fā)展的階段，能源需求仍將持續(xù)增長，這給能源供應(yīng)和環(huán)境帶來了巨大壓力。隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和能源技術(shù)的進步，中國能源消費結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化。一方面，煤炭消費占比逐漸下降，石油、天然氣消費占比保持穩(wěn)定，可再生能源消費占比逐年提高。另一方面，清潔能源和新能源的開發(fā)利用得到了大力推動，如風(fēng)能、太陽能等。這不僅有助于改善環(huán)境質(zhì)量，也為經(jīng)濟增長提供了新的動力。能源消費與經(jīng)濟增長之間存在著密切的關(guān)系。一方面，經(jīng)濟增長推動能源消費增加，另一方面，優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)可以促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。中國政府在推動經(jīng)濟發(fā)展的同時，正在積極采取措施調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的雙重目標。中國能源消費和能源消費結(jié)構(gòu)的變化對經(jīng)濟增長產(chǎn)生了深遠的影響。面對能源供應(yīng)和環(huán)境的挑戰(zhàn)，中國應(yīng)繼續(xù)加大清潔能源和新能源的開發(fā)利用力度，優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。國際社會應(yīng)加強合作，共同應(yīng)對全球能源和環(huán)境問題。能源動力學(xué)科是近年來新興起的一門學(xué)科，它包括技術(shù)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程涉及到多學(xué)科領(lǐng)域的知識，以熱能動力工程專業(yè)為例，就涉及到以下各學(xué)科：熱學(xué)學(xué)科；力學(xué)學(xué)科；機械制造學(xué)科；自動控制及計算機學(xué)科；水力發(fā)電學(xué)科；化學(xué)學(xué)科。為適應(yīng)21世紀初我國能源學(xué)科發(fā)展的需要，應(yīng)當(dāng)在各專業(yè)課程的設(shè)置中，適當(dāng)安排各個有關(guān)學(xué)科的知識。美國設(shè)有機械系的各高等院校，之所以專業(yè)的研究范圍如此之寬（除了機械與熱流科學(xué)外還包括信息控制，生物力學(xué)，MEMS等），也是與本專業(yè)的多學(xué)科交叉特性密切相關(guān)的。我國能源動力類專業(yè)形成于20世紀50年代。以交通大學(xué)為例，1952年院系調(diào)整時，當(dāng)時設(shè)在機械系中的動力組就單獨成立了動力機械系。由于受當(dāng)時蘇聯(lián)教育體制的影響，在該學(xué)科的發(fā)展過程中，專業(yè)面曾一度越分越細。50年代初期只有鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機等專業(yè)，以后又先后辦起制冷專業(yè)與風(fēng)機專業(yè)，制冷專業(yè)又細分出壓縮機、制冷及低溫專業(yè)。在50年代末又創(chuàng)辦了核能專業(yè)，在六七十年代有些學(xué)校先后設(shè)立了工程熱物理專業(yè)。能源動力學(xué)科中的專業(yè)就先后包括有鍋爐、渦輪機、電廠熱能、風(fēng)機、壓縮機、制冷、低溫、內(nèi)燃機、工程熱物理，水力機械以及核能工程等11個專業(yè)，形成了明顯的以產(chǎn)品帶教學(xué)的基本格局。熱能與動力工程專業(yè)中包含的水利水電動力工程專業(yè)的前身為水電站動力裝置專業(yè)。該專業(yè)形成于20世紀50年代。新中國成立以后，隨著國家對水患的治理和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，國家設(shè)立了華東水利學(xué)院、武漢水利水電學(xué)院、華北水利水電學(xué)院等一些專門的水利院校，1958年起在這些院校和西安交通大學(xué)水利系（西安理工大學(xué)水電學(xué)院的前身）設(shè)立了水電站動力裝置專業(yè)，以滿足國家對水電建設(shè)人才的迫切需求。1977年恢復(fù)高考招生后，該專業(yè)更名為水電站動力設(shè)備專業(yè)。1984年該專業(yè)更名為水利水電動力工程專業(yè)，涵蓋了原水能動力工程、水電站動力裝置、水電站動力設(shè)備、水能動力及其自動化、機電排灌工程、水能動力與提水工程等專業(yè)，昆明工業(yè)學(xué)院、成都科技大學(xué)等一些院校都設(shè)置了該專業(yè)。1998年，按照教育部頒布的新的專業(yè)目錄，水利水電動力工程專業(yè)并入熱能與動力工程專業(yè)，新的熱能與動力工程專業(yè)包含了原來的熱力發(fā)動機、流體機械及流體工程、熱能工程與動力機械、熱能工程、制冷與低溫技術(shù)、能源工程、工程熱物理、水利水電動力、工程冷凍冷藏工程等9個專業(yè)?？陀^上說，這種專業(yè)劃分與當(dāng)時我國計劃經(jīng)濟的體制以及工業(yè)發(fā)展的實際情況，在一定程度上是相適應(yīng)的。過窄的專業(yè)面，但卻培養(yǎng)了專業(yè)工作能力較強的學(xué)生。在當(dāng)時對我國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)體系的重建，曾經(jīng)起到過積極的作用。但隨著社會經(jīng)濟向現(xiàn)代化方向的發(fā)展和高新科學(xué)技術(shù)的進步，特別是我國改革開放以后，國外先進科技、管理體系的大量引進，學(xué)科的交叉融合不斷產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點，原有的過細過窄的工科專業(yè)設(shè)置，總體上已不能適應(yīng)新的形勢和發(fā)展對人才的需要，必須進行專業(yè)調(diào)整。