上海市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的能耗數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

徐 強(qiáng)支建杰吳蔚沁徐雯嫻

1上海市建筑科學(xué)研究院 2上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站

引言

2017年，是上海市貫徹落實(shí)黨的十九大精神，進(jìn)一步加大生態(tài)文明建設(shè)、推進(jìn)城市精細(xì)化管理之年，上海市加大政策扶持力度及研發(fā)投入，穩(wěn)步推進(jìn)全市國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)（簡(jiǎn)稱公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)）運(yùn)行實(shí)踐工作。通過(guò)市、區(qū)兩級(jí)平臺(tái)的深度融合及協(xié)同發(fā)展，持續(xù)擴(kuò)大新建和既有公共建筑能耗在線監(jiān)測(cè)范圍，積極發(fā)揮能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)效應(yīng)及數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)，在滿足政府節(jié)能管理部門法定管理需求同時(shí)，以科學(xué)準(zhǔn)確的建筑能耗數(shù)據(jù)，全方位服務(wù)于全市建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)建筑運(yùn)營(yíng)期階段節(jié)能管理水平和節(jié)能降耗的分析研究，提升建筑運(yùn)行能效和品質(zhì)；通過(guò)產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支撐。本文基于公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的能耗數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘，從多層級(jí)反映全市公共建筑用能現(xiàn)狀，從多角度分析全市公共建筑用能特征，并總結(jié)了近年來(lái)能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用成果，為能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的利用提供參考。

1 上海市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)發(fā)展規(guī)模

截止2017年12月31日，全市累計(jì)共有1 592棟公共建筑完成用能分項(xiàng)計(jì)量裝置的安裝并實(shí)現(xiàn)與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，覆蓋建筑面積7 430.6萬(wàn)m2，其中國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑187棟，占監(jiān)測(cè)總量的11.7%，覆蓋建筑面積約378.6萬(wàn)m2；大型公共建筑1 405棟，占監(jiān)測(cè)總量的88.3%，覆蓋建筑面積約7 052.0萬(wàn)m2。按建筑功能分類統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑功能分類表

圖1 2017年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類型建筑新增聯(lián)網(wǎng)量情況

年度新增聯(lián)網(wǎng)量方面，2017年，能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)新增聯(lián)網(wǎng)建筑共計(jì)91棟，建筑面積合計(jì)約858.4萬(wàn)m2，其中國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑5棟，覆蓋建筑面積約10.1萬(wàn)m2；大型公共建筑86棟，覆蓋建筑面積約848.3萬(wàn)m2。各主要類型建筑增量分布情況如圖1所示。新增聯(lián)網(wǎng)建筑中，辦公建筑數(shù)量最多，達(dá)35棟，綜合建筑增幅最大，達(dá)15.7%，并且以大型綜合體為主，單棟建筑體量龐大，致使2017年新增建筑平均面積達(dá)到9.8萬(wàn)m2，預(yù)計(jì)未來(lái)新增建筑中大體量建筑仍將占較大比例。根據(jù)2014～2017年建筑數(shù)量及建筑面積變化趨勢(shì)分析，到2018年，預(yù)計(jì)累計(jì)聯(lián)網(wǎng)量近1 700棟，總覆蓋面積逾8 000萬(wàn)m2。

2 上海市公共建筑能耗總體情況分析

2.1 年度總用電量情況

2017年，與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑年總用電量約為80.5億kWh，其中辦公建筑、商場(chǎng)建筑、綜合建筑與旅游飯店建筑用電總量較大，4類建筑用電量占總量的85.9%。各類型建筑年總用電量占比如圖2所示。

圖2 2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的建筑年用能量占比情況

2.2 歷年用電強(qiáng)度變化情況

2017年聯(lián)網(wǎng)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的公共建筑單位面積年平均用電量為108kWh/m2，較2016年增加約1.1%，用電水平基本持平。主要的差異出現(xiàn)在制冷季（6～9月），2017年制冷季高溫日多于2016年，尤其是2017年7月份極端高溫日多達(dá)23天，當(dāng)月單位面積平均用電量較2016年同期增長(zhǎng)約5.8%，這也是2017年用電水平與2016年基本持平但略有增長(zhǎng)的主要原因。歷年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑年用電強(qiáng)度與總用電量變化情況如圖3所示。

