上海市建筑用能中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究

上海市建筑科學研究院 徐 強 邱喜蘭

同濟大學莊智

上海市建筑用能中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究

上海市建筑科學研究院 徐 強 邱喜蘭

同濟大學莊智

對國內(nèi)外建筑用能發(fā)展規(guī)律進行了調(diào)研分析，包括建筑用能比例與各類建筑類型的用能強度；并對上海市目前民用建筑能耗現(xiàn)狀進行了分析，然后通過影響因素分析方法對上海市中長期建筑用能趨勢進行預判，采用多種預測方法對2030年上海市建筑用能需求進行了預測分析，進而提出了中長期發(fā)展控制目標，以及對應的措施建議。

建筑用能；中長期；需求預測；戰(zhàn)略研究

上海是國內(nèi)經(jīng)濟中心，也是能源短缺的城市。隨著城市經(jīng)濟快速發(fā)展，近幾年來建筑能耗以每年約10%的速度遞增。隨著生活水平提升需求的釋放，建筑用能增速趨勢顯現(xiàn)，這將對本市建筑用能供需帶來進一步的挑戰(zhàn)。

1 國內(nèi)外建筑用能發(fā)展經(jīng)驗與趨勢

（1）國外建筑用能比例現(xiàn)狀

國際能源機構(gòu)（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，過去20年間，建筑部門一次能源的消耗增長了49%，CO2排放量增長了43%，年平均增長率分別為2%和1.8%。并且這一增長趨勢將在未來隨著人口和GDP的增長呈現(xiàn)持續(xù)狀態(tài)。

2010年我國、印度、巴西、英國、美國、日本及俄羅斯等國家建筑用能和總能耗構(gòu)成比較如圖1所示，從圖中可看出，發(fā)達國家建筑能耗占比一般在30%-35%(不含施工)，發(fā)展中國家一般在25%。

（2）國內(nèi)外建筑用能水平比較分析

美國2003不同建筑年平均建筑用能強度數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1 美國不同建筑年平均建筑用能強度kWh·（m2·a）-1

圖1 各國建筑能耗占總能耗比重（含采暖，不含施工期間）

圖2 東京、北京、上海公共建筑平均能耗水平

圖3上海市2000-2010年建筑面積逐年增量變化情況

圖2 為日本東京、我國上海北京公共建筑平均能耗，東京為1500-3000MJ/(m2·a)，相當于每年消耗的標準煤約140-280kg/m2，北京上海為500-1000MJ/(m2·a)，是東京能耗的1/2-1/3，是美國的約1/5。

2 上海市民用建筑能耗現(xiàn)狀

（1）建筑規(guī)模發(fā)展現(xiàn)狀

上海近10年建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建筑規(guī)模快速擴大，平均增長率可達10.7%。2010年本市城鎮(zhèn)民用建筑總面積達到73414萬m2，其中，居住建筑占到72%，公共建筑占到28%。圖3為上海市2000～2010年建筑面積增量變化情況。

（2）建筑用能發(fā)展現(xiàn)狀

圖4所示2000-2010年上海市建筑能耗逐年變化情況。從圖中可以看出，全市民用建筑總能耗（包括建筑運行能耗和建筑施工能耗）從2000年的965萬t標煤增加到2010年的2085萬t標煤，增幅高達1倍多。

如此迅速的增速產(chǎn)生的原因一方面在于建筑面積逐年增加；另一方面，單位面積能耗指標整體呈增長趨勢。隨著城市建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展和居住條件的改善，未來建筑能耗仍呈持續(xù)增長態(tài)勢。

通過對上海建筑能耗現(xiàn)狀的分析發(fā)現(xiàn)，2000-2010年上海建筑能耗的年均增速達到8.0%，高于同期上海能源消費總量7.4%的年均增速。建筑能耗的增長已經(jīng)成為拉動上海能耗增長的主要因素。建筑能耗在社會總能耗中所占的比重越來越高，從2000年的17.5%上升到2010年的18.6%。

