2018年上海市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)能耗數(shù)據(jù)分析

徐 強(qiáng) 支建杰 吳蔚沁 白燕峰

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

0 引言

2018年，隨著《上海市國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理辦法》的發(fā)布，上海市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會(huì)、上海市發(fā)展和改革委員會(huì)同相關(guān)單位，進(jìn)一步加強(qiáng)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)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)”）建設(shè)和運(yùn)行的監(jiān)督管理，以“提升平臺(tái)運(yùn)行品質(zhì)、創(chuàng)新平臺(tái)數(shù)據(jù)應(yīng)用”為工作目標(biāo)，持續(xù)做好能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)行實(shí)踐及創(chuàng)新應(yīng)用工作，同時(shí)利用海量數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)效應(yīng)，以科學(xué)準(zhǔn)確的建筑能耗數(shù)據(jù)，全方位服務(wù)全市建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展。本文圍繞2018年度上海市大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，深入挖掘不同行業(yè)、不同工況及不同區(qū)域數(shù)據(jù)背后所反映的需求側(cè)用能特征，洞察全市建筑節(jié)能潛力水平，為業(yè)主能源管理、供給側(cè)改革、機(jī)構(gòu)研究和政府決策提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)支撐。

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

至2018年12月31日，上海市累計(jì)共有1 687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7 833.1萬(wàn)m2。其中：國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑184棟，占監(jiān)測(cè)總量的10.9%，覆蓋建筑面積約374.2萬(wàn)m2；大型公共建筑1 503棟，占監(jiān)測(cè)總量的89.1%，覆蓋建筑面積約7 458.9萬(wàn)m2。按建筑功能分類統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

年度新增聯(lián)網(wǎng)量方面，能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)新增聯(lián)網(wǎng)建筑共計(jì)95棟，建筑面積合計(jì)約402.4萬(wàn)m2，其中辦公建筑數(shù)量最多，達(dá)40棟，教育建筑增幅最大，達(dá)27.1%，其次是綜合建筑，達(dá)14.6%，其它各類型建筑聯(lián)網(wǎng)量增幅在0～7%之間不等。近兩年，由于節(jié)能管理工作的不斷推進(jìn)，以及相關(guān)制度的完善，未聯(lián)網(wǎng)的存量建筑逐步減少，新建竣工建筑數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)棟數(shù)逐年增加。

表1 2018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

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

2018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84.4億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，仍是用電消耗主力，四類建筑用電量占總量的86.0%。各類型建筑年總用電量占比如圖1所示。

圖1 2018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

2018年，與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑逐月用電強(qiáng)度如圖2所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)建筑逐月用電強(qiáng)度變化與氣溫變化趨勢(shì)相符。夏季隨著氣溫不斷升高，空調(diào)制冷需求逐漸增大，導(dǎo)致用電量也逐漸增加。冬季隨著氣溫不斷降低，空調(diào)采暖需求逐漸增大，導(dǎo)致用電量也逐漸增加。從圖中還可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)2018年7月平均氣溫明顯低于2017年同期時(shí)，2018年7月用電強(qiáng)度也明顯低于2017年同期。同時(shí)，當(dāng)2018年1月平均氣溫明顯低于2017年同期時(shí)，2018年1月用電強(qiáng)度也明顯高于2017年同期。由此說(shuō)明，兩年內(nèi)用電強(qiáng)度變化主要是與氣溫變化趨勢(shì)相關(guān)。

圖2 2017-2018年與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的建筑逐月用電強(qiáng)度

2.2 歷年用電強(qiáng)度變化情況

2018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，與2017年用電水平基本持平。從歷年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑年用電強(qiáng)度與總用電量變化情況分析（如圖3所示），公共建筑用電強(qiáng)度處于增幅趨緩的勢(shì)態(tài)，這與全市持續(xù)推進(jìn)能耗監(jiān)測(cè)、能源審計(jì)、節(jié)能改造、能效提升等監(jiān)管工作及廣大樓宇業(yè)主節(jié)能意識(shí)的提高戚戚相關(guān)。

