建筑業能源效率測度研究綜述

黃明強 李秀芳 連宇新 黃智財

摘 要：作為推動中國經濟發展的關鍵驅動因素之一，建筑業雖在社會經濟發展中起到關鍵作用，但卻成為影響中國碳排放量逐年增加的重大因素。本文在闡述建筑業能源消耗現狀的基礎上分別能源效率評價以及能源效率影響因素分析兩個方面對國內外建筑業能源效率測度研究現狀進行歸納總結，并從能源效率研究對象、能源效率影響因素分析及建筑業能源效率分析三個方面分析目前建筑業能源效率測度研究存在的不足之處及未來的研究方向，以期能夠加大對村鎮住宅能源效率測度的關注。

關鍵詞：建筑業；能源效率；測度；研究綜述

能源作為人類社會進步的物質基礎，在現代社會的發展中扮演關鍵作用。隨著社會經濟的快速發展，能源在經濟系統中重要性也逐漸凸顯出來。而作為最大的發展中國家，中國正處于工業化以及城市化快速發展的階段，能源供需矛盾直接成為制約中國經濟發展的瓶頸。

根據《世界能源統計年鑒2013》統計結果顯示，2012年中國的一次能源消耗總量高達2735.2百萬噸油當量，占全球的21.9%，成為世界上最大的能源消耗國[ 1 ]。與此同時，《2013-全球能源工業效率研究》報告指出中國在世界能源使用效率評估排名中僅位列第74位[ 2 ]；中國工信部部長苗圩在2013年第三屆綠色工業大會的開幕式上表示中國目前的總體能源利用率只有33%左右，遠低于世界平均水平[ 3 ]。然而，能源效率低下不僅僅只是能源的浪費，還將引發嚴重的環境污染問題。為此，提高能源效率，推廣節能減排刻不容緩。

故本文在闡述建筑業能源消耗現狀的基礎上，分析目前國內外關于建筑業能源效率測度的相關理論成果，探討建筑業能源效率測度存在的問題以及未來的研究方向。

1 建筑業能源消耗現狀

作為推動中國經濟發展的關鍵驅動因素之一，建筑業雖在社會經濟發展中起到關鍵作用，但卻成為影響中國碳排放量逐年增加的重大因素。世界綠色建筑委員會主席Tony Arnel曾指出在2010年全球40%的能源消耗量來自于建筑業的發展建設，并產生全球30%的溫室氣體排放量[ 4 ]。

在英國，其能源消耗總量的40%是來自于建筑業，而由此釋放的碳排放量約占其總排放量的50%[ 5 ]。在2008年馬來西亞的建筑業能源消耗總量大約為7750千兆瓦時能源，并且產生大約5301千噸的二氧化碳[ 6 ]。在加拿大，其29%左右的碳排放量是來自于居住住宅和商業建筑所消耗的全國30%能源消耗總量而導致的[ 7 ]。對于中國，在能源消耗方面，截止2013年中國建筑業能源總量已達到7017萬噸標準煤，相對于2000年，其增長率高達217.94%。為此，通過對建筑業能源效率的評價研究，探索建筑業節能減排長效機制，可以為實現建筑業節能減排目標提供決策依據，也為制定有效的節能減排措施提供理論基礎。

2 國內外研究現狀

2.1 能源效率測度研究

能源效率測度是控制能源消耗以及能源成本的關鍵，現有研究成果已有對制造業的能源消耗及能源效率進行評價研究。世界能源理事會（World Energy Council——WEC）將能源效率定義為能源的投入量與能源的服務產出量之間的比值[ 8 ]。

目前，對于能源效率測度的研究主要集中在能源效率評價以及能源效率影響因素分析兩個方面。

2.1.1能源效率評價研究

（1）基于能源效率評價方法的選擇。在能源效率評價方法層面上，劉文君等[ 9 ]在全要素能源效率框架下，根據能源系統的特點，分別選取不同的投入和產出指標構建DEA能源效率評價模型對我國進行全要素能源效率評價。武春友和吳琦[ 10 ]，朱幫助等[ 11 ]均基于超效率DEA方法建立能源效率評價模型對我國省際能源效率進行評價，探討我國區域能源效率的改進途徑。查冬蘭和周德群[ 12 ]通過構建能源效率影響下的CGE模型模擬不同能源種類能源效率提高4%對能源消費的影響，模擬結果表明能源效率回彈效應在我國顯著存在。

（2）基于能源效率評價對象的選取。在能源效率研究對象層面上，劉勇利[ 13 ]探究中國物流業全要素能源效率，并應用DEA模型揭示我國物流業全要素能源效率水平仍然較低。張愛菊和權瑞[ 14 ]選取中國主要工業部門為研究對象，探討其能源效率和能源投入冗余度，并指出通信設備等技術密集型或勞動密集型行業的能源效率比較高；而石油加工等資源密集型或能源密集型行業的能源效率較低。宮大鵬等[ 15 ]評價中國30個省和三大區域2006-2011年間的工業化石能源效率，并給出各區域節能減排潛力。Giacone 和Mancò[ 16 ]圍繞玻璃產業和煉鐵產業融化過程的能源效率進行評價，并指出技術水平是工業加工過程能源效率的關鍵因素。

