能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。但是，能源在为人类文明发展作出重大贡献的同时，也让人类产生了深深的忧虑,如石油资源争夺越来越激烈的情况下经济可持续发展问题、碳基燃烧产生大量CO2导致的地球大气污染及气候变化问题等。相关研究表明，气候变化会显著地改变气候资源的时间和地理分布(如局部暴雨、暴雪、持续干旱等)，从而影响人类社会的方方面面。随着环境问题的日益严峻，经济社会发展和生态环保越来越受到世界各国的关注，《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》和《哥本哈根协议》等一系列文件的制定表明节能减排、走低碳经济之路已成为各国共识。根据IEA“参考情景”预测，20##年，我国世界能源需求将显著高于其他国家，且在主要经济体中，我国二氧化碳排放增长最快，届时作为世界第二大二氧化碳排放国。如果不能有效化解减排的国际压力、跨越市场和制度障碍，国际地位将会极其被动。同时，低碳经济势必带来新一轮全球行业标准的制定，对我国的贸易出口产生绿色壁垒，大大削弱我国的产业竞争力。碳关税的提出就是一个明显的信号。碳关税，这个概念最早由法国前总统希拉克提出。碳关税，也称边境调节税（BTAs）。它是对在国内没有征收碳税或能源税、存在实质性能源补贴国家的出口商品征收特别的二氧化碳排放关税，主要是发达国家对从发展中国家进口的排放密集型产品，如铝、钢铁、水泥和一些化工产品征收的一种进口关税。中国作为发展中的国家、CO2排放大国，碳关税规则一旦实施，我国的出口贸易将受到严重影响，危及到我国的根本利益，因而能源问题越来越成为我国经济和社会发展的主要瓶颈。
英国在20##年的能源白皮书中提出低碳经济的概念，低碳经济的概念是：在可持续发展理念的指导下，运用技术创新、制度创新、可再生能源和新能源开发、优化能源利用结构等多种手段，最大限度减少高碳化石能源消耗，减少温室气体排放，达成一种经济社会发展与生态环保双赢的新型经济发展形态。广义的低碳经济是以低排放、低能耗、低污染为标志的绿色生态经济模式。低碳经济直接指出了具体问题，方向明确、操作性强的量化模式。
低碳经济作为兼顾环保与经济的新概念而备受推崇，各国也在该概念下进行相关措施，制定低碳经济政策，积极推动低碳绿色增长，同时作为应对金融危机重整经济的有效手段。如德国重点发展生态工业、法国的低碳经济政策重点是发展核能和可再生能源、美国政府低碳经济政策则以开发新能源为核心。作为最大的发展中国家，中国面临社会经济发展与节能、气候变化的多重任务，这种低碳经济新模式的提出给中国可持续发展带来了多方面的挑战。
1、我国的能源结构现状分析
1.1、以煤炭为主的能源结构不合理。国内的能源结构中，煤炭占总体消耗能源的70%，原油占20%，天然气占3%，数据表明，我国的能源结构以煤炭为主，且在未来40年不会发生较大改变。燃煤污染问题日益成为人们关心的话题。燃煤产生的二氧化碳是温室气体中二氧化碳的主要来源，燃煤产生的颗粒物是大气污染物的最大来源，同时其产生的等量二氧化硫、氮氧化物及汞、有机物微量污染也不容忽视。总结来说，以煤炭为主的一次能源消费结构具有环境污染严重、运输压力大和能源利用效率低、效益差等问题。
能源产业的科学技术相对落后，使得能源未能得到高效利用。近年来，我国的科技研发虽然取得一定成效，但在发达国家看来，我们的自主研发水平还是存在一定差距。就太阳能光伏产业而言，近十多年来，美国、德国、日本、意大利等发达国家都投入大量资金，用于先进技术的研发工作并先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划。根据太阳能专业站点Solarbuzz所做的最新调查报告，20##年全球太阳能发电装置量中德国名行第一；西班牙去年大幅成长，居第二，日本与美国分居第三与第四全球。当前我国的太阳能光伏产业面临着关键技术设备问题导致产业链发展不均衡、市场需求、原料在外的问题，严重困扰着产业发展。
1.2、可再生能源开发使用率低。能源按照是否可再生分为（可重复产生的一次能源）可再生能源和（不能重复产生的自然资源）不可再生能源。可再生能源包括太阳能、水力、风能、海洋能、生物质能等，不可再生能源包括化石燃料、核燃料、地热等。我国具有丰富的新能源和可再生能源，但由于我国对新能源的开发使用起步较晚，科研水平较为落后，使得我国可再生能源的利用率较低。第十届中国科协年会专题论坛报告中指出，我国20##年可再生能源的使用中，风能仅为260万kw，太阳能热利用为9000万m2 ，太阳能光伏利用则无这方面的数据。因而，我国的洁净能源有待充分发展。