在1993年原國家教委進行的專業(yè)目錄調(diào)整中，將能源動力學(xué)科的上述前10個專業(yè)壓縮為4個專業(yè)，即熱能工程、熱力發(fā)動機、制冷與低溫工程、流體機械與流體工程，核工程與核技術(shù)保留。1998年，教育部頒布了新的專業(yè)目錄，將上述前4個專業(yè)進一步合并為熱能與動力工程專業(yè)，核工程與核技術(shù)專業(yè)單獨設(shè)立，而在引導(dǎo)性的專業(yè)目錄中，則建議將熱能工程與核能工程合并。但當(dāng)時我國大多數(shù)學(xué)校還是采用了熱能工程與核能工程單獨設(shè)專業(yè)的方案。在2000年教育部設(shè)立的新一輪教學(xué)指導(dǎo)委員會中，在能源動力學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會下分設(shè)了三個委員會：熱能動力工程，核工程與核技術(shù)以及熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會。就核科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)而言，既與能源動力學(xué)科有聯(lián)系（如核能工程類專業(yè)）,又有其不同于能源動力學(xué)科的特征（如核技術(shù)應(yīng)用類專業(yè)）。該學(xué)科和專業(yè)是為了適應(yīng)我國核武器事業(yè)和核科技工業(yè)的發(fā)展而與能源動力學(xué)科同期建立起來的，創(chuàng)建初期同樣參照了前蘇聯(lián)模式，劃分較細，主要有核反應(yīng)堆工程、核動力裝置、同位素分離、核材料、核物理(包括實驗核物理、理論物理、輻射防護、加速器物理及核電子學(xué))、核化工(包括前處理、后處理和輕同位素分離)、核地質(zhì)、核礦冶等，這樣的專業(yè)學(xué)科體系延續(xù)了近40年。1998年教育部頒布的新專業(yè)目錄將核工程、核技術(shù)兩個本科專業(yè)合并為“核工程與核技術(shù)”專業(yè)。將核工程、核技術(shù)相關(guān)的研究性學(xué)科合并為“核科學(xué)與技術(shù)”一級學(xué)科，下設(shè)4個二級學(xué)科，即核能科學(xué)與工程（含部分等離子體物理）、核燃料循環(huán)與材料、核技術(shù)及應(yīng)用、輻射防護與環(huán)境保護；將與核物理相關(guān)的學(xué)科合并為“物理學(xué)”下的“等離子體物理”、“粒子物理與原子核物理”等學(xué)科；將與核地質(zhì)鈾礦冶相關(guān)的學(xué)科合并入“礦產(chǎn)普查與勘探”、“水文學(xué)及水資源”、“采礦工程”等學(xué)科。本研究以核工程與核技術(shù)專業(yè)為重點，同時兼顧與此相關(guān)的其他專業(yè)。全國現(xiàn)有100余所高校設(shè)有能源動力類專業(yè)，近20所高校設(shè)有核工程或核技術(shù)專業(yè)（其中5所高校設(shè)有核工程專業(yè)）。根據(jù)我們的初步調(diào)查，以美國為例，一般相應(yīng)于我國熱能動力工程專業(yè)的內(nèi)容，大部分設(shè)置在機械中，作為機械系的一個專業(yè)方向，稱為熱流科學(xué)（ThermalandFluidScience）或能量系統(tǒng)（Energysystem），而核工程與核技術(shù)則一般單獨設(shè)立或者在化工系中，例如美國麻省理工學(xué)院、佛羅里達大學(xué)等均如此（見附錄）。以下是該兩校機械系的專業(yè)方向設(shè)置。麻省理工學(xué)院機械系：（1）熱流科學(xué)(Thermalandfluidscience)；（2）計算工程（ComputationalEngineering）；（3）能量利用與傳輸（EnergyUtilizationandTransportation）;（4）生物機械工程（BiomechanicalEngineering）；（5）制造與材料加工（ManufacturingandMaterialsProcessing）;（6）力學(xué)與材料（MechanicsandMaterials）；（7）信息（Information）；（8）設(shè)計（Design）；（9）系統(tǒng)，計算機與控制（Systems,ComputersandControl）。麻省理工學(xué)院工學(xué)院核工程系：（1）核能方向（NuclearEnergyOption）；（2）醫(yī)學(xué)與工業(yè)輻射方向（RadiationformedicineandindustryOption）。佛羅里達大學(xué)機械系：（1）生物力學(xué)系統(tǒng)（Biomechanicalsystems）；（2）能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（EnergyConversionSystem）；（3）機械系統(tǒng)（MechanicalSystem）；（4）熱系統(tǒng)（Thermalsystem）；（4）制造（Manufacturing）；（6）機械手（Robotics）。佛羅里達大學(xué)工學(xué)院核工程系：（1）核與輻射工程方向；（2）核工程科學(xué)方向。從上面美國2所有代表性學(xué)校（麻省理工為一流大學(xué)，佛羅里達大學(xué)為高水平知名大學(xué)）的機械系與核工程系的設(shè)置可以看出以下共同特點：（1）機械系學(xué)科的方向高度交叉，一些在我國是屬于信息與電氣類專業(yè)的內(nèi)容，美國機械系照樣研究；（2）專業(yè)面相當(dāng)?shù)貙挘词鼓茉磩恿Ψ较蛞彩潜任覀內(nèi)缃竦膶I(yè)設(shè)置要寬得多；（3）核工程是單獨設(shè)系的。能源動力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟與國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)和支柱型產(chǎn)業(yè)，同時也是涉及多個領(lǐng)域高新技術(shù)的集成產(chǎn)業(yè)，在國家經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展中一直起著極其重要的作用。