圖4 上海市2000-2010年建筑能耗占比逐年變化情況

圖5 上海市2000-2010年人均居住建筑面積逐年變化情況

3 上海市民用建筑用能趨勢分析

3.1 建筑用能影響因素分析

（1）建筑規(guī)模的影響

建筑規(guī)模的上升是導致上海建筑能耗上升的最主要因素。由全市近10年的建筑規(guī)模發(fā)展統(tǒng)計可得，居住建筑面積以每年（2500-3000）萬m2的速度增加（見圖5），公共建筑面積以每年（800-1500）萬m2的速度增加。建筑規(guī)模上升的主要動因來自兩方面，一是城市人口的上升；二是人均建筑面積的增加。2010年，上海的人均居住建筑面積達到了23.2m2/人。

（2）消費觀念和生活模式的影響

新建多層居住設(shè)置電梯，安裝中央空調(diào)等，使人的生活越來越依賴能耗設(shè)備，這在客觀上使居民生活用能增加。而公共建筑中的這種能耗消費模式也在潛移默化中逐漸改變?nèi)藗兊南M理念，進而影響家庭用能模式。

（4）政策環(huán)境的影響

過去幾年，上海逐漸加大建筑節(jié)能政策，系列地方節(jié)能標準和管理制度對建筑用能的節(jié)約起到了一定促進作用。但目前的管理政策與技術(shù)標準多數(shù)都是在建筑建設(shè)前期進行管理與控制，而對建筑后期運營階段的實際效果與運行模式仍缺乏有效的監(jiān)控措施，而建筑運行能耗是建筑全生命周期內(nèi)最主要的能耗。

3.2 建筑用能需求預測分析

本課題組分別采用多種需求預測分析方法對上海市中長期建筑用能需求進行分析，以此判斷中長期建筑用能的發(fā)展趨勢。

3.2.1 建筑能耗趨勢外推法

方法原理：基于上海市2000～2010年的建筑能耗發(fā)展趨勢，進行建筑能耗預測。

數(shù)學方法：指數(shù)平滑法，該方法利用時間序列的歷史數(shù)據(jù)的加權(quán)平均數(shù)來預測未來的值，通過權(quán)數(shù)的大小體現(xiàn)事物發(fā)展中不同時期與現(xiàn)實聯(lián)系的緊密程度。

預測結(jié)果：基于此方法，預測上海市建筑能耗到2030年其能耗將達到8190萬t標準煤。

3.2.2 建筑能耗因素分析法

方法原理：一個國家或地區(qū)能源消耗是由建筑行業(yè)能源消耗與經(jīng)濟總量、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、人口總量、生活水平、技術(shù)水平等多種因素共同決定的。基于歷年數(shù)據(jù)，分析建筑能耗與各因素之間的關(guān)系，建立建筑能耗模型來進行預測。

數(shù)學方法：多元線性回歸預測。

預測結(jié)果：基于此方法，預測上海市建筑能耗到2030年其能耗將達到5677萬t標準煤。

3.2.3 建筑用能強度分析法

方法原理：基于建筑規(guī)模和單位面積能耗歷年數(shù)據(jù)和發(fā)展規(guī)律來進行城鎮(zhèn)民用建筑使用用能預測；根據(jù)新增建筑規(guī)模及單位建筑面積施工能耗進行施工能耗預測；根據(jù)農(nóng)村人口數(shù)量及人均耗能量進行農(nóng)村生活用能預測。

并結(jié)合政策環(huán)境的影響因素，根據(jù)對建筑用能的控制力度強弱的差異采用多情景分析，分別制定常態(tài)發(fā)展情景、適當干預情景、強化干預情景3種情景。

（1）常態(tài)發(fā)展（不干預）情景至2030年上海居民的生活用能呈持續(xù)剛性增長，不對建筑用能實施措施控制。城市就業(yè)人口的增加，樓宇經(jīng)濟的快速發(fā)展，公共建筑服務水平的提高，商業(yè)建筑用能均呈持續(xù)剛性增長，同時考慮到上海目前的經(jīng)濟發(fā)展水平與國外大都市的差距很小，認為公共建筑用能水平在短期時間內(nèi)還會持續(xù)增長，但至2025年增加趨于緩和。這樣，結(jié)合建筑規(guī)模和單位面積能耗水平可以預測出城鎮(zhèn)民用建筑運行能耗。