1.3、能源消费增量持续增长。中国是一个发展中大国，同时又是一个能源消费大国，这也不可避免的成为了二氧化碳的排放大国。以工业制造业、建筑业和交通运输业为代表的第二产业是能源大户，需要大量消耗能源。我国正处在工业化高速发展时期，第二产业在一定的时期内还会显示强劲的势头，能源量也将表现出极大的需求。我国在21世纪上半叶，大规模的基础设施建设、工业化、城市化、人民生活小康化等社会经济发展态势不可避免。至20##年，是我国在工业化、城市化和居民消费结构快速升级阶段，在这一时期内，能源总量持续增长的势头亦不可逆转。
2、严峻挑战下的建议与措施
必须充分认识到能源形势的严峻性---煤炭超标和能源增量受到碳减排制约。
因而，高效和低碳是中国当前能源革命的两大方向标。在“十二五”规划中耗煤量由十一五中的70%降至65%，石油由18%降至16.1%，天然气、核能和新能源的比例则相应提高。新调整的能源“十二五”规划指标大大加快了向低碳能源转型的步伐。中国低碳经济的发展尚处于起步时期，该如何把握这个契机，在节能减排的同时快速小康进程。
2.1、优化能源结构和产业结构。在能源结构方面，应积极推动能源多元化发展、减低化石能源在能源结构中的比重、加快可再生能源和新能源的替代率。积极开发风能、水能、地热能和生物质能等可再生能源，促进能源供应的多样化。按照20##年的能源量，我国生物质资源的原料大约可以替代石油3.9亿吨、煤炭2.7亿吨、天然气1.5亿吨.。国家风电信息管理中心数据显示，20##年1-4月，全国获国家能源局批复同意开展前期工作的大型风电场项目20个，总规模380万千瓦。同时政府应制定长期的可以调整能源消费结构的发展规划，同时加大对开发利用可再生能源项目的财政支持力度，在税收上给予一定优惠。
在产业结构方面则应加快建立以低碳农业、低碳工业、低碳服务业为核心的新型经济体系。努力调整三大产业结构的比重，增加第三产业的比重，如鼓励发展高新技术产业，对国民经济增长有重大作用且能耗低的信息产业等。但必须明确指出，产业结构中第三产业比重的增加并不一定对应单位GDP能耗的减少，不能仅仅依靠第三产业比重的增加来达到降低二氧化碳排放的目的。芬兰清洁技术项目部16日指出，在芬兰整体经济形势低迷的背景下，清洁技术产业逆势而上，增长迅速，并已取代森林工业，成为仅次于信息通信技术的第二大支柱产业。积极发展循环节约型经济——一种环境友好型的经济发展模式。它要求把经济活动组成一个“资源一产品一再生资源”的反馈流程，使社会经济活动所需要的物质能源在不断循环中，在高效率、低排放中得到合理和持久的利用，以把社会经济活动对自然环境的不利影响降低到尽可能小的程度。如物品再利用、废弃处理、再处理、维修与再制造等，均能在一定程度上达到节能减排的功耗。通过结构调整，强化能源节约和高效利用的政策导向，有利于发展循环经济，提高资源利用率。
2.2、大力发展能源技术，提高科技创新。低碳经济的实质是高能源效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新和制度创新。毋庸置疑，能源技术的发展是实现能源经济的有效保证。其中一方面包括可再生能源及新能源开发、煤的清洁高效利用、碳捕集和碳封存技术（CDM、CCUS项目）、油气资源和煤层的勘探开发、现有能源技术的改造等内容。以洁净煤技术为例，我国在十二五规划中提出的《洁净煤技术“十二五”专项规划》中包括了高效洁净燃煤发电、先进煤转化、先进节能技术、污染物控制和资源利用技术等方面。在代表着先进燃煤发电技术的“超超临界发电”方面，国内目前已经具备了制造1000MW、25MPa、600℃等级发电机组的基础和能力,但在污染物资源化利用和多种污染物联合脱除的先进技术仍需进一步加强攻关。对于技术的自主研发，其具有高投入、长周期的特点，因此政府部门要在研发过程中发挥主导作用，如建立节能减排专项资金、重点项目建设等。积极引进国外先进技术，同时对我国工业现存的工艺流程进行节能改造和优化。如石油炼制行业中，通过加氢精制获取低硫低芳烃的清洁柴油，但常规的加氢精制工艺采用较高的操作压力，导致高的装置投资和操作成本。国内外的许多公司都致力于该工艺的改造，与现有工艺相比，在相同的空速和操作压力下，可实现脱硫效率提高30%，芳烃饱和率提高40%，符合《世界燃油规范》，同时提高了经济性。另一方面，应加强企业与科研工作者的合作交流，将科研与实践有机结合，强化企业工艺优化。
2.3、加快低碳制度的确立，加强低碳观念的宣传。随着低碳经济的提出与发展，各发达国家都确立了系列的法案，以此推动低碳经济的有效发展，如美国的《低碳经济法案》，英国的《气候变化法案》，日本的《促进资源利用法》等。事实证明，完善的法律体系可以使低碳经济在制度上得到更有力的支持。近年来，我国先后颁布了《节约能源法》、《可再生能源法》、《中国应对气候变化国家方案》等，对温室气体排放量的规定，对相关产业的鼓励政策及与清洁能源相关的开发使用措施等，都应做出系统而全面的明确，为企业与市场营造一个相对健全完善的环境。同时，应该指导企业承担发展低碳经济的社会责任，与健全的法律体系相辅相成，对我国低碳减排、能源效率提高、增强全社会的节约意识发挥积极作用。