圖3 2015～2018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，本文設(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月份為制冷季以此進(jìn)行分析。

2018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26.6億kWh（34.0kWh/m2），過(guò)渡季用電量為 23.8 億 kWh（30.4kWh/m2），制冷季用電量為34.0億kWh（43.4kWh/m2）。制冷季用電量最高，約為過(guò)渡季的1.4倍。2015～2018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2017年同期情況，2018年制冷季單耗降低了約1.8%，其余時(shí)段單耗水平與2017年基本持平。主要原因?yàn)?018年7月平均溫度明顯低于2017年同期，相差2.6℃，僅2018年7月單耗較2017年同期就下降了7.9%（如圖2所示）。

圖4 2015～2018年公共建筑供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電量情況

2018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)，其在供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電量情況如圖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。部分建筑冬季采用燃?xì)獾确请娔茉垂┡?，制冷耗電量多于供熱，是供熱耗電量?.6倍。

圖5 2018年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)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

2018年，與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的主要類型公共建筑供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電強(qiáng)度情況如圖6所示。所有類型建筑均制冷季用電強(qiáng)度最高，過(guò)渡季用電強(qiáng)度與供熱季差異較小的為旅游飯店建筑、商場(chǎng)建筑和醫(yī)療衛(wèi)生建筑，主要由于這三類建筑的經(jīng)營(yíng)特性所致，如旅游飯店建筑對(duì)室內(nèi)舒適性要求較高、商場(chǎng)建筑人流密度較大、醫(yī)療衛(wèi)生建筑必須保證室內(nèi)空氣品質(zhì)等，而需要將制冷及供熱主機(jī)保持常年運(yùn)行，過(guò)渡季采用純通風(fēng)的情況較少。

圖6 2018年主要類型公共建筑在供熱季、過(guò)渡季、制冷季用電量情況

3 主要類型公共建筑能耗情況分析

3.1 主要類型公共建筑歷年能耗強(qiáng)度情況

從過(guò)去4年主要類型建筑用電強(qiáng)度變化情況看（如圖7所示），總體變化趨勢(shì)和氣溫變化有關(guān)。4年中2017年平均氣溫最高，2018年平均夏季氣溫低于2017年，大部分類型建筑逐年用電強(qiáng)度呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，2017年達(dá)到最高，2018年略有下降。圖中顯示醫(yī)療衛(wèi)生建筑的用電強(qiáng)度近幾年呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)上海市衛(wèi)健委發(fā)布統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全市醫(yī)療機(jī)構(gòu)診療人次及病床使用率等業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)均出現(xiàn)同比增長(zhǎng)現(xiàn)象，由此可見，這是影響醫(yī)療衛(wèi)生建筑用電強(qiáng)度上升的重要因素。

圖7 2015～2018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 主要類型公共建筑分項(xiàng)用電情況

從主要類型建筑2018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)。在各類型建筑中，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，其原因?yàn)槠淙藛T流動(dòng)性和密度、室內(nèi)空氣質(zhì)量要求導(dǎo)致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。因?yàn)?，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 2018年主要類型建筑分項(xiàng)用電量占比情況

3.3 主要類型公共建筑峰谷用電情況

根據(jù)全市相關(guān)部門數(shù)據(jù)顯示，2018年上海市最高用電負(fù)荷出現(xiàn)在7月26日周四上午10:50，當(dāng)日最高氣溫36.1℃。2018年7月26日，與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑峰時(shí)段用電總量與谷時(shí)段用電總量比值如表2所示，其中峰時(shí)段與谷時(shí)段按照工商業(yè)用電兩部制夏季計(jì)算。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，各類公共建筑當(dāng)日最大用電量時(shí)刻主要集中在10:00～12:00，當(dāng)日全市最高用電負(fù)荷也出現(xiàn)在該時(shí)段內(nèi)，因此大型公共建筑具有一定削峰潛力，其中辦公建筑、商場(chǎng)建筑峰谷比較大，均高于聯(lián)網(wǎng)建筑平均值，削峰潛力大于其他類型建筑，這與其間歇性運(yùn)行模式有關(guān)。旅游飯店建筑與醫(yī)療衛(wèi)生建筑往往全部或部分24小時(shí)不間斷運(yùn)行，因此峰谷比較小。同時(shí)，建筑谷時(shí)均出現(xiàn)在凌晨時(shí)段，從而可通過(guò)儲(chǔ)電、冰蓄冷等儲(chǔ)能技術(shù)將日間用電轉(zhuǎn)換到夜間，達(dá)到削峰填谷的作用。

