环境热力学  Environmental Thermodynamics

周学时：3 学分：3

授课对象：硕、博

课程简介：

本课程基于国际热力学研究最新进展，以近二十年来热力学与环境科学交叉研究热点作为方向，系统介绍环境热力学范畴、理论、方法以及在国民绿色经济核算、生命周期环境影响评价、及能源战略研究等中的应用。首先讲授环境热力学理论及研究范畴，针对当前国民经济过热化发展和环境污染日趋严重状况，从环境资源、环境容量和环境影响角度介绍多层次热力学系统的物质流、能流和信息流分析方法；其次结合非平衡态热力学，引入环境热力学模型，定量描述远离平衡态的人类社会系统与随时空演化的动态环境之间的各种互动机制，评述不同尺度热力学流传输、储存、排放和耗损，探讨人类社会的自组织演化模式；随后讲解环境热力学理论在社会、经济、能源等相关领域的应用，讨论环境热力学的核算算法与绿色GDP的核算理论的融合，基于生命周期分析方法的环境热力学理论的拓展，并将之推广应用到国家、城市、产业等各个尺度，进一步剖析人类－环境复合复杂系统演化基本规律，最后对国家经济发展、能源战略部署、节能规划与管理等做出良好的政策支持。

参考书目：

1.J.rgensen, S.E.Thermodynamics and Ecological Modelling.CRC Press, 2001

2.布罗章斯基，B.M.著，王加璇译.火用方法及其应用.中国电力出版社, 1996

环境热力学课程教学大纲

      为指导《环境热力学》课程教学，特制订本教学大纲。大纲的各项规定可以作为《环境热力学》课程教学安排、教学质量检查的依据。

一、教学目的与要求：

　　1.掌握环境热力学的基本概念和系统分析方法。

      2.初步掌握基于环境热力学的国民经济分析、生命周期分析与环境影响评价、以及能源产业和结构分析。

      3.能结合具体案例利用环境热力学的知识来进行人类－环境复杂系统的分析与核算。

      4.了解热力学国内外最新发展动态和在发展中面临的其他方面的挑战。

二、教学内容与学时分配

教学内容

讲授（小时） 讨论（小时） 小计（小时）（） 热力学概述 4   4 环境热力学理论 4   4 环境热力学方法 4   4 国民经济学的环境热力学核算体系 9 3 9 基于生命周期的环境热力学分析 6 3 9 基于环境热力学的能源产业和结构分析 9 3 9 环境热力学面临的其他方面的挑战 6 3 9 合计 42 12 54

三、主要内容框架

第一章、热力学概述

第一节、热力学的起源

第二节、热力学第一定律与工业革命

第三节、热力学第二定律与演化世界

第四节、非平衡态热力学与人类社会

第五节、热力学研究的最新进展与相关讨论

第二章、环境热力学理论

第一节、环境热力学的研究对象与范畴

第二节、环境热力学的基本理论

第三节、火用值理论与火用经济学

第四节、热力学的价值观体系

第三章、环境热力学方法

第一节、环境热力学的方法概述

第二节、系统边界的确定

第三节、环境的时空动态演化

第四节、环境资源、环境容量和环境影响

第五节、物质流、能流和信息流分析方法

第四章、国民经济的环境热力学核算体系

第一节、传统的国民经济核算体系

第二节、投入产出表

第三节、绿色GDP核算体系与环境经济学

第四节、环境热力学与生态经济学的交流

第五节、基于环境热力学的国民经济核算体系

第五章、基于生命周期的环境热力学分析

第一节、生命周期分析方法

第二节、生命周期分析的环境影响评价

第三节、生命周期的火用值分析核算与环境影响评价

第四节、案例研究

第六章、基于环境热力学的能源产业和结构分析

第一节、能源危机与气候变暖

第二节、碳排放清单的编制与核算

第三节、基于环境热力学的国家尺度的能源产业和结构分析

第四节、基于环境热力学的能源产业链分析与核算

第五节、能源战略部署与节能规划管理

第六节、案例研究——可再生能源产业的环境热力学核算与分析

第七章、环境热力学面临的其他方面的挑战

第一节、数据的不可得性与数据失真

第二节、何为有序？

第三节、超循环理论与突变论

第四节、追求统一的误区

四、考核

       1.考核形式：笔试为主。

       2.成绩计算：考勤及课堂讨论占50%、期末笔试占50%。

五、参考文献

       1.Chen, G.Q., 2005. Exergy consumption of the earth. Ecological Modelling 184, 363-380.

       2.Chen, G.Q., 2006. Scarcity of exergy and ecological evaluation based on embodied exergy. Communications in nonlinear science and numerical simulation 11, 541–552.

       3.J?rgensen, S.E., 2001. The thermodynamic concept: exergy. In: Jorgensen, S.E. (Ed.), Thermodynamics and Ecological Modelling. Lewis Publishers, New York.

       4.van den Berg NW, Dutilh CE, Huppes G. Beginning LCA: a guide to environmental life cycle assessment. Leiden: Centre of Environmental Science; 1995.

       5.Turner P, Tschirhart J. Green accounting and the welfare gap. Ecological Economics , 1999, 30, 161 175.

       6.Daily G C, et al. The Value of Nature and the Nature of Value. Science, 2000, 289: 395 396.