3、当前国内最具发展形势的应对方案
在低碳经济的国际形势下，能耗继续增长之下二氧化碳减排的两大途径有1、节制用能，优化产业结构、提高能效2、一次能源构成向低碳转型，即要求发展可再生能源和新能源3、煤的洁净、CSS利用和高效利用天然气。以下我们着重介绍分布式能源与清洁发展机制及天然气的高效利用。
3.1分布式能源(Distributed Energy Supp ly,简称DES)是指相对于以大电厂加大电网为主要代表形式的能源集中生产而言, 靠近用户端，以就地生产、就地供应的方式优先满足用户自身需求的能源综合利用系统，能独立运行或与配电网连接，包含能量产生、储存和控制，主要包括分布式冷热电三联供和可再生能源分布式发电等。
DES的核心功能是节能环保,实现多系统优化和能源容错,实现能源的梯级利用而节约能源。DES是天然气最高效的利用形式，以天然气为燃料，由单纯的电产出转向电热冷联产, 在总能概念下，提高能效、节能减排，满足全球能源与环境可持续发展的需求，具有在世界范围内大发展的趋势。国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 - 20##年) 》指出, 重点研究规模化的DES系统利用。在国家能源的前沿技术目录中还专门列明了DES技术,强调了DES系统是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径。
3.2清洁发展机制，简称CDM(Clean Development Mechanism)，是《京都议定书》中引入的灵活履约机制之一。核心内容是允许附件1缔约方（即发达国家）与非附件1（即发展中国家）进行项目级的减排量抵消额的转让与获得，在发展中国家实施温室气体减排项目。CDM将包括如下方面的潜在项目：1 改善终端能源利用效率； 2 改善供应方能源效率；3 可再生能源；4 替代燃料；5 农业（甲烷和氧化亚氮减排项目）；6 工业过程（水泥生产等减排二氧化碳项目，减排氢氟碳化物、全氧化碳或六氟化硫的项目）；7 碳汇项目（仅适用于造林和再造林项目）。其实施最大的目标是使全球二氧化碳量减少。
我国资源丰富,但缺乏技术与资金,可以通过清洁发展机制项目,充分利用本国资源,为我国走可持续发展道路奠定基石。CDM项目注册成功，则发达国际将投入资金和技术，该技术是我国没有的或技术仍不成熟、未能作为商业化使用的可靠技术，参考其技术，加强国家的自主研发适合我国的产业发展技术。清洁发展机制不仅会有效地促进发达国家履行资金和技术转让的承诺,在一定程度上还能促进高效能源技术和产品更加快速地向我国扩展和传播。清洁发展机制项目重点在对可再生能源的开发。毋庸置疑，这对我国的能源结构优化具有积极的促进作用。数据显示陕西省9个清洁发展机制(CDM)项目一次性全部通过国家发改委审核批准，预计年温室气体减排量达130万吨CO2当量，在联合国CDM执行理事会成功注册后，每年可获得近1000万欧元减排收益。从全球CER 签发量上看,2012 年中国签发量所占比例高达56.2%。对于国内企业而言，申请CDM项目，采用高新技术,更新机器设备,将废弃物经过循环再利用，排放的污染物相对较少，同时，也为企业提供了有效的融资渠道，促进企业的经济发展。但必须考虑到项目的不确定性和风险性，每个项目都必须进行系统、合理的分析。总结而言，清洁发展机制的实施,不仅从根本上调整能源结构,而且有效保护环境的同时积极促进了经济的发展。
4、后记
首先，应特别感谢几位老师为我们带来了如此精彩的讲座，不同的内容给予我们不一样的领悟。华教授带来的最新的国内能源现状，钟总不一样的的职场经历以及其他老师所带来的行业技术等，虽然只有短短的两个小时，却让我们感受到了在枯燥的课堂学习中不曾领略过的一番天地。
参考文献
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坛报告集
[11]王毅丰 我国能源结构与经济增长关系分析 商情 2012(14)
[12]严绪朝 中国能源结构优化和天然气的战略地位与作用 国际石油经
20##
第二篇：学科前沿讲座报告
学术前沿讲座
----先进制造技术
一、 21世纪的先进制造技术概述
产品结构的特点：知识-->技术-->产品的时间越来越来短、 结构越来越复杂。
产品的批量特点： 小批量，越来越小。 产品价格的特点： 取决于独占知识的含量 。 产品的市场特点 ： 顾客对产品功能、性能、质量、服务的要求不断提高 , 参与全球竞争越来越激烈 。
1、先进制造制造技术(AMT)的定义
先进制造技术,AMT,(Adanced Manufacturing Technology) 是在传统制造技术的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。