隨著我國各個方面改革的深化發(fā)展，包括市場經(jīng)濟的逐步建立、國有大中型企業(yè)機制的轉(zhuǎn)換、加入WTO后面臨的挑戰(zhàn)，以及能源動力領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，并考慮到我國核科技工業(yè)“十一五”以及到2020年發(fā)展所面臨的形勢與任務(wù)，我國能源動力類以及核相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。能源動力及環(huán)境是世界各國所面臨的頭等重大的社會問題，我國能源工業(yè)面臨著經(jīng)濟增長、環(huán)境保護和社會發(fā)展的重大壓力。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，煤炭占商品能源消費的76%，已成為我國大氣污染的主要來源。已經(jīng)探明的常規(guī)能源剩余儲量(煤炭、石油、天然氣等)及可開采年限十分有限。2000年的統(tǒng)計資料表明，我國化石能源剩余可儲采比煤炭為92年，石油5年，僅為世界儲采比的一半；天然氣為63年，優(yōu)質(zhì)能源十分匱乏。我國已成為世界第二大石油進口國，對國際石油市場的依賴度逐年提高，能源安全面臨挑戰(zhàn)，存在著十分危險的潛在危機，比世界總的能源形勢更加嚴峻。能源資源的國際間競爭愈演愈烈，從伊拉克戰(zhàn)爭及戰(zhàn)后重建，到中日雙方在俄羅斯輸油管線走向上的角逐等一系列國際問題，無不是國家間能源戰(zhàn)略利益沖突、斗爭的具體反映。開發(fā)利用可再生能源、實現(xiàn)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展更加迫切、更具重大意義。我們應(yīng)該清楚地認識到：我國的能源資源是有限的，我國現(xiàn)有能源開發(fā)利用程度與效率很低，在清潔能源開發(fā)、能源綜合高效利用和環(huán)境保護領(lǐng)域內(nèi)，與發(fā)達國家存在著較大的差距：我國水能資源理論蘊藏量（未包括臺灣?。?6億千瓦，可開發(fā)容量78億千瓦,相應(yīng)年發(fā)電量19200億千瓦時，均居世界第一；至2003年底，水電裝機容量達到9139萬千瓦，年發(fā)電量2710億千瓦時，開發(fā)率按電量算只有14%，按裝機容量算只有2%，遠遠落后于美國、加拿大、西歐等發(fā)達國家，也落后于巴西、埃及、印度等發(fā)展中國家。高耗能產(chǎn)品能源單耗比發(fā)達國家平均水平高40%左右，單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的3倍。同時，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對能源發(fā)展提出了更高的要求。長期以來，粗放型的增長方式使能源發(fā)展與保護環(huán)境、資源之間的矛盾日益尖銳。未來能源發(fā)展中，如何充分利用天然氣、水電、核電等清潔能源，加快新能源與可再生能源開發(fā)，推廣應(yīng)用潔凈煤技術(shù)，逐步降低用于終端消費煤炭的比重，實現(xiàn)能源、經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展將是“十五”以及中長期能源發(fā)展面臨的重要選擇。特別地，我國核科技工業(yè)是國家的戰(zhàn)略行業(yè)。完善的核科技工業(yè)體系是確立一個國家核大國地位的基本條件。它既是國家戰(zhàn)略威懾力量和國防科技工業(yè)的重要組成部分，是國家政治、國防安全的重要保障和外交利益所在，同時又是國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)。核軍工、核能、核燃料和核應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是我國核科技工業(yè)的主要組成部分。與此相適應(yīng)，如何培養(yǎng)適應(yīng)21世紀社會需要的能源動力類以及核相關(guān)專業(yè)的人才，是每個大學(xué)相關(guān)專業(yè)以及每位從事能源動力類專業(yè)教育的工作者需要解決的重要問題。常規(guī)化石能源的使用是能源動力學(xué)科專業(yè)教學(xué)的主要內(nèi)容之一，而常規(guī)化石能源的使用與環(huán)境問題密切相關(guān)。煤炭、石油、天然氣等化石能源仍在整個能源構(gòu)成中占據(jù)主導(dǎo)地位，而且估計在今后幾十年的時間內(nèi)這一局面還不會改變。這些常規(guī)化石能源主要直接應(yīng)用于火力發(fā)電，這會帶來一系列嚴重的環(huán)境問題，比如硫氧化物、氮氧化物等的大氣污染、固體廢物、水污染和熱污染等。據(jù)最近的報載，當(dāng)前我國每年火力發(fā)電的煤炭耗量超過8億噸，電廠的煙塵排放量約為350萬噸，占全國煙塵排放量的35%。其中，微細粒子（小于10微米）排放量超過250萬噸，是影響大城市大氣質(zhì)量和能見度的主要因數(shù)，并嚴重危害人體健康。對能源動力生產(chǎn)過程中的這些環(huán)境問題必須進行妥善處理和控制，實現(xiàn)其環(huán)境友好化，才能保證人類的生存和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境問題已經(jīng)成為能源動力技術(shù)研究中的重要組成部分，也必須在專業(yè)課程的教學(xué)中有相應(yīng)的體現(xiàn)。也正是基于這一原因，浙江大學(xué)已經(jīng)將原來的熱能與動力工程專業(yè)改名為能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)。核能發(fā)電雖然沒有上述火力發(fā)電那樣的問題，但有其獨特的問題，如輻射防護與保健、核廢料的處置與處理等均與環(huán)境保護有關(guān)。迫于環(huán)境方面對能源開發(fā)與利用的巨大壓力，作為常規(guī)能源的水能由于具有清潔與可再生的特點，其開發(fā)與利用越來越得到重視，在我國能源發(fā)展戰(zhàn)略占有十分重要的地位。類似地，核科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)不但要以傳統(tǒng)的熱、力、機械、強/弱電等為專業(yè)基礎(chǔ)，還與新興的信息、生命、生物以及能源等相互交叉。