复杂适应系统视角下国家能源安全的概念内涵及研究范式

来源:常见问题    发布时间:2024-03-23 02:21:24 点击:1次

  引言随着中国经济社会的持续加快速度进行发展,我国的能源资源禀赋和生产建设能力与巨大的能源需求相比,存在比较大缺口(除煤炭能基本满足自给外,其它化石能源均需大量进能源稳定供给和安全问题日趋尖锐。在这样的背景下,中国能源安全问题已受到我国政府和社会各界的广泛关注,国外许多研究机构也对我国的能源安全问题高度关然而,现有对国家能源系统的研究大多数都停留在简单系统和硬系统的思维方法上(研究者们多将能源系统视为确定的结构化的系统,且子系统之间的关系绝大多数都是按线性关系来处理。而实际上国家能源系统作为社会经济系统的一部分,具有经管系统的一些显著特点,若仍然使用研究简单系统的理论方法来研究国家能源系统,不可避免地将导致模型和实际系统脱节,进而难以反映实际系统的真实状况。复杂适应系统(ComplexAdaptiveSyst,理论为人们分析这类复杂性问题提供了一个新的研究思路,它激起了所有的领域研究者的研究热情,并积极地将其应用于各自的研究领域。因而,从复杂适应系统的视角来重新审视国家能源安全的概念内涵和研究范式,将是一项富有意义的工作。复杂适应系统理论评述复杂适应系统理论是由美国学者JohnHon1994年,在antaFe研究所成立10周年时在专题讲座中提出的理论。C理论是复杂性科学中的一个重要分支,它以进化的观点认识复杂系统,形成了一套比较完整的理论体系,对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。我们把系统中的成员称为具有适应性的主体ap-tivegent,简称为主体。所谓具有适应性,就是指它能够与环境和其他主体进行交互作用。主体在这种持续不断的交互作用过程中,不断地“学习”或“积累经验”,并根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。整个宏观系统的演变或进化,包括新层次的产生、分化和多样性的出现,新的、聚合而成的、更大的主体的出现等都是在这个基础上逐步派生出来的在微观层面,C中的主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激———反应模式。所谓适应能力表现在它能够在个体最优的原则下,根据行为的效果修改自己的行为规则,体现了主体不断适应环境变化的能力。这种能力使微观行为个体始终处于进化过程中。相应地在宏观层面,由这样的主体组成的系统将涌现出非线性、分化性、非周期性等种种复杂现象。复杂适应系统视角下国家能源安全的概念内涵及研究范式(1.东华大学旭日工商管理学院,上海2051;.平顶山煤业(集团)公司朝川矿,河南平顶山46753)要:社会经济系统中的一大类问题都是属于结构较为复杂、影响因素众多、变量之间关联性强的问题,具有高度复杂性。国家能源安全问题作为社会经济系统的一部分,显然与其具有相似甚至相同的特质。复杂适应系统理论的提出为人们研究分析此类问题提供了一个新的思路,指出了一个新的方向。首先介绍复杂适应系统理论,进而重新阐释国家能源安全的概念内涵,在对现有相关研究评述的基础上提出国家能源安全问题的一种研究范式,最后从复杂适应系统角度来分析国家能源系统,并指出进一步的研究重点。关键词:复杂适应系统;国家能源安全;概念内涵;研究范式中图分类号:F46文献标识码:A文章编号:1001-7348(20081-54-4收稿日期:2007-6-4基金项目:东华大学博士学位论文创新基金(965作者简介:房树琼(98~,男,山东郯城人,东华大学博士研究生,研究方向为能源安全、管理决策分析与智能决策;杨保安(938~,男,上海人,东华大学教授,博士生导师,研究方向为管理决策分析、智能决策系统及知识管理;余垠(968~,女,乌鲁木齐人,东华大学副教授,博士研究生,研究方向为管理决策、危机管理;武治普(975~,男,河南偃师人,平顶山煤业公司技术员,研究方向为煤炭开采方面的技术工作。