基于常態(tài)發(fā)展情景建筑能耗預測結(jié)果，2030年上海市建筑能耗的4800萬t標準煤左右。

（2）適當干預情景假定上海建筑規(guī)模的變化、施工規(guī)模及農(nóng)業(yè)人口預測與常態(tài)情景相同，但是單位建筑面積的能源利用效率提高及農(nóng)村人均耗能量降低。即對新建建筑、既有建筑、建筑施工、農(nóng)村建筑等各領(lǐng)域?qū)嵤┙ㄖ?jié)能干預，通過系列措施來實現(xiàn)提升用能水平。

基于適當干預情景能耗預測結(jié)果，2030年上海市建筑能耗約4400萬t標準煤。

（3）強化干預情景在適當干預情景的基礎(chǔ)上，再進一步加大在新建建筑節(jié)能、既有建筑改造、強化建筑施工節(jié)能降耗及農(nóng)村生活節(jié)能等方面的執(zhí)行力度。

基于強化干預情景建筑能耗預測結(jié)果，2030年上海市建筑能耗約4000萬t標準煤。

上海市建筑節(jié)能耗預測結(jié)果比較見表2。

表2 上海市建筑能耗預測結(jié)果比較萬t標煤

4 建筑節(jié)能中長期發(fā)展控制目標

根據(jù)以上對上海未來15年內(nèi)建筑用能需求的分析預測，課題組匯總各種預測結(jié)果，并結(jié)合過去幾年內(nèi)建筑節(jié)能成果情況，提出上海建筑用能中長期合理控制目標為至2030年上海建筑能耗絕對值為4500萬t標準煤。

5 措施建議

（1）健全法律法規(guī)提升法制保障

通過加強對法律法規(guī)、政策制度等系統(tǒng)體系建設(shè)，完善現(xiàn)有的政策法規(guī)，對建筑全生命周期中各過程環(huán)節(jié)以及建筑節(jié)能相關(guān)領(lǐng)域?qū)嵤┍O(jiān)督與管制，強化法規(guī)的剛性約束力，為建筑節(jié)能管理工作提供法律保障與執(zhí)法依據(jù)。

（2）完善財稅制度構(gòu)建引逼機制

構(gòu)建建筑節(jié)能領(lǐng)域內(nèi)的財稅制度，實施財政支持、稅務引導、費用調(diào)節(jié)制度，強化政策調(diào)控力度，發(fā)揮財政杠桿作用，完善激勵約束機制。

（3）完善組織機制健全管理體制

依據(jù)建筑節(jié)能工作橫縱交錯特性，進一步完善建筑節(jié)能管理組織機構(gòu)體系，形成決策與實施機制，明確各委辦與區(qū)縣的條塊間的目標與職能，實施目標責任管理制度，努力建立和完善本市建筑節(jié)能推進的長效機制。

（4）加強標準建設(shè)突顯因地制宜

針對工程建設(shè)與監(jiān)管中存在的節(jié)能標準規(guī)范體系的不健全與缺乏適應性等問題，立足自主研發(fā)，從建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展所需解決的重點技術(shù)問題出發(fā)，結(jié)合本市的氣候條件與地方特色，因地制宜，加強符合本市實際情況的標準體系建設(shè)。

（5）加大科研創(chuàng)新發(fā)展節(jié)能技術(shù)

針對工程建設(shè)需求與節(jié)能新技術(shù)發(fā)展趨勢，加強節(jié)能科技研究工作，加大科研投入，強化節(jié)能領(lǐng)域科技研究，開展基礎(chǔ)研究，加強加強新材料、新技術(shù)、新工藝的前沿技術(shù)研發(fā)等工作。

（6）強化行業(yè)管理推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展

以管理為抓手，開展建筑節(jié)能工程全生命周期監(jiān)管，規(guī)范管理流程，加強組織協(xié)調(diào)，完善節(jié)能管理體制，健全建筑節(jié)能目標考核制度，杜絕監(jiān)管盲點，將建筑節(jié)能工作落到實處。

（7）推行建筑能效標識制度構(gòu)建節(jié)能市場機制

擴大用能設(shè)備產(chǎn)品的能效認證機制，建立建筑能效測評標識制度，完善能效測評機制，提高建筑能效測評技術(shù)，提升用戶對節(jié)能建筑的認知，引領(lǐng)節(jié)能建筑消費需求，發(fā)揮市場機制的調(diào)節(jié)功效，督促各建設(shè)主體實施節(jié)能標準與措施。