表2 2018年7月26日與能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的公共建筑峰谷比情況

2018年7月26日，各主要類型公共建筑逐時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化用電曲線如圖9所示。從圖中可以看出，各類型建筑主要設(shè)備開機(jī)時(shí)間較為接近，在7:00～9:00之間，而由于運(yùn)行模式不同，主要設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)間相差較大，且用電高峰維持時(shí)長(zhǎng)差異較大。各類型建筑在下午14:00～15:00左右都有一個(gè)較明顯的下降，這是由于7月26日下午開始下雷陣雨，氣溫明顯下降，這也是當(dāng)天全市最高用電負(fù)荷出現(xiàn)在上午的主要原因之一。

圖9 2018年7月26日各主要類型公共建筑逐時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化用電曲線

4 數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

2018年，基于能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)，上海市開展了一系列創(chuàng)新研究。在公共建筑電耗數(shù)據(jù)應(yīng)用方面開展了“上海市大型公共建筑用電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開發(fā)利用方案研究”、“辦公建筑能耗限額指標(biāo)研究”、“上海地區(qū)低能耗建筑節(jié)能關(guān)鍵指標(biāo)研究”等市級(jí)專項(xiàng)前沿課題研究?；谀芎谋O(jiān)測(cè)平臺(tái)中公共建筑分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)及民用建筑能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一方面通過(guò)研究公共建筑峰谷用電差異，開展相關(guān)建筑可中斷負(fù)荷的負(fù)荷分級(jí)與調(diào)峰策略研究，建立公共建筑用電需求側(cè)管理指導(dǎo)方案，推進(jìn)建筑能效提升，另一方面分析現(xiàn)有上海市綜合建筑辦公區(qū)域用能指標(biāo)的適用性，研究辦公建筑合理用能指南制定的技術(shù)路線。

為充分發(fā)揮能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)作用，深入挖掘平臺(tái)功能，通過(guò)對(duì)相同建筑類型能耗排序，篩選、排摸行業(yè)高能耗建筑，進(jìn)一步加強(qiáng)既有公共建筑的能源審計(jì)和能耗公示，為全市節(jié)能減排工作推進(jìn)起到了數(shù)據(jù)支撐作用。同時(shí)，為更好普及公共建筑能效提升相關(guān)知識(shí)，編制了《公共建筑用能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)50問(wèn)》和《公共建筑能效提升一本通》科普讀本，全面梳理了全市公共建筑能效提升的政策、標(biāo)準(zhǔn)、流程模式和技術(shù)體系，便于樓宇業(yè)主、設(shè)計(jì)人員和專業(yè)技術(shù)人員更好地實(shí)施節(jié)能改造、優(yōu)化運(yùn)行模式，切實(shí)推動(dòng)全市公共建筑高質(zhì)量運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)日益增長(zhǎng)的海量公共建筑能耗數(shù)據(jù)信息，持續(xù)探索數(shù)據(jù)應(yīng)用方向及發(fā)揮數(shù)據(jù)作用是我們需長(zhǎng)期研究的課題?！笆濉逼陂g，上海市將開展建筑能耗限額設(shè)計(jì)專項(xiàng)研究，讓數(shù)據(jù)在公共建筑限額設(shè)計(jì)對(duì)象及指標(biāo)、公共建筑限額設(shè)計(jì)計(jì)算方法及模型研究等方面持續(xù)產(chǎn)生價(jià)值，推進(jìn)全市建筑從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的全生命周期的能耗約束機(jī)制。