第25卷%第12期2008年12Science&TechnologyProgressPolicyVol.25No.12Dec.2008第12期CAS理论把构成系统的成员看作是有自主行为能力、有明确个体目标的实体。更重要的是,CAS理论认为,正是这种主动的、反复的交互作用,和主体适应环境变化的能力,才是系统发展和进化的基本动因。宏观的变化和个体分化都可以从个体的行为规律中找到根源。Holland把个体与环境之间这种主动的、反复的交互作用用“适应”一词加以概括。这就是CAS理论的核心思想———适应性造就复杂性。CAS理论的最大贡献在于它提供了一种自底向上建模的研究方法。这种方法赋予组成系统的个体———Agent以简单的规则和关系,通过仿真来重现真实世界的复杂现象,这使得CAS理论具有与其它方法不同的、更具特色的、新的功能和特点。国家能源安全的概念内涵关于国家能源安全的概念,主要有以下3种:(1)国家能源安全是能源供应安全和能源使用安全的有机统一(2)能源安全是指防止能源价格大幅度变动(上涨或下降)、能源供应突然中断以及能源污染对经济发展与社会环境所造成的危害(3)能源安全是一个很广泛的概念,不仅包括石油供应安全,而且包括其它能源的供应安全,特别是天然气和电力,还包括能源与环境的协调发展。总的来说,就是要保证随时随地都有充足的、价格合理的、符合用户和环保要求的能源供应,以保障国民经济的可持续发展由上能够准确的看出,国内外对于能源安全的定义,尽管表述不同,但内涵比较一致,即国家能源安全主要由两个部分所组成(见图1):其一,能源供应的稳定性(经济安全性),是指满足国家人口发展正常需求的能源供应保障的稳定程度,主要涉及能源生产和能源运输领域;其二,能源使用的安全是指能源消费及使用不应对人类自身的生存与发展环境构成任何威胁,主要涉及能源消费和环境保护领域。国家能源安全概念及构成以上所述对能源安全的定义,主要是指能源消费及使用不应对人类自身的生存与发展环境构成威胁,侧重于将能源安全理解为一种“安全状态”。我们大家都认为,这只是揭示了“安全”一个层面的含义,它还应有另一方面或是说更深层次的内涵,那就是能源安全涉及的主体一定要有抵御不安全因素(包括外界的危险源和自身的潜在威胁等)的能力,这里将其表述为“安全能力”。从这个意义上说,若某一主体只是目前正处于没有危险、不受威胁的状态,而没有具备抵御将来有危险、受威胁的能力,这严格意义上只能称其是“准安全”或“疑似安全”因为形成这种安全状态的内外在环境若发生变化,出现影响这种安全状态的外部扰动或自身潜在的威胁因素被激活,则原来的安全状态将会被“有危险”或“受威胁”的状态所取代。而若该主体具有“安全能力”,当其面对威胁这种安全状态的内外在不安全因素时,就能够尽最大能力去消除这种不安全因素。因此,更确切地说,安全不仅表明某一主体处于免受危险和威胁的状态,还应具有免除危险和威胁的能力。从复杂适应系统的角度来理解,国家能源安全应指从国家利益的高度保障国民经济与社会和谐发展,和人民正常生活所需的能源(特别是重要战略能源)免受威胁的状态和能力。这样就将其视为静态体系(安全状态)与动态体系(安全能力)相互作用的复杂适应系 统,有助于我们更为全面深入地理解国家能源安全的概念 内涵。 CAS的视角目前国际上很成熟的能源模型很多,研究内容涵盖 了能源的所有的领域,各模型在结构、功能、方法上大同小 异,按建模方式划分如下: (1)Top-Down Model。 以经济学模型为出发点,集中表 现一些经济参数与能源生产和消费之间的关系,一般适用 于宏观经济分析和能源政策方面的研究。其典型代表是基 于一般均衡理论的CGE模型 ()Bottom-UpModel。 以工程技术模型为出发点,以能 源消费、生产方式为主进行供需预测及环境影响分析。以国 际能源署IEA为核心开发的MARKAL模型 和瑞典斯德哥尔摩环境研究所SEI开发的LEAP模型 为代表。(3)Mixed Energy Model。 既包括自上向下的宏观经济 模型,又包括自底向上的能源供应、需求模型。