能源動力學(xué)科專業(yè)的發(fā)展極大地依賴于國家的發(fā)展政策。最典型的是核工程專業(yè)。在20世紀七八十年代，國家在核能發(fā)電上沒有投資新建項目，使得我國各高校的有關(guān)核能發(fā)電方向的教師都一度沒有足夠的學(xué)生，有的甚至準備轉(zhuǎn)業(yè)。以后國家開始大力發(fā)展核電，情況就有了巨大的變化，以至于需要核能專業(yè)畢業(yè)生的數(shù)目超過了可分配畢業(yè)生的人數(shù)。節(jié)能是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，關(guān)于節(jié)能的知識不僅能源動力學(xué)科的學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握，也是幾乎所有工科學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的內(nèi)容。這就要求不僅要做好本學(xué)科專業(yè)人才的培養(yǎng)，而且也應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起向所有工程專業(yè)的學(xué)生進行節(jié)能技術(shù)教學(xué)的任務(wù)。我國能源動力學(xué)科的不同專業(yè)方向服務(wù)于不同的工程技術(shù)領(lǐng)域，還多少帶有產(chǎn)品專業(yè)的烙印。不僅在冷的方向與熱的方向中，主導(dǎo)專業(yè)的工作機械與系統(tǒng)差別巨大（例如制冷機與發(fā)電廠），就是在同一個專業(yè)方向，例如熱方向中，鍋爐與汽輪機就有很大的差別。對于旨在以零距離模式培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)與學(xué)校，密切關(guān)注當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展以及行業(yè)發(fā)展的需要，使得學(xué)生能到對口的專業(yè)單位工作，及時充分發(fā)揮其專業(yè)特長，具有重要意義。在每年的畢業(yè)生就業(yè)過程中，也遇到類似的問題：一些專業(yè)工廠希望能找到進廠后能立即從事本專業(yè)具體技術(shù)工作的學(xué)生，而寬口徑的培養(yǎng)方式不能滿足這些單位的需要。所以，急需解決以能源動力類寬口徑專業(yè)人才培養(yǎng)與能源動力類大部分企業(yè)對專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)強調(diào)專門化要求之間的矛盾。以上這些特點是能源動力學(xué)科專業(yè)確定發(fā)展戰(zhàn)略時必須予以充分關(guān)注的。能源是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟持續(xù)快速健康發(fā)展和人民生活的改善發(fā)揮著十分重要的促進與保障作用。我國是能源生產(chǎn)和消費大國，面對新世紀，如何保持能源、經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是我們面臨的一個重大戰(zhàn)略問題。21世紀我國在能源問題上面臨的挑戰(zhàn)是：（1）人均能耗低：我國一次能源消費量為8億噸標準煤，為世界第二大能源消費國。能源消費總量雖大，但人口過多，人均能耗水平很低（低于世界平均水平）；（2）能源效率低：我國能源效率約為4%，與先進國家相差10個百分點，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗比先進國家高出30%以上；（3）人均能源資源不足：中國擁有居世界第一位的水能資源，居世界第二位的煤炭探明儲量，石油探明采儲量居第11位。但中國人口眾多，我國煤炭人均探明儲量是世界人均值208噸的70%，石油人均探明儲量為世界人均數(shù)的11%，天然氣為世界人均數(shù)的4%；即使水能資源，按人均數(shù)也低于世界人均值；（4）以煤為主的能源結(jié)構(gòu)需要調(diào)整：我國高度依賴煤炭的消費，煤炭在一次能源消費構(gòu)成中占75%，過多地使用煤炭必然會帶來效率低、效率差、環(huán)境污染嚴重的后果。針對上述我國能源狀況，我國中長期能源發(fā)展規(guī)劃中采取了相應(yīng)的措施。這些現(xiàn)狀與中長期能源發(fā)展規(guī)劃是我們考慮能源動力類培養(yǎng)方案的基本依據(jù)。我國中長期能源發(fā)展戰(zhàn)略是：以保障供應(yīng)為主線，實施“節(jié)能優(yōu)先、供應(yīng)安全、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、環(huán)境友好”的可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略。遠近結(jié)合、分階段部署，爭取用三個15年，初步實現(xiàn)我國能源可持續(xù)發(fā)展的目標。提高能源利用率是確保我國中長期能源供需平衡的先決條件，中國人口基數(shù)大，到下世紀中葉將超過15億。無論是從國內(nèi)資源還是世界資源的可獲量考慮,中國只有創(chuàng)造比工業(yè)化國家更高的能源效率，才可能在有限的資源保證下，實現(xiàn)高速經(jīng)濟增長和達到中等發(fā)達國家人均水平。如果用國際上先進的技術(shù)和設(shè)備替代現(xiàn)有落后技術(shù)和設(shè)備，全部節(jié)能潛力可達能源消費量的50%，如用國內(nèi)已有的先進技術(shù)和設(shè)備進行落后設(shè)備的更新，總節(jié)能潛力可達能源消費量的30%。從世界各國發(fā)展趨勢看，工業(yè)化國家無一例外均采用了以油、氣燃料為主的能源路線，逐步減少固體燃料的比例是世界各國提高能源效率，降低能源系統(tǒng)成本，提供優(yōu)質(zhì)能源服務(wù)的必然選擇。中國由于歷史的原因，一直維持著以煤為主要能源的結(jié)構(gòu)，但隨著消費量的增大，其弊端日益明顯。中國要改變能源消費以煤為主的狀態(tài)需要幾十年的時間，但是我們必須向著這個方向努力。由于中國能源消費總量巨大，優(yōu)質(zhì)能源所占比例過小，先進國家油氣比例在60%以上，中國如今為20%，到2020年，水電和核電可分別占一次能源的10%和7%?？