2.1.2能源效率影響因素分析研究

目前，對能源效率影響因素的研究成果較多。Karen 和 Gary [ 17 ]等通過分析中國2500個高能耗的大中型企業1997-1999 年的面板數據發現研發支出、能源價格和產業結構調整是影響我國能源效率的關鍵因素。Sinton 和 Levine[ 18 ]通過對中國 1980-1995年間與能源效率相關的政策考察發現投資渠道、管理系統、R&D 等方面的政策有利于提高能源效率。Garbaccio 等[ 19 ]指出技術創新是影響中國1978- 1995年能源效率提高的主要原因。Fan[ 20 ]發現對1993年以后中國能源效率改進有著顯著影響的關鍵因素是市場化程度。Miketa[ 21 ]運用1971-1996年39個國家的10個制造行業的數據分析能源強度的影響因素，結果表明能源效率受資本形成額的影響最大。Bernstein等[ 22 ]研究美國1977-1999年各個州的能源數據，發現提高美國能源效率的原因有能源價格、經濟部門的產出組合、生產能力利用系數、投資及能源政策等。

2.2 建筑業能源效率研究

目前國內外關于建筑業能源效率的研究除了王雪青等[ 23 ]、馮博

等[ 24 ]、張涑賢等[ 25 ]在近幾年略有提及外，大部分現有研究成果主要是圍繞建筑能源消耗及碳排放展開，主要包含以下幾個方面。

2.2.1探討全球氣候變化對建筑物能源消耗的影響

Xu等[ 26 ]基于IPCC最壞及最有可能的碳排放情境發現加利福利亞在未來100年間由于氣候變暖一定范圍內的建筑物將分別增加約50%和25%的冷卻電量。Yau 等[ 27 ]在對現有研究成果回顧的基礎上發現氣候變化將在供熱和制冷兩個方面對建筑物能源需求產生強烈影響。Yu等[ 28 ]應用建筑模擬程序Energy Plus檢驗在2020年、2050年以及2080年不同氣候變化情境下對建筑物制冷系統功能以及電力消耗量的影響。

2.2.2基于全壽命周期理論評價建筑業能源消耗以及碳排放

Gustavsson 等[ 29 ]以一幢8層木造公寓為研究對象，探討其全壽命周期主要的能源消耗量以及相應的碳排放量，結果表明供熱系統的類型將對建筑物的主要能源消耗量以及相應的碳排放量產生顯著的影響。Cole和Keban [ 30 ]在分別計算加拿大不同結構類型的多層辦公大樓全壽命周期能源消耗量時得出混凝土結構和鋼筋結構建筑物所消耗的能源總量分別超過木制結構的6%和14%。Rincón等[ 31 ]采用物質流分析法和生命周期評價方法分別評價5個不同立面建造系統的實驗大樓。其結果顯示建筑物建造過程所消耗的大量自然資源將導致嚴重的生態包袱以及運營使用階段是建筑物能源消耗量最大的階段，也是對環境影響最大的階段。

3 研究不足之處及未來研究方向

綜合文獻研究發現目前國內外學者對于能源效率測度以及建筑業能源效率已經進行研究，部分研究成果也取得了非常顯著的成果。但對于村鎮住宅能源效率的測度的研究依舊存在不足之處，主要有以下幾點：

（1）在能源效率研究對象上，基本上都是從國家層面上進行研究，部分研究成果則選擇電力行業、鋼鐵行業等作為研究對象。但對于建筑業能源效率的評價成果較少，尤其是對于村鎮住宅能源效率測度的研究更是微乎其微。因此，客觀、準確的評價村鎮住宅能源效率，分析其節能設計成效將成為研究村鎮住宅節能建設的新趨向。

（2）在能源效率影響因素分析上，無論是采用單因素分析法還是全要素分析法，對于影響因素的選取基本相似，忽略資源及環境的約束作用，缺乏因地制宜，時間指導性不強，且對建筑業能源效率影響因素的分析缺乏專門的研究。同時由于相關歷史數據的缺失，現有文獻對于村鎮住宅節能研究主要側重于節能技術的推廣應用。并且由于資源稟賦、氣候條件、技術經濟水平等方面存在差異，使得不同地區村鎮住宅節能技術的推廣應用不能一概而就，需注重適宜性。因此，關注不同地區村鎮住宅能源效率的影響因素對選擇適宜的節能技術以及制定行之有效的節能措施具有重要的意義。