最具代表性 的混合能源模型是美国能源部DOE开发的NEMS模型 奥地利国际应用系统分析研究所IIASA与世界能源委员会WEC合作开发的IIASAWEC E3模型 [11] 前述所提及的能源模型,都是目前国际上研究能源的权威机构开发的有代表性的能源系统分析模型,这些模 型已大范围的应用于多个国家和地区的能源系统规划、能源经 济战略以及能源环境分析问题的研究中。由于国家能源系 统是涉及政治、经济、社会、环境等多领域的复杂系统,而 复杂系统整体具有子系统不具备的一些特质(系统整体性 房树琼,杨保安,余垠,等:复杂适应系统视角下国家能源安全的概念内涵及研究范式 155 科学技术进步与对策2008 质往往在子系统层次上难以得到体现,仅从子系统分析的角度也难以解释总系统的总体行为), 显然探索构建能 源—经济—社会—环境等的综合集成模型将是未来能源 复杂系统分析与建模的发展的新趋势。 通过对国家能源系统的深入分析,可以将其视为是一 类复杂适应系统。 遵循复杂适应系统的研究思路,CAS内 各个主体之间或主体与环境之间除了存在物质、能量和信 息的交换关系外,更为微妙的是还存在着博弈关系。 对于 国家能源系统而言,我们大家都认为国家能源安全态势的演化主 要是来自于经济社会活动中的能源生产企业、能源消费公 众等行为主体(CAS主体)由于过分关注其自身利益,而导 致对资源环境人为破坏的结果,也是经济社会持续健康发展与资源 环境保护冲突的产物。 同时,国家能源系统运行与发展中 出现的矛盾与冲突常常也是系统内各类主体博弈互动过 程中的非均衡结果。 对于国家能源安全问题的研究,传统 研究方法比较难以描述这种博弈互动关系。为了探寻国家 能源安全态势演化的根源,需要分析各类行为主体的博弈 行为及其均衡结果, 同时也需要开展必要的量化及仿真, 而进一步的博弈定量分析更是需要借用CAS的思想(事实 上CAS正是在此基础上产生的)。 可见,借助CAS理论方法 来进行国家能源安全研究具有较明显的优势,有利于我们 透过表象而更接近问题的本质。 基于CAS的国家能源系统分析国家能源系统从宏观上来看最重要的包含能源生产系统 和能源消费系统。 在计划经济时代,能源的生产与配给均 由国家调控,能源的生产、消费关系也相对简单。而随着能 源工业市场化改革的推进,能源的生产、消费将逐步由市 场来配给,能源的生产企业与消费公众都有其自主权来决 定生产与消费的数量及结构。这就产生了能源系统中的两 类重要主体 (或是说基础性主体)—— —能源生产主体和 能源消费主体。传统的对能源系统的研究大都着眼于这一 认识层面,研究者们从各自的研究专长出发对能源的生产 及消费进行了深入细致的研究, 也取得了丰硕的成果,这 些将为我们全面认识、 深入分析能源系统提供有益借鉴。 除此之外,我们大家都认为还应重视对这两类主体自身发展及交 互过程中各自所处“小环境”的研究,也就是对他们各自 “行为环境”的考察。 那么,是不是真的存在这样一双“无形的手” 来对能源系统内的生产及消费主体的这种 “行为环境”施 加影响呢? 事实上,通过对国家能源系统运行的深入分析以及本 研究前述对国家能源安全概念内涵的诠释, 我们大家都认为,在 能源的生产—消费过程中,政府部门应发挥国家宏观经济 调控的职能,更应该对能源从生产运输到消费使用全过程 的环境保护做必要的规范和调控(这也可以认为是在科 学发展观指导下,政府转变职能的必然要求)。 同时,以大 学和科研院所为代表的科研机构在政府技术政策引导和 企业技术需求下,进行相对有效的研发和技术创新活动,它们 均对能源生产及消费行为产生一定的影响,可以认为是两支“无 形的手”作用于能源系统。 由此,遵循CAS理论的研究范式 来分析一国的能源系统,不难发现,所涉及的能源生产企 业和能源消费企业类似一个个有自主性的主体,在能源系 统中发生作用,它们相互影响、相互适应,同时还受到来自

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