梢娔茉垂?yīng)優(yōu)質(zhì)化是一項很艱巨的工作，需要采取多種措施去發(fā)展多種優(yōu)質(zhì)的清潔能源。從全國來看，改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)需要很長的時間，但某些大城中可否先行，率先實現(xiàn)能源供應(yīng)的優(yōu)質(zhì)化？煤炭在未來幾十年中仍將是我國的主要能源，因此清潔地利用煤炭必將是能源工業(yè)的重要任務(wù)之一。從長遠來看，應(yīng)減少煤炭在終端的直接利用，提高煤炭轉(zhuǎn)換為電力和氣體、液體燃料的比例，必須發(fā)展清潔煤燃燒技術(shù)。充分利用我國已經(jīng)形成的核電設(shè)計、制造、建設(shè)和運營能力，以我為主、中外合作，以有競爭力的電價為目標，實現(xiàn)核電國產(chǎn)化。同時，積極支持我國自行開發(fā)新一代核電站工作，為“十一五”及以后核電的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。國家發(fā)展和改革委員會、科技部和商務(wù)部聯(lián)合發(fā)布的“當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南（2004年度）”中，將核電及核燃料設(shè)備、民用非動力核技術(shù)等也列為重點領(lǐng)域。為了保證能源供應(yīng)的安全，降低進口的風(fēng)險，擬采取以下措施替代石油：一是水煤漿代油，此技術(shù)應(yīng)積極推廣；二是煤合成液體燃料，中國分別與美國、日本、德國等合作研究開發(fā)；三是生物質(zhì)液化，可引進技術(shù)或進行合作生產(chǎn)；四是發(fā)展天然氣汽車和電動汽年。從根本上來說，只有可再生能源才是清潔能源。因而，可再生能源是我們最終的追求目標。世界上可再生能源發(fā)展迅速，技術(shù)逐步趨于成熟，經(jīng)濟上也逐步被人們接受。歐洲一些國家擬在2010年使可再生能源在一次能源中的比例達到10%，中國政府也制定了1996—2010年新能源和可再生能源發(fā)展綱要，要求在15年中實際使用的可再生能源數(shù)量從近300Mtce增長到390Mtce。上述我國能源的中長期發(fā)展規(guī)劃，對今后5～10年內(nèi)能源動力學(xué)科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提出了以下幾方面要求：（1）要大力培養(yǎng)具備潔凈煤燃燒技術(shù)知識的人才。（2）要大力培養(yǎng)從事核電和水電技術(shù)工作的人才。（3）要培養(yǎng)具備從事新能源和再生能源技術(shù)工作的人才。（4）要使所有培養(yǎng)的人才掌握節(jié)能理論與基本節(jié)能技術(shù)。（5）大力加強能源預(yù)測與規(guī)劃人才的培養(yǎng)。我國能源動力學(xué)科人才的培養(yǎng)目標及模式（1）多層次——根據(jù)我國當(dāng)前高等學(xué)校和學(xué)科專業(yè)設(shè)置情況，能源動力學(xué)科的人才層次可分為：博士－碩士－本科－?？?。（2）多規(guī)格——在本科層次中，根據(jù)學(xué)校的定位不同，可以區(qū)分為以下4種人才規(guī)格：(1)研究型大學(xué)（更為確切地應(yīng)為研究型專業(yè)）畢業(yè)生。(2)教學(xué)研究型大學(xué)畢業(yè)生。(3)教學(xué)為主型大學(xué)畢業(yè)生。(4)高等職業(yè)學(xué)院畢業(yè)生。（1）研究型大學(xué)畢業(yè)生——培養(yǎng)學(xué)術(shù)型以及復(fù)合型（研究與應(yīng)用）人才，是研究生考生的主要來源；專業(yè)教學(xué)內(nèi)容可偏于通識（詳細要求與規(guī)格待補充）。（2）教學(xué)研究型大學(xué)畢業(yè)生——培養(yǎng)學(xué)術(shù)和應(yīng)用型人才為主，部分學(xué)生構(gòu)成研究生的考生源；教學(xué)內(nèi)容以寬口徑專業(yè)為主。（3）教學(xué)為主型大學(xué)畢業(yè)生——培養(yǎng)應(yīng)用型為主，部分學(xué)生為復(fù)合型，專業(yè)教學(xué)內(nèi)容可以寬口徑及大模塊相結(jié)合。（4）高等職業(yè)學(xué)院畢業(yè)生——培養(yǎng)應(yīng)用型學(xué)生，專業(yè)教學(xué)內(nèi)容以大模塊為主。能源動力學(xué)科專業(yè)發(fā)展的研究和建設(shè)課題根據(jù)調(diào)查，發(fā)達國家的企業(yè)之所以能接受專業(yè)面很寬的學(xué)生且能保持工業(yè)技術(shù)的領(lǐng)先，是與國外企業(yè)有完善的崗前培訓(xùn)以及有效的繼續(xù)教育制度分不開的。例如：(1)美國WestinghouseElectricCompany新員工就職，就有專職導(dǎo)師培養(yǎng)指導(dǎo)，為期一年。導(dǎo)師職責(zé)明確，培養(yǎng)內(nèi)容具體，按步驟進行，最終由經(jīng)理查核新員工的工作情況。對新員工開設(shè)本企業(yè)專業(yè)培訓(xùn)課程，由經(jīng)驗豐富者講授；具體工作中有成文的設(shè)計規(guī)范作指導(dǎo)，詳細具體。對新員工定期開設(shè)科技講座。新員工入廠訓(xùn)練兩周，包括實驗室工作，參觀生產(chǎn)線設(shè)備，質(zhì)量控制，室內(nèi)設(shè)計，軟件訓(xùn)練，公司標準。在第二年內(nèi)，初級工程師的大部分工作是參與用戶返回的信息分析、測試等，以加深對公司產(chǎn)品的了解。日本企業(yè)并沒有十分強調(diào)專業(yè)對口。實際上，無論是偏專業(yè)或偏綜合的企業(yè)，對人才的要求都近乎是一種毛坯式的要求，即解決問題的能力以及綜合素質(zhì)的要求。至于專業(yè)則是根據(jù)任務(wù)的要求，在工作中不斷深入細化，學(xué)校不可能把所有畢業(yè)生工作后可能遇到的問題都教會。進入公司后，一般先進行培訓(xùn)，大約半年，然后從事有關(guān)工作。一般頭三年主要是學(xué)習(xí)，不獨立承擔(dān)項目，由于公司的嚴格培訓(xùn)制度以及學(xué)生較廣的專業(yè)面，三年后基本能獨立工作。