基于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

徐 強(qiáng) 支建杰 吳蔚沁

上海市建筑科學(xué)研究院

馮 君

上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站

基于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

徐 強(qiáng) 支建杰 吳蔚沁

上海市建筑科學(xué)研究院

馮 君

上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站

通過(guò)對(duì)上海市公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)2016年度不同類(lèi)型建筑全年用電能耗數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計(jì)，從全市及行業(yè)兩個(gè)角度對(duì)公共建筑用電情況展開(kāi)分析，包括用電總量、歷年用電變化、不同季節(jié)用電情況、不同區(qū)域用電情況、各類(lèi)型建筑用電情況等方面，探索不同類(lèi)型建筑用能特征，反映了上海市公共建筑用能現(xiàn)狀。

公共建筑；能耗監(jiān)測(cè)；用電分析

Fund Item: Shanghai Municipal Scientific Technology Committee Science Research Plan Topic（16DZ1202401）

在2016年這一“十三五”規(guī)劃的開(kāi)局之年，上海市加大政策扶持力度及研發(fā)投入，穩(wěn)步推進(jìn)本市國(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(chēng)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，有序推進(jìn)公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的功能深化及數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)利用。本文基于公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)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)反映本市公共建筑用能現(xiàn)狀，從多角度分析本市公共建筑用能特征，統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)論希冀與廣大樓宇業(yè)主或物業(yè)服務(wù)單位、研發(fā)機(jī)構(gòu)、節(jié)能服務(wù)公司等專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行共享與探討。

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2016年12月31日，上海市累計(jì)共有1501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)與公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，覆蓋建筑面積6 572.2萬(wàn)m2，其中，國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑182棟，占監(jiān)測(cè)總量的12.1%，覆蓋建筑面積約368.5萬(wàn)m2；大型公共建筑1 319棟，占監(jiān)測(cè)總量的87.9%，覆蓋建筑面積約6 203.7萬(wàn)m2。按建筑功能分類(lèi)統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)公共建筑功能分類(lèi)表

年度新增接入量方面，2016年，能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)新增聯(lián)網(wǎng)建筑共計(jì)213棟，建筑面積合計(jì)約852.7萬(wàn)m2，其中國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑14棟，覆蓋建筑面積約33.9萬(wàn)m2，大型公共建筑199棟，覆蓋建筑面積約818.8萬(wàn)m2。各主要類(lèi)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)67棟，醫(yī)療衛(wèi)生建筑增幅最大，達(dá)61%，其它各類(lèi)型建筑接入量增幅在10%～20%之間不等。

圖1 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類(lèi)型建筑新增量情況

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

2016年，接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的公共建筑年總用電量約為69.3億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，四類(lèi)建筑用電量占總量的85%。各類(lèi)型建筑年總用電量占比如圖2所示。

2.2 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月份為制冷季來(lái)進(jìn)行分析。

圖2 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑年用能量占比情況

2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑供熱季用電量為22.0億kWh（33.9 kWh/ m2），過(guò)渡季用電量為19.5億kWh（30.0 kWh/ m2），制冷季用電量為27.8億kWh（42.7 kWh/ m2）。制冷季用電量最高，約為過(guò)渡季的1.4倍。2015～2016年供熱季、過(guò)渡季與制冷季單位面積平均用電量如圖3所示。

圖3 2015～2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑供熱季、制冷季、過(guò)渡季用電量情況

相較于2015年同期情況，2016年制冷季單耗明顯大于2015年。主要原因?yàn)?016年夏季極端天氣明顯多于2015年，2016年極端高溫日多達(dá)30 d，是2015年極端高溫天數(shù)的近3倍。

2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)公共建筑主要用能分項(xiàng)，其在制冷季、供熱季、過(guò)渡季用電量情況如圖4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)用電量變化較大，制冷季耗電量最多，全年用電量受氣溫影響較大，體現(xiàn)了空調(diào)用電的季節(jié)性。