圖3 2014～2017與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的建筑歷年用電量變化情況

2.3 供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電量情況

根據(jù)上海市氣候變化規(guī)律及生活用能習(xí)慣，本報(bào)告設(shè)定1、2、3、12月份為供熱季，4、5、10、11月份為過(guò)渡季，6、7、8、9月份為制冷季來(lái)進(jìn)行分析。

2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的建筑供熱季用電量為 25.1億 kWh（33.8kWh/m2），過(guò)渡季用電量為 22.6億 kWh（30.4kWh/m2），制冷季用電量為32.8億kWh（44.2kWh/m2）。制冷季用電量最高，約為過(guò)渡季的1.4倍。2015～2017年供熱季、過(guò)渡季與制冷季單位面積平均用電量如圖4所示。

相較于2016年同期情況，2017年制冷季單耗增長(zhǎng)了約3.5%，其余時(shí)段單耗水平與2016年基本持平。主要原因?yàn)?017年夏季極端高溫天數(shù)多于2016年，且最高溫度達(dá)到40.9℃，突破上海145年歷史記錄，故制冷季用電強(qiáng)度略有增加是需求所致。從圖4可看出，2017年與2016年制冷季用電比較漲幅明顯小于2016年較2015年的漲幅，說(shuō)明隨著上海節(jié)能工作的推進(jìn)，公共建筑用能效率在不斷提高。

圖4 2015～2017年公共建筑供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電量情況

2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑主要用能分項(xiàng)，在制冷季、供熱季、過(guò)渡季用電量情況如圖5所示。照明與插座用電、動(dòng)力用電、特殊用電分項(xiàng)在供熱季、制冷季及過(guò)渡季用電量基本保持不變，全年用電量比較穩(wěn)定，體現(xiàn)了這些分項(xiàng)用電的非季節(jié)性；空調(diào)分項(xiàng)用電量全年變化明顯，體現(xiàn)了空調(diào)用電的季節(jié)性，由于部分建筑冬季采用燃?xì)獾确请娔芄┡?，因此制冷耗電量多于供熱，是供熱耗電量?.8倍。

圖5 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)公共建筑主要用能分項(xiàng)

3 不同類型公共建筑能耗情況分析

3.1 不同類型公共建筑歷年能耗強(qiáng)度情況

從過(guò)去3年國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑、一般辦公建筑、旅游飯店建筑、商場(chǎng)建筑和綜合建筑5類主要公共建筑用電強(qiáng)度變化情況看，總體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，如圖6所示，這趨勢(shì)一定程度上和氣溫變化有關(guān)，3年中2017年平均氣溫最高，夏季最高溫度突破40℃，打破了上海近百年的紀(jì)錄，已經(jīng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最不利條件。

圖6 2015～2017年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類型公共建筑單位面積年平均用電量變化情況

3.2 不同類型公共建筑能耗強(qiáng)度分布情況

2017年，與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)量較大的6類公共建筑中，每類建筑按照7個(gè)檔位的單位面積用電強(qiáng)度劃分，比例分布情況如圖7所示。其中國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑、一般辦公建筑和綜合建筑用電強(qiáng)度小于100kWh/m2的建筑超過(guò)60%，因此這3類建筑的平均能耗明顯小于其余3類建筑。商場(chǎng)建筑和醫(yī)療衛(wèi)生建筑用電強(qiáng)度大于200 kWh/m2的較多，接近30%，很大程度上由建筑功能需求導(dǎo)致，但同時(shí)也說(shuō)明具有較大的節(jié)能潛力。相較2016年，國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和綜合建筑整體能耗強(qiáng)度略有下降，小于100kWh/m2的建筑增加了約4%。

根據(jù)《上海市主要類型建筑合理用能指南》提供的用能合理值核算方法，對(duì)2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑用電量情況進(jìn)行分析與計(jì)算，主要類型建筑的建議年用電強(qiáng)度合理值如表2所示，這可為相關(guān)類型公共建筑動(dòng)態(tài)對(duì)標(biāo)提供一定的依據(jù)。