另外，日本企業(yè)正在實行選拔培訓(xùn)制度，把有發(fā)展?jié)摿Φ膯T工派到外面去進修。根據(jù)我們對部分國內(nèi)大中型企業(yè)負責(zé)人的調(diào)查，企業(yè)負責(zé)人一致希望畢業(yè)生要有新的知識結(jié)構(gòu)。關(guān)于專業(yè)對口問題，國內(nèi)大中型企業(yè)的要求大致有兩種類型：一類不十分強調(diào)，如大亞灣核電站，原因是該企業(yè)已經(jīng)建立起了相對完善的崗前培訓(xùn)制度；另一類則比較強調(diào)對口，希望立即能派上用處，這種企業(yè)占多數(shù)，他們一般還沒有建立起較好的崗前培訓(xùn)以及繼續(xù)教育制度。為使我國能源動力類專業(yè)的人才培養(yǎng)與國際接軌，對美國麻省理工學(xué)院、康乃爾大學(xué)、德克薩斯州（Austin）大學(xué)、明尼蘇達大學(xué)、卡內(nèi)奇-梅隆大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)、普渡大學(xué)等8所著名大學(xué)機械工程系有關(guān)能源動力類專業(yè)的培養(yǎng)體系進行了深入的調(diào)研，得出的結(jié)論是：國外能源動力類專業(yè)僅是機械類人才培養(yǎng)的一個方向。國外大學(xué)機械工程系的教學(xué)與研究范圍覆蓋了國內(nèi)本科生專業(yè)目錄中的機械類、能源動力類的范圍。相比之下，我國機械與能源動力類的專業(yè)面相對較窄。從現(xiàn)代微機電系統(tǒng)（MEMS）科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程，也可以有力地說明我國現(xiàn)有的機械類專業(yè)與能源動力類專業(yè)有必要逐步合并。在MEMS的發(fā)展過程中需要將機械與流動和傳熱的知識結(jié)合起來，這在美國的機械系中是一件非常順理成章的事情。但在我國，由于機械類與熱能動力類的截然分家，造成教授們的知識也相應(yīng)偏窄，關(guān)于MEMS的研究常常分別在機械系或能源動力系中進行，這在一定程度上影響了我國MEMS技術(shù)的發(fā)展。從長遠的觀點看，在我國部分高等學(xué)校建設(shè)大機類（即將現(xiàn)有的機械類與能源動力類合并）專業(yè)的構(gòu)想應(yīng)當(dāng)成為努力探索的目標。與此同時，我們還就國外大學(xué)機械工程系在相對較低的學(xué)時學(xué)分（本科四年一般為120～130學(xué)分）情況下設(shè)置有關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)方向課程作了深入的剖析和比較研究，揭示了美國高等工程教育中重基礎(chǔ)、薄專業(yè)的特點。值得指出，美國的專門化課程實際上是某一方面（如旋轉(zhuǎn)機械）的基本知識，并非十分深入。因此我們建議，在今后5～10年內(nèi)本學(xué)科專業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略中，我國研究型大學(xué)應(yīng)該進行建設(shè)大機類專業(yè)的探索。還不宜作為本學(xué)科專業(yè)的全國性發(fā)展戰(zhàn)略去推廣。高等學(xué)校的專業(yè)改革是一個社會與系統(tǒng)工程，除了高等學(xué)校本身的努力以外，還必需要有相應(yīng)的社會支撐。我們認為，與高等學(xué)校拓寬專業(yè)面相適應(yīng)，我國的企業(yè)應(yīng)當(dāng)逐漸建立起崗前培訓(xùn)以及對在職人員的繼續(xù)教育制度。我們建議教育部與國家其他行政部門協(xié)調(diào)，通過有關(guān)部門指導(dǎo)性的意見促使在我國盡快建立起這種企業(yè)的崗前培訓(xùn)與繼續(xù)教育制度。只有畢業(yè)生分配中遇到的“以專業(yè)大類寬口徑為對象的培養(yǎng)方式與我國能源動力類大部分工廠企業(yè)對人才專業(yè)對口要求之間的矛盾”才能較好地得到解決。也只有這樣，才能為在我國部分高等學(xué)校中探索建設(shè)大機類專業(yè)提供一定的社會基礎(chǔ)。能源消費是指生產(chǎn)和生活所消耗的能源。能源消費按人平均的占有量是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標志。人均能耗越多，國民生產(chǎn)總值就越大，社會也就越富裕。在發(fā)達國家里，能源消費強度變化與工業(yè)化進程密切相關(guān)。隨著經(jīng)濟的增長，工業(yè)化階段初期和中期能源消費一般呈緩慢上升趨勢，當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展進入后工業(yè)化階段后，經(jīng)濟增長方式發(fā)生重大改變，能源消費強度開始下降。能源消費值與社會生產(chǎn)值之間的比率，形成能源消費率。能源消費率即單位產(chǎn)品或單位貨幣的能源消費，它反映于能源的使用效率。一定量的能源消費所產(chǎn)生的經(jīng)濟社會效益的程度，標志著一定的科學(xué)技術(shù)水平和勞動者的素質(zhì)。我國的能源消費率比發(fā)達國家偏高，提高能源使用效率，是我國現(xiàn)代化建設(shè)的一個重要課題。能源消費表現(xiàn)為多種類型：(2)實際能源消費，即最終能源消費加上能源轉(zhuǎn)換、輸送和分配中損失的能源。(3)校正后的能源消費，是對由于特定氣候或經(jīng)濟因素造成的差別進行補償后計算得出的能源消費。(4)高峰負荷能源消費，指當(dāng)能源網(wǎng)絡(luò)的負荷需求達到高峰值時該網(wǎng)絡(luò)的能源消費。(5)滿負荷能源消費，指當(dāng)能源網(wǎng)絡(luò)在滿負荷時間內(nèi)運行時的能源消費，一般發(fā)生在工作日的白天。(6)低負荷能源消費，指當(dāng)能源網(wǎng)絡(luò)在低需求狀態(tài)下運行時的能源消費。(7)基荷能源消費，是在一個較長時期內(nèi)(通常為一年)每小時、每天或每周的能源消費量幾乎沒有波動的能源消費。一個國家或地區(qū)某一年度一次能源消費量增長率與經(jīng)濟增長率之比。經(jīng)濟增長率通常采用國民生產(chǎn)總值或國內(nèi)生產(chǎn)總值、國民收入的增長率。