2.3 中心城區(qū)與非中心城區(qū)用電量情況

本文所述中心城區(qū)包含長(zhǎng)寧區(qū)、虹口區(qū)、黃浦區(qū)、靜安區(qū)、普陀區(qū)、徐匯區(qū)及楊浦區(qū)。2016年，接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的公共建筑中，位于中心城區(qū)的建筑數(shù)量占比為66%，如圖5所示。

2016年，中心城區(qū)的公共建筑單位面積年平均用電量比非中心城區(qū)高出12.5%，如圖6所示。根據(jù)上海市統(tǒng)計(jì)網(wǎng)公布的本市人口密度態(tài)勢(shì)分布分析，中心城區(qū)人口平均密度遠(yuǎn)高于非中心城區(qū)人口平均密度，是用電量高出的主要因素之一。

圖4 2016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

圖5 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)公共建筑城區(qū)分布情況

圖6 2015～2016年中心城區(qū)與非中心城區(qū)建筑用電量情況

通過(guò)分析公共建筑單位面積年平均用電量的變化可以發(fā)現(xiàn)，2016年中心城區(qū)公共建筑單位面積年平均用電量較2015年增長(zhǎng)7%，而非中心城區(qū)公共建筑單位面積年平均用電量2016年較2015年增長(zhǎng)13%，增幅高于中心城區(qū)。同樣，根據(jù)上海市統(tǒng)計(jì)網(wǎng)公布的本市人口密度地區(qū)變化分析，中心城區(qū)與非中心城區(qū)人口密度峰谷落差持續(xù)縮小，這種人口密度呈現(xiàn)向非中心城區(qū)擴(kuò)散的現(xiàn)狀，是非中心城區(qū)用電量增幅高于中心城區(qū)的重要原因之一。

3 不同類(lèi)型公共建筑能耗情況分析

3.1 不同類(lèi)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、辦公建筑、旅游飯店建筑、商場(chǎng)建筑和綜合建筑這5類(lèi)主要公共建筑用電強(qiáng)度變化情況來(lái)看，總體呈現(xiàn)U字型變化趨勢(shì)，如圖7所示，這一定程度上和氣溫變化有關(guān)，3年中2015年平均氣溫最低。從圖中可見(jiàn)，旅游飯店建筑2014～2015年單位面積年平均用電量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2015年較2014年增長(zhǎng)14%，2016年較2015年增長(zhǎng)3%，究其原因，近幾年來(lái)本市眾多旅游飯店建筑進(jìn)行了節(jié)能改造，用油、用氣設(shè)備被用電設(shè)備替代，建筑用能中用電量占比明顯提高，故用電量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；商場(chǎng)建筑2016年受高溫天氣的影響，單位面積年平均用電量雖然較2015年增長(zhǎng)了4%，但與2014年相比，2016年和2015年單位面積年平均用電量均有明顯下降，一定程度上是由于實(shí)體商業(yè)轉(zhuǎn)型等綜合因素造成的。

圖7 2014～2016年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類(lèi)型公共建筑單位面積年平均用電量變化情況

3.2 不同類(lèi)型公共建筑能耗強(qiáng)度分布情況

2016年，能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)中接入量較大的6類(lèi)公共建筑中，每類(lèi)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8所示。其中國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑、辦公建筑和綜合建筑用電強(qiáng)度小于100 kWh/m2的建筑超過(guò)60%，因此這3類(lèi)建筑的平均能耗明顯小于其余3類(lèi)建筑。商場(chǎng)建筑用電強(qiáng)度大于200 kWh/m2的較多，接近30%，一定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。

圖8 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類(lèi)型建筑用電強(qiáng)度分布情況

根據(jù)上海市主要類(lèi)型建筑合理用能指南給出的用能合理值核算方法，對(duì)2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的公共建筑用電量情況進(jìn)行分析與計(jì)算，主要類(lèi)型建筑的建議年用電強(qiáng)度合理值如表2所示。這可以為公共建筑動(dòng)態(tài)對(duì)標(biāo)提供一定的依據(jù)。