当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术，特别在生产管理技术方面。
2、先进制造技术的学科内容
先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。可基本归纳为以下四个方面：
1>、先进的工程设计技术
2>、先进制造工艺技术
3>、制造自动化技术
4>、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式
二、先进制造工艺技术
1、超精密加工技术和纳米加工技术
基本概念
（1）精密制造技术：精密制造技术是指零件毛坯成形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米级的生产技术总称。它是近净成形与近无缺陷成形技术、超精密加工技术与超高速加工技术的综合集成。
（2）近净成形与近无缺陷成形技术改造了传统的毛坯成形技术，使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变，使外部质量作到无余量或接近无余量，内部质量作到无缺陷或接近无缺陷，实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。该项技术涉及到铸造成形、塑性成形、精确连接、热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域。
（3）精密加工：加工精度在3～0.3μm（相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度3~0.3μm.
（4）超精密加工：尺寸精度位于0．3~0.03µm，表面粗糙度0．03~0.005µm，也称亚微米加工。
（5）纳米（nm）加工：尺寸精度为0.03µm（30纳米），表面粗糙度优于0.005µm。
（6）常用超精密加工方法有:车、磨、研、抛和某些特种加工方法。
包括：超精密车削技术、精密和超精密磨削、纳米加工技术、超高速加工技术、
2、非传统加工技术（ 特种加工）
非传统加工技术（ 特种加工）是指直接利用电能、声能、光能、电化学能、热能以及特殊机械能对材料进行加工。它与传统的切削加工方法相比具有许多特点：在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力；加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度；能用简单的运动加工出复杂的型面。
包括：电火花加工（EDM）、电火花线切割加工、电解加工、超声波加工、激光加工、射流加工（水刀切割）、
三、计算机辅助设计自动化技术CAD
计算机辅助设计（CAD）是指工程技术人员以计算机为工具，用各自的专业知识对产品进行总体方案设计、机构设计与工程分析、自动绘图和编写技术文档等设计活动的总称
现代CAD技术可以表述如下：现代CAD技术是指在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方法、设计环境、设计工具等各相关技术的总称，它们能使设计工作实现集成化、网络化和智能化，达到提高产品设计质量、降低产品成本和缩短设计周期的目的。
四、计算机辅助制造（CAM)
1、（1）狭义CAM：而从狭义的角度讲，CAM仅指数控程序的自动编制，包括零件的几何建模、刀具路径的确定、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。
（2）广义CAM：从广义的角度讲，CAM指利用计算机辅助从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的活动，包括计算机辅助生产管理、计算机辅助工艺设计(CAPP)、计算机数控编程、计算机控制加工过程（柔性自动化加工）等内容。
(3) 在CIMS中，一般把计算机辅助工艺设计(CAPP)、数控机床、工业机器人等自动化设备的程序的自动编制及控制技术等作为CAM的功能。
2、数控加工的自动编程。包括：一般有数控语言型，人机交互图像编程和数字化编程三种类型。
数控语言型：采用某种高级语言，对零件任何形状及走刀线路进行定义，由计算机完成复杂的几何运算，或通过工艺数据库对刀具夹具及切削用具进行选择。这是早期计算机自动编程的主要方法。比较著名的数控编程系统，如APT(Automatically Programmed Tools)系统及其及其小型化版本如EXAPT，FAPT等。
这种方法在我国普及率较低，已逐渐被人机交互图形编程所取代
数字化编程：用测量机或扫描仪对零件图纸或实物的形状和尺寸进行测量或扫描，然后经计算机处理后自动生成数控加工程序。这种方法十分方便，但成本较高，仅用一些特殊场合。