它反映能源與經(jīng)濟增長的相互關(guān)系。由于產(chǎn)值和能耗都是綜合性指標，涉及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、管理體制、資源狀況、技術(shù)水平、人口多寡、氣候條件以至國際關(guān)系等許多因素。因此在一個國家的年度之間以及不同國家之間有很大的差異。第一次石油危機以來，能源來源和品種趨于多樣化，節(jié)能取得很大發(fā)展，各種能源之間的相互替代復(fù)雜多變，能源市場更加靈活，國際化更為突出，電氣化進程加速。這些因素使得能源與經(jīng)濟的相互關(guān)系發(fā)生畸變，總的趨向是從緊密相關(guān)變得沒有規(guī)律，甚至相互脫節(jié)。能源消費彈性系數(shù)不宜用作預(yù)測能源需求的依據(jù)。能源消費彈性系數(shù)是反映能源消費增長速度與國民經(jīng)濟增長速度之間比例關(guān)系的指標。計算公式為：能源消費彈性系數(shù)=能源消費量年平均增長速度/國民經(jīng)濟年平均增長速度指某個統(tǒng)計期（如月、季、年）內(nèi)，按能源品種分類的能源消費量和按消費部門分類的能源消費量及其比重。研究能源消費結(jié)構(gòu)，可以掌握能源消費狀況，為搞好能源供需平衡奠定基礎(chǔ)；查明能源消費流向，為合理分配和利用能源提供科學(xué)依據(jù)；根據(jù)能源消費結(jié)構(gòu)分析耗能狀況，尋求挖掘節(jié)能潛力的方向；歷年能源消費結(jié)構(gòu)的變化，可作為預(yù)測未來。在一次能源消費中各種一次能源（如煤炭、石油、天然氣、水能和其他可再生能源，以及核能等）所占的比重，包括一次能源直接消費和一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源的消費。一般說來，能源消費特別是用電量是經(jīng)濟發(fā)展的同步指標，能夠準確、直接地反映經(jīng)濟運行狀況。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化。在經(jīng)濟運行出現(xiàn)上升或者下滑的轉(zhuǎn)折時，電力消耗最大的第二產(chǎn)業(yè)波動最大，而用電量相對較少的第第三產(chǎn)業(yè)往往波動較小，這是三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致“不同步”現(xiàn)象的基本原因。作為國民經(jīng)濟主體和電力消耗最大部門，工業(yè)經(jīng)濟的運行狀況直接關(guān)系到用電量的變化。隨著工業(yè)增速的下降，GDP增幅隨之下降，導(dǎo)致工業(yè)用電量增幅下降，甚至出現(xiàn)負增長。工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。輕工業(yè)等低載能工業(yè)用電量少，而重化工業(yè)等高載能工業(yè)耗電量大，在經(jīng)濟運行低迷時，后者生產(chǎn)及用電量增長放緩，而前者增速相對較快。高載能產(chǎn)品具有典型的基礎(chǔ)性、資源性特征，當(dāng)經(jīng)濟運行處于上升期，其需求快速增長，而一旦經(jīng)濟運行開始減速或者下滑，對它們的需求則快速下降，價格下跌，庫存增加。消化庫存是企業(yè)削減成本的普遍做法，因此經(jīng)濟周期由低谷走向新一波增長的過程往往伴隨著高載能產(chǎn)品“去庫存化”。美國2001年電力消費下降6%，而GDP增長8%；1991年電力消費增長0%，GDP則下降2%。日本2003年電力消費下降3%，而GDP增長8%，在1980年、1982年和2001年也曾經(jīng)出現(xiàn)電力消費下降而國內(nèi)生產(chǎn)總值增長的情況，在1998年和1999年則出現(xiàn)電力消費增長的同時國內(nèi)生產(chǎn)總值下降的情況。韓國1980年電力消費增長4%，GDP則下降5%。需要指出的是，這種“不同步”現(xiàn)象的出現(xiàn)基本上都是發(fā)生在經(jīng)濟運行出現(xiàn)轉(zhuǎn)折階段，在國際上表現(xiàn)為一種周期性的現(xiàn)象。截止2009年10月末，世界能源市場供需形勢已經(jīng)發(fā)生較大變化，能源輸出國能源禁運或主動切斷能源供應(yīng)的可能性已經(jīng)大大降低，同時高能源價格對世界經(jīng)濟的沖擊明顯減弱，與歷史上曾經(jīng)發(fā)生的能源危機相比已經(jīng)發(fā)生巨大變化。但能源供需分布不平衡格局進一步加劇，氣候變化和能源環(huán)境問題日益突出，形勢日趨嚴峻，能源地緣政治與能源沖突依然存在，能源安全問題有可能越來越復(fù)雜。從能源消費看，能源增長將主要向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，當(dāng)前亞太地區(qū)已超過歐、美，成為世界第一大能源消費區(qū)和第一大石油消費區(qū)。從能源供應(yīng)上，世界對歐佩克的依賴將趨于加重，中亞地區(qū)的供應(yīng)能力將逐漸提高。當(dāng)前，許多機構(gòu)都預(yù)測未來20年世界石油產(chǎn)量，普遍認為歐佩克產(chǎn)量份額將上升至50%左右。從消費大國看，將難以避免依賴中東等地區(qū)，這確實增加了能源供應(yīng)風(fēng)險，在能源外交上客觀上存在被能源國要挾的可能。從輸出國看，它們的經(jīng)濟命脈也受到消費大國的影響，能源輸出多元化也是其戰(zhàn)略方向。2009年11月12日，國際能源署在《世界能源展望2009》中預(yù)計，受金融危機和經(jīng)濟衰退影響，2009年全球能源消費可能出現(xiàn)自1981年來的首次下降。報告表示，基于現(xiàn)行政策，一旦經(jīng)濟復(fù)蘇，能源消費將很快回升，預(yù)計從2007年至2030年，全球一次能源需求量將增加四成。而當(dāng)能源需求開始恢復(fù)時，會導(dǎo)致在隨后的一些年里價格突升，并成為全球經(jīng)濟增長的障礙。報告預(yù)計，到2030年，全球原油日均需求量將增至05億桶。按2008年美元估值，油價到2020年將達每桶100美元，2030年將升至每桶115美元。國際能源署預(yù)計，要滿足預(yù)計的能源需求，到2030年累計需要26萬億美元的資金投入——相當(dāng)于平均每年1萬億美元（全球GDP的4%）的投資量。