表2 2016年接入能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的主要類(lèi)型建筑建議年用電強(qiáng)度合理值kWh/(m2·a）

3.3 不同類(lèi)型公共建筑分項(xiàng)用電情況

從2016年主要類(lèi)型建筑分項(xiàng)用電占比來(lái)看，照明與插座用電、空調(diào)用電為主要用電分項(xiàng)，各類(lèi)型建筑這兩項(xiàng)之和均超過(guò)總用電量的65%，如圖9所示。其中，空調(diào)用電占比最高的為衛(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)量要求所導(dǎo)致的全年制冷采暖需求高于其他類(lèi)型建筑。照明與插座用電占比最高的為商場(chǎng)建筑，這是由于商場(chǎng)營(yíng)業(yè)環(huán)境需求，照明功率密度一般高于其他類(lèi)型建筑。

圖9 2016年能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要類(lèi)型建筑分項(xiàng)用電量占比情況

3.4 不同類(lèi)型公共建筑工作日與非工作日用電情況

在2016年制冷季、過(guò)渡季、供暖季中分別選取一個(gè)自然月，計(jì)算單一功能類(lèi)公共建筑（國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑、辦公建筑、旅游飯店建筑、商場(chǎng)建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑）工作日與非工作日單位面積日平均用電量，并計(jì)算兩者之間的差異率，如表3所示。國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑與辦公建筑總體工作日用電量大于非工作日，且差異較大，尤其在需要開(kāi)空調(diào)的制冷及供暖季，差異更為明顯，差異率均大于60%，體現(xiàn)了辦公類(lèi)建筑典型的用電周期性。旅游飯店建筑、商場(chǎng)建筑總體工作日與非工作日用電量差異較小，體現(xiàn)了商業(yè)建筑的連續(xù)營(yíng)業(yè)特性，其中在無(wú)需使用空調(diào)的過(guò)渡季節(jié)，非工作日用電量略大于工作日，反映出商業(yè)建筑非工作日客流增多的特性。衛(wèi)生建筑總體工作日用電量略多于非工作日，但相比于辦公建筑，其差異率明顯較小，且在不同季節(jié)差異率基本一致，反映了衛(wèi)生類(lèi)建筑運(yùn)營(yíng)的特殊性，非工作日仍有大部分區(qū)域持續(xù)運(yùn)營(yíng)（如急診、病房等）。

4 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)的不斷擴(kuò)大和完善，數(shù)據(jù)的價(jià)值將被更深層次挖掘并逐漸顯現(xiàn)，隨著上海市轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃的發(fā)布，今后，除通過(guò)釋放數(shù)據(jù)紅利，推進(jìn)公共建筑節(jié)能改造及完善節(jié)能監(jiān)管體系外，積極探索多元化能源數(shù)據(jù)集成管理方案，進(jìn)一步開(kāi)展公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)在智慧能源服務(wù)、需求側(cè)優(yōu)化管理服務(wù)等方面的延展性開(kāi)發(fā)是開(kāi)展數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)利用的正確方向。

Energy Consumption Data Analysis Based on Shanghai Municipal Public Architecture Energy Consumption Monitoring Platformm

Xu Qiang, Zhi Jianjie, Wu Weiqin
Shanghai Architecture Science and Research Institute Feng Jun Shanghai Municipal Building Materials Industry Market Management General Station

Through collation and statistics of annual energy consumption data for different types of architectures in 2016 from Shanghai municipal public architecture energy consumption monitoring platform, the author begins to analyze public architecture power energy consumption condition from municipal view and industry view, including whole power energy consumption, historical power energy changes, power energy consumption at different seasons, power energy consumption at different zones, power energy consumption at different types of architectures. The author explores power energy consumption characteristics from different types ofarchitectures to show power energy consumption situations at Shanghai municipal public architectures.

Public Architecture, Energy Consumption Monitoring, Power Consumption Analysis

表3 2016年工作日與非工作日主要類(lèi)型建筑用電量差異情況

上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科研計(jì)劃課題（16DZ1202401）

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.06.003