人机交互图形编程：人机交互图形编程是直接利用计算机辅助设计系统所生成的零件图像，利用图形屏幕的光标在零件图形上选择加工部位，定义走刀路线，输入有关工艺参数后，便自动生成数控加工程序，而且还可方便地进行图形仿真检验。具有直观、高效，能实现信息集成等优点
3、柔性制造技术
以数控加工为基础, 应用计算机辅助制造技术，将数控机床、加工中心、物料自动储存传送装置和辅助控制装置等在计算机的统一控制下，形成柔性加工自动生产线，既柔性制造系统。
包括：设备柔性：指制造系统中能加工不同类型零件所具备的转换能力，其中包括刀具转换、夹具转换等。CNC機床，柔性夹具。工艺柔性：能以多种工艺方法加工某一零件组的能力。如镗、铣、钻、铰、攻螺纹等加工。工序柔性：能自动改变零件加工工序的能力。路径柔性：能自动更变零件加工路径。如遇到系统中某台设备的故障,能自动将工件转换到另一台设备上加工。可以根据负荷,自动改变加工路线,提高利用率,减少等待时间。产品柔性：产品改变时能经济、迅速的转产。批量柔性：能在不同批量下运行都能获取经济效益。扩展柔性：能根据生产的需要组建和扩展生产能力
五、计算机辅助生产管理系统
计算机辅助生产管理系统(CAPM)，又称管理信息系统（MIS),其核心是ERP或MRP/MRPII/ERP技术。
ERP 的发展和成长是企业管理人员在实践中不断探索计算机技术如何体现企业管理规律的结果，把客观上本来就存在的制造业业务流程的内在联系，借助计算机这个工具加以规范化和条理化，成为制造业适用的管理信息系统。 ERP 来源于企业管理实践又应用于企业管理实践，因而易为企业各级管理人员所接受，这种管理思想最初是美国 IBM 公司的管理专家及其合作者，在不断探索装配型产品的生产与库存管理问题的基础上创立的。在美国生产与库存管理协会（ APICS ）大力宣传和组织推动下得到普及和广泛应用。ERP 的发展大体经历了 5 个阶段：
40 年代的库存控制定货点法（ Order Point ）；
60 年代的物料需求计划（ MRP : Material Requirements Planning ）；
70 年代的闭环 MRP 阶段（ Closed-Loop MRP ）；
80 年代的制造资源计划（ MRPII : Manufacturing Resource Planning ）；
90 年代的企业资源计划（ ERP : Enterprise Resources Planning ）。
六、CIMS及相关技术
计算机集成制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System），是计算机应用技术在工业生产领域的主要分支技术之一。它的概念是由美国的J.Harrington于l973年首次提出的，但是直到80年代才得到人们的认可。对于CIMS的认识，一般包括以下两个基本要点：
（1）企业生产经营的各个环节，如市场分析预测、产品设计、加工制造、经营管理、产品销售等一切的生产经营活动，是一个不可分割的整体。
（2）企业整个生产经营过程从本质上看，是一个数据的采集、传递、加工处理的过程，而形成的最终产品也可看成是数据的物质表现形式。
因此对CIMS通俗的解释可以是“在企业各部门采用计算机自动化技术的基础上，用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，以求得企业的总体效益。”整个CIMS的研究开发，即系统的目标、结构、组成、约束、优化和实现等方面，体现了系统的总体性和系统的一致性。
计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systen ，CIMS ）。它是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。它是在信息技术、自动化技术的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。集成化反映了自动化的广度，它把系统的范围扩展到了市场预测、产品设计、加工制造、检验、销售及售后服务等的全过程。智能化则体现了自动化的深度， 它不仅涉及物资流控制的传统体力劳动自动化，还包括信息流控制的脑力劳动的自动化。
七、学科体会
在十六周的先进制造技术的学习中，王教授对21世纪的先进制造技术、先进制造工艺技术、计算机辅助设计自动化技术CAD、计算机辅助制造（CAM)、计算机辅助生产管理系统、CIMS及相关技术等学科前沿课题做了深刻的讲述，我也深刻的解到先进制造技术在现代企业生产自己中的重要性。我们不但要学习好专业知识更要对当今学科前景及发展对象做详细了解，不断地增强求知欲，增加学习能力，丰富专业知识，更要力争做自己专业中的佼佼者，这也许就是学习本门课程最大的收获吧。