2006年，世界平均的人均能源消費量為4噸標準煤，而德國、日本和美國的人均能源消費量分別為7噸標準煤、8噸標準煤和1噸標準煤，中國的人均能源消費量與高收入國家相比還很低。據(jù)國家人口和計劃生育委員會預(yù)測，2020年中國人口總量達到6億人左右，由此估算2020年中國能源消費總量約為35億噸標準煤。以此為基礎(chǔ)計算的2009年至2020年中國能源消費總量的年平均增長率將達到14%。雖然發(fā)達國家的人均能源消費高于中國，但其消費增速卻遠低于中國，世界新增能源消費主要靠中國。有統(tǒng)計顯示，2011年全球能源消費增長5%，與歷史平均數(shù)值大致相符，但遠低于2010年的1%的增長率。能源消費量的凈增長全部來自新興經(jīng)濟體，而經(jīng)合組織成員國的能源需求則在過去四年中第三次下降，但中國的能源消費增長仍高居榜首，占到全球新增能源消費的71%。能源消費增長與各國的經(jīng)濟增長密切相關(guān)。國際貨幣基金組織(IMF)的統(tǒng)計資料顯示，世界按匯率計算的生產(chǎn)總值（GDP）在2000～2010年間世界總值增長率為92%，相比之下，美國、歐盟和日本低于世界均值，分別為95%、70%和58%，中國和印度卻明顯高于世界均值，分別為24%和35%，日本同期GDP年增率僅為58%。與此同時，美國、歐盟、日本各自的全球GDP份額從2000年的88%、40%、47%，降低到2010年的30%、88%、68%；中國和印度的全球GDP份額則分別從72%、49%，上升至2010年的34%、44%。對此，油氣領(lǐng)域著名專家、中石化石油勘探開發(fā)研究院咨詢委員會副主任張抗曾撰文表示，二戰(zhàn)后，作為"世界油庫"的中東，其原油絕大部分流向大西洋兩岸、特別是歐洲和北美。但兩次石油危機后，東亞的日本和繼之而起的“四小龍”經(jīng)濟迅速發(fā)展，分流了部分中東石油的出口。而在2000年到2010年10年間，世界基礎(chǔ)能源(包括石油、天然氣、煤炭、水電和核電，未計入新能源)消費總量的年增率為67%，北美、歐洲和獨聯(lián)體地區(qū)的這一增長率僅為20%，亞太區(qū)(不包括獨聯(lián)體和中東)這一數(shù)字卻達到了34%。以2010年能源消費占世界總量計，北美歐洲和獨聯(lián)體共占53%，亞太區(qū)達34%。在亞太區(qū)內(nèi)，同期日本的能源總量年增率為-29%，中國(包括香港)和印度則分別達54%和18%。能源消費重心東移這一現(xiàn)象在石油行業(yè)體現(xiàn)得比較明顯。在歐洲，煉油業(yè)的開工率已降至上世紀80年代以來的最低水平，煉油利潤微薄，不少煉廠都處于關(guān)閉或?qū)ν獬鍪鄣臓顟B(tài)。美國和歐洲的許多大型煉油企業(yè)等都紛紛制定了出售煉油業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略。中國工程院院士、中國石化高級顧問曹湘洪說，煉油生產(chǎn)正從發(fā)達國家向石油生產(chǎn)國和亞太發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。相比而言，中國的煉油產(chǎn)能一直在不斷擴張。2009年底，我國的原油一次加工能力由2000年的76億噸猛增至77億噸，穩(wěn)居世界第二位。近兩年，煉油產(chǎn)能擴張勢頭不減，2011年一年中，中石化即建成投產(chǎn)了26套煉化裝置。當(dāng)前，中石化的石油煉制能力已躍居世界第二，截至2011年底，原油一次加工能力達49億噸，年加工能力在1000萬噸以上的企業(yè)有11家。能源消費增長重心東移直接影響到國際能源貿(mào)易格局，特別是油氣進口的地區(qū)構(gòu)成。從2010年與2001年世界石油進口量地區(qū)構(gòu)成的對比中可以發(fā)現(xiàn)，北美、日本進口量呈降勢，期間年增率分別為-14%和-51%；歐洲呈微弱增勢，為01%。同期，東亞和南亞地區(qū)的石油進口年增率為81%。有專家預(yù)計，東亞和南亞的全球石油進口份額可能在2013年左右超越美國和歐洲。2013年1月30日國務(wù)院總理溫家寶主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，提出加快形成能源消費強度和消費總量雙控制的新機制?！翱刂颇茉聪M總量，是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)的重要舉措?！眹夷茉淳钟嘘P(guān)負責(zé)人說。會議同意國家發(fā)改委提出的預(yù)期目標：到2015年，全國能源消費總量控制在40億噸標準煤左右，用電量控制在15萬億千瓦時左右。國務(wù)院常務(wù)會議提出，要把總量控制目標科學(xué)分解到各地區(qū)，地方各級政府對本行政區(qū)域的控制能源消費總量工作負總責(zé)。除劃定能源消費總量“紅線”外，國務(wù)院常務(wù)會議還提出，充分發(fā)揮市場機制作用，加強科技創(chuàng)新。完善水電、核電及可再生能源電價定價機制，理順天然氣與可替代能源比價關(guān)系和煤電價格關(guān)系，完善差別電價和懲罰性電價政策。推進資源稅改革，強化能源消費環(huán)節(jié)稅收調(diào)節(jié)，嚴格控制高耗能產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，北京、上海、河南、浙江等省市編制印發(fā)了能源消費總量控制方案，并將目標任務(wù)進一步分解到各地市。例如，到2015年，河南全省能源消費總量控制在29000萬噸標準煤以內(nèi)，年均增長2%；用電量控制在3900億千瓦時以內(nèi)，年均增長6%。在20世紀的最后二十年里，中國國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）翻了兩番，但是能源消費僅翻了一番，平均的能源消費彈性僅為5左右。然而自2002年進入新一輪的高速增長周期后，中國能源強度卻不斷上升，經(jīng)濟發(fā)展開始頻頻受到能源瓶頸問題的困擾。中國是煤炭資源比較豐富的國家，從能源消費結(jié)構(gòu)來看，煤炭依然在中國能源消費總量中占主導(dǎo)地位。建國初期，中國煤炭消費量占一次能源消費總量的90%以上，隨著中國石油天然氣工業(yè)和水電事業(yè)的發(fā)展，煤炭消費比例有所下降。與2004年相比，2005年全國能源消費總量22．2億噸，比