本书系统梳理了城市能源生态系统研究进展及基本研究范式，阐释了城市能源生态系统的内涵、基本特征和运行机制。针对城市能源系统内部部门要素的异质性、代谢要素行为反馈的异步性及要素间复杂的关联特征，基于生态视角解析城市能源系统代谢演化微观机理和运行机制，进而构建我国城市能源生态系统结构解析、优化评价、系统仿真理论和方法体系。在此基础上，选取北京市、毕节市、榆林市、唐山市等我国不同层级、不同类型的城市能源生态系统为实证对象，研究其能源生态系统要素及内在互动关联结构特征，并对北京市和唐山市能源生态系统进行多情景模拟，分析其演化代谢行为。
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作为负责人承担国家重大科技攻关专题、国家自然科学基金、国土资源部专项等研究项目40余项。2010年以来，排名第1（含独立）获得北京市科学技术奖、教育部优秀科技成果奖（人文社科.经济学）、全国石油石化优秀管理成果等省部级奖励6项。
目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及研究意义 1
1.2 研究内容及研究框架 6
1.3 主要创新点 8
第2章 研究进展及文献综述 10
2.1 能源系统理论 10
2.2 城市能源系统研究 19
2.3 城市能源系统分析方法 27
2.4 文献评述及研究空间 31
第3章 城市能源生态系统内涵及运行机理 34
3.1 城市能源生态系统内涵 34
3.2 城市能源生态系统基本特征及内在机制 38
3.3 城市能源生态系统运行机理解析 44
3.4 本章小结 58
第4章 城市能源生态系统分析理论及方法体系 60
4.1 城市能源生态系统理论架构 60
4.2 城市能源生态系统方法体系 71
4.3 城市能源生态系统要素识别及结构分解模型 76
4.4 城市能源生态系统评价及优化模型 84
4.5 城市能源预测及行为分析模型 92
4.6 城市能源生态系统仿真模型 94
4.7 本章小结 103
第5章 北京市能源生态系统代谢结构解析 104
5.1 北京市能源生态系统概况 104
5.2 北京市能源代谢系统分析 109
5.3 北京市能源代谢网络结构演化分析 124
5.4 本章小结 148
第6章 毕节市能源生态系统解析 149
6.1 毕节市能源产业及生命周期分析 149
6.2 毕节市能源生态系统特征分析 153
6.3 毕节市能源生态系统子系统相互作用机制及动态演化 160
6.4 毕节市能源生态系统演化驱动机制分析 164
6.5 毕节市能源生态系统优化路径 172
6.6 本章小结 174
第7章 榆林市能源生态系统解析 176
7.1 榆林市能源产业及生命周期分析 176
7.2 榆林市能源生态系统特征分析 183
7.3 榆林市能源生态系统子系统相互作用机制分析 188
7.4 榆林市能源生态系统解析 190
7.5 榆林市能源生态系统优化路径 200
7.6 本章小结 201
第8章 北京市能源系统代谢演化的自组织行为模拟 203
8.1 北京市能源耗散系统自组织行为架构 203
8.2 北京市能源耗散系统负熵流控制模拟 207
8.3 北京市能源生态系统代谢演化自组织模拟 213
8.4 北京市能源生态系统代谢演化自组织分析 215
8.5 本章小结 218
第9章 唐山市能源生态系统模拟 220
9.1 唐山市能源系统概况 220
9.2 唐山市能源消费主体分析 225
9.3 唐山市能源消费主体交互关系分析 234
9.4 情景模拟及结果分析 237
9.5 本章小结 250
第10章 结论与展望 251
10.1 主要研究结论 251
10.2 研究展望 253
参考文献 255
Contents
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Background and significance 1
1.2 Research content and framework 6
1.3 Contribution of this book 8
Chapter 2 Research Progress and Literature Review 10
2.1 Theory of energy systems 10
2.2 Research of urban energy systems 19
2.3 Analytical methods of urban energy systems 27
2.4 Literature review and research gap 31
Chapter 3 Connotation and Operating Mechanism of Urban Energy Ecosystem 34
3.1 Connotation of urban energy ecosystem 34
3.2 Characteristics and operating mechanism of urban energy ecosystems 38
3.3 Operation mechanism of urban energy ecosystems 44
3.4 Summary 58
Chapter 4 Theories and Models for Urban Energy Ecosystem Researches 60
4.1 Theoretical framework of urban energy ecosystem 60
4.2 Models for urban energy ecosystem researches 71
4.3 Element identification and structural analysis of urban energy ecosystem 76
4.4 Evaluation and optimization of urban energy ecosystem 84
4.5 Prediction and behavior analysis of urban energy ecosystem 92
4.6 Simulation of urban energy ecosystem 94
4.7 Summary 103
Chapter 5 Metabolic Structure Analysis of Beijing’s Energy Ecosystem 104
5.1 Overview of Beijing’s energy ecosystem 104
5.2 Analysis of Beijing’s energy metabolic system 109
5.3 Structural evolution of Beijing’s energy metabolism network 124
5.4 Summary 148
Chapter 6 Structural Analysis of Bijie’s Energy Ecosystem 149
6.1 Analysis of Bijie’s energy industry and life cycle stage 149
6.2 Characteristics of Bijie’s energy ecosystem 153
6.3 Interactive mechanism and dynamic evolution of Bijie’s energy ecosystem 160
6.4 Driving mechanism of Bijie’s energy ecosystem 164
6.5 Ecological transformation pathway of Bijie’s energy ecosystem 172
6.6 Summary 174
Chapter 7 Analysis of Yulin’s Energy Ecosystem 176
7.1 Analysis of Yulin’s energy industry and life cycle stage 176
7.2 Characteristics of Yulin’s energy ecosystem 183
7.3 Interactive mechanism of Yulin’s energy ecosystem 188
7.4 Analysis of Yulin’s energy ecosystem 190
7.5 Ecological transformation pathway of Yulin’s energy ecosystem 200
7.6 Summary 201
Chapter 8 Self-organizing Behavior Simulation of Metabolic Evolution in Beijing’s Energy System 203
8.1 Self-organizing behavior framework of Beijing’s energy dissipative system 203
8.2 Simulation of negative entropy flow control in Beijing’s energy dissipative system 207
8.3 Self-organization simulation of metabolic evolution in Beijing’s energy ecosystem 213
8.4 Self-organization analysis of metabolic evolution in Beijing’s energy ecosystem 215
8.5 Summary 218
Chapter 9 Simulation of Tangshan’s Energy Ecosystem 220
9.1 Overview of Tangshan’s energy system 220
9.2 Description of Tangshan’s energy consumption entities 225
9.3 Interaction between energy consumption entities in Tangshan 234
9.4 Scenario simulation and result analysis 237
9.5 Summary 250
Chapter 10 Conclusions and Outlook 251
10.1 Main research conclusions 251
10.2 Research outlook 253
References 255
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