圖7 2016～2017年主要類型建筑用電強(qiáng)度分布情況

表2 2017年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的主要類型建筑建議年用電強(qiáng)度合理值

3.3 不同類型公共建筑分項(xiàng)用電情況

從主要類型建筑2017年分項(xiàng)用電占比看，照明與插座用電、空調(diào)用電為主要用電分項(xiàng)，各類型建筑這兩項(xiàng)之和均超過(guò)70%，如圖8所示。其中，空調(diào)用電占比最高的為醫(yī)療衛(wèi)生建筑，這是由于其人員流動(dòng)性和密度、室內(nèi)空氣質(zhì)量要求導(dǎo)致的全年制冷采暖需求高于其他類型建筑。照明與插座用電占比較高的為辦公建筑、商場(chǎng)建筑和綜合建筑。辦公類建筑主要由于除照明用電外，其辦公設(shè)備插座用電也較多；商場(chǎng)類建筑主要由于營(yíng)業(yè)環(huán)境需求，照明功率密度一般高于其他類型建筑。

圖8 2017年主要類型建筑分項(xiàng)用電量占比情況

4 能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)利用

基于能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)用能數(shù)據(jù)，上海市自2013年開(kāi)始，每年發(fā)布上海市公共建筑能耗情況報(bào)告，報(bào)告在總結(jié)往年報(bào)告的社會(huì)反響及政府管理需求基礎(chǔ)上，在架構(gòu)和內(nèi)容方面進(jìn)行深化和擴(kuò)容，提升了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的深度與廣度。且多角度多層面解讀用能數(shù)據(jù)，進(jìn)行用電及分項(xiàng)用電情況的專題分析，針對(duì)性地反映建筑用能特征，開(kāi)展建筑用能與影響用能因素的聯(lián)動(dòng)分析，消除數(shù)據(jù)孤島，發(fā)揮數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。

近年來(lái)，上海市能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)不斷加強(qiáng)基于互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。①設(shè)立門戶網(wǎng)站（網(wǎng)址：www.shjzjn.org），搭建與全市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)相關(guān)的政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、節(jié)能改造示范項(xiàng)目、信息公示、新聞動(dòng)態(tài)等信息查詢?yōu)g覽及能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)多種數(shù)據(jù)報(bào)告下載的載體，為廣大節(jié)能工作者和樓宇業(yè)主提供信息服務(wù)窗口；②發(fā)布“能耗在線”APP系列產(chǎn)品，分別面向樓宇用戶（樓宇版）和市級(jí)主管部門（管理版），滿足不同用戶對(duì)公共建筑的節(jié)能管理需求，實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享、建筑能耗分析、情況報(bào)告查詢等功能。

同時(shí)，能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也為《上海市系列公共建筑合理用能指南》制定和修訂提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，促進(jìn)行業(yè)建筑用能對(duì)標(biāo)和運(yùn)行規(guī)范；促進(jìn)公共建筑碳排放交易持續(xù)研究；通過(guò)開(kāi)展基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的需求側(cè)響應(yīng)研究，分析能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)中公共建筑峰谷用電差異，摸清相應(yīng)類型建筑高峰期用能特征，聯(lián)合區(qū)級(jí)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，初步建立了公共建筑用能需求側(cè)管理機(jī)制與操作方案。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著上海市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)不斷擴(kuò)大和完善，平臺(tái)數(shù)據(jù)將逐漸由電力擴(kuò)大到全能源品種，數(shù)據(jù)的價(jià)值將更加顯現(xiàn)，通過(guò)深層的數(shù)據(jù)挖掘及信息化技術(shù)應(yīng)用，可進(jìn)一步做到建筑智能優(yōu)化運(yùn)行，除推進(jìn)公共建筑節(jié)能工作外，還將帶動(dòng)區(qū)域性的智慧能源布局，使數(shù)據(jù)從微觀到宏觀領(lǐng)域都得到充分的利用。