（8）推廣合同能源管理機制發(fā)展節(jié)能服務市場

針對建筑能耗特性，創(chuàng)新實施建筑節(jié)能市場機制，大力發(fā)展建筑領(lǐng)域合同能源管理，積極創(chuàng)建良好政策環(huán)境，培育并規(guī)范節(jié)能服務市場，完善建筑節(jié)能市場化機制，推動建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（9）積極合作交流促進全面提升

加強國際交流，開展國際合作，推進建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與管理制度的借鑒。引進來與走出去同時實施，鼓勵各專題的建筑節(jié)能項目的國內(nèi)外合作，在交流合作中尋求更多學習與發(fā)展機會。

（10）加強宣傳教育倡導節(jié)能消費模式

通過多渠道開展建筑節(jié)能宣貫教育工作，提倡節(jié)能低碳消費模式，宣傳教育范圍覆蓋從業(yè)人員、責任主體、普通市民全社會層面人員，提高建筑節(jié)能意識，形成建筑節(jié)能重要性的社會共識。

6 結(jié)語

本論文基于國內(nèi)外建筑用能發(fā)展規(guī)律與對上海市民用建筑用能現(xiàn)狀，對本市建筑用能中長期發(fā)展戰(zhàn)略實施了需求預測分析，并提出了一個合理控制目標，以及相對應的系列保障措施建議，以為本市建筑節(jié)能工作提供決策支撐。

黃浦區(qū)發(fā)布《黃浦區(qū)重點用能單位(2014)白皮書》

近日，黃浦區(qū)發(fā)布了《黃浦區(qū)重點用能單位(2014)白皮書》，全面介紹黃浦區(qū)節(jié)能形勢、重點用能單位節(jié)能降耗工作情況以及節(jié)能相關(guān)政策。

《白皮書》顯示，黃浦區(qū)把科學指導本區(qū)重點用能單位合理利用能源，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型單位作為節(jié)能工作的重要抓手。針對重點用能單位用能特點，該區(qū)從制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、服務創(chuàng)新四個方面推動重點用能單位節(jié)能管理。2013年，黃浦區(qū)單位增加值能耗同比下降4.92%，綜合能源消費總量共計124.66萬噸標準煤，重點用能單位能耗總量同比下降0.48%，超額完成年度節(jié)能目標及“十二五”進度目標。

（區(qū)節(jié)能辦）

日本研究成功高效“捕捉”溫室氣體的新材料

最近，日本京都大學細胞材料研究所開發(fā)出一種能從空氣中高效濾除溫室氣體的低成本薄膜。

據(jù)介紹，這種能夠濾除二氧化碳的薄膜簡稱為PIM-1。這種薄膜中嵌入了直徑不到兩納米的細小管道，可用來捕捉通過的所有氣體。這種新型材料的空氣過濾速度高于普通市售聚合物100倍以上，并且還具有兩倍以上的二氧化碳分離率。該材料具有廣泛的應用前景：可應用于在減少化石燃料燃燒排放的二氧化碳濃度、提高內(nèi)燃機中的有效含氧量、用于氫氣及塑料的生產(chǎn)。

（日本產(chǎn)經(jīng)新聞）

Long-term Development Strategy StudiesIn Shanghai Building Energy Consumption

Xu qiang,Qiu xi lan,Zhuang zhi

This paper analyzesthe law of building energy consumptiondevelopment domestic and foreign countries,including building energy-using ratio and energy consumption in all kinds of construction.And we analyze the current situation of the civilbuilding energy consumptionin Shanghai.Then through the factor analysis method we prejudge the trend of longer-term energy consumption of buildings in Shanghai.And the energy consumption of buildings in Shanghai In year 2030 is predicted andanalyzed by using a variety of forecasting methods.Then we suggest the longer-termdevelopment controltargets,and the corresponding measurements.

building energy consumption,longer-term,demand forecasting,strategic research

徐強，男，1961.3，總工程師，教授級高級工程師，主要從事建筑科學技術(shù)與管理工作。