（3）在建筑業能源效率分析上，現有研究成果基本上將各個區域作為“孤島”來研究，直接假定區域之間不存在差異，即勻質的，忽視區域間的空間聯系。因此，基于空間效應，分析中國省際村鎮住宅能源效率的空間集聚效應及鄰近省際村鎮住宅能源效率發展水平的相關性；并考慮各個地區空間效應的情況下，研究村鎮住宅能源效率的影響因素，發現影響村鎮住宅能源效率水平的本質因素，為制定適宜的村鎮住宅節能建設政策提供理論依據。

4 結論

建筑業是中國最大的耗能行業之一，是節能減排的重點。本文在闡述建筑業能源消耗現狀的基礎上分別能源效率評價以及能源效率影響因素分析兩個方面對國內外建筑業能源效率測度研究現狀進行歸納總結，并從能源效率研究對象、能源效率影響因素分析及建筑業能源效率分析三個方面分析目前建筑業能源效率測度研究存在的不足之處以及未來相應的研究方向，以期能夠加大對存在村鎮住宅能源效率測度的關注，完善建筑業能源效率的測度體系。

參考文獻：

[1] BP世界能源統計年鑒，2013，Available at：.

[2] 2013-全球能源工業效率研究.Available at：

[7] Eom J， Clarke L， Kim SH， et al. Chinas building energy demand： Long-term implications from a detailed assessment. Energy， 2012，（46）： 405-419.

[8] WEC.WEC Statement 2006：Energy Efficiencies：Pipe—Dream or Reality [R].London：World Energy Council（WEC），2006.

[9] 劉文君，鄒樹梁，陳甲華.DEA模型在能源效率評價中的應用展望[J].南華大學學報，2011（3）：39-42.

[10] 武春友，吳琦.基于超效率DEA的能源效率評價模型研究[J].管理科學，2009（11）：1460-1465.

[11] 朱幫助，吳萬水，王平.基于超效率DEA的中國省際能源效率評價[J].數學的實踐與認識，2013（5）：13-19.

[12] 查冬蘭，周德群.基于CGE模型的中國能源效率回彈效應研究[J].數量經濟技術經濟研究，2010（12）：39-54.

[13] 劉勇.物流業全要素能源效率評價及其影響因素分析[J].統計與決策，2014（1）：66-68.

[14] 張愛菊，權瑞.中國主要工業部門能源效率測算與分析[J].統計與決策，2014（7）：136.

[15] 宮大鵬，趙濤，慈兆程，姚潔.基于超效率SBM的中國省際工業化石能源效率評價及影響因素分析[J].環境科學學報，2014.

[16] E.Giacone，S.Mancò.Energy efficiency measurement in industrial processes[J].Energy，2012（38）：331-345.

[17] Fisher Vanden Karen，Jefferson Gary，Liu Hong Mei，et. al.What is driving Chinas decline in energy intensity？[J].Resource and Energy Economics，2004（26）：77-97.

[18] Sinton Levine. Energy efficiency in China： accomplishments and challenges[J].Energy Policy，1998（11）：813-829.

[19] Garbaccio，Ho Mum S，Jorgenson Dale W et al.Why has the energy-output ratio fallen in China[J].The Energy Journal，1999（20）：63-91.

[20] Fan Ying，Liao Hua，Wei Yiming.Can market oriented economic reforms to energy efficiency improvement？ Evidence from China[J].Energy Policy，2007，35（ 4） ： 2287-2295.

[21] Miketa A. Analysis of energy intensity developments in manufacturing sectors in industrialized and developing countries [J].Energy Policy，2001 （29）：769- 775.

[22] Bernstein，M A.，Fonkych K，Loeb S et al. State Level Changes in Energy Intensity and Their National Implications [J].Science and Technology，2003（6）：23- 27.

[23] 王雪青，婁香珍，楊秋波.中國建筑業能源效率省際及其影響因素分析[J].中國人口·資源與環境，2012（2）：56-61.

[24] 馮博，王雪青.中國建筑業能源經濟效率與能源環境_省略_和面板Tobit模型的兩階段分析[J].北京理工大學學報（社會科學版），2015（1）：14-22.

[25] 張涑賢，張丹.基于STIRPAT模型的陜西省建筑業能源消耗影響因素研究[J].建筑經濟，2014（3）：89-93.

[26] Xu P， Huang YJ， Miller N， et al. Impacts of climate change on building heating and cooling energy patterns in California[J].Energy，2012（44）：792-804.

[27] Yau YH， Hasbi S. A review of climate change impacts on commercial buildings and their technical services in the tropics[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2013，（18）：430-441.

[28] Yu FW，Chanb KT，Sit RKY. Climatic influence on the design and operation of chiller systems serving office buildings in a subtropical climate[J].Energy and Buildings，2012（55）：500-507.

[29] Gustavsson L，Joelsson A，Sathre R.Life cycle primary energy use and carbon emission of an eight-storey wood-framed apartment building[J].Energy and Buildings，2010（42）：230-242.

[30]Cole RJ， Kernan PC.Life-cycle energy use in office buildings[J].Building and Environment，1996，31（4）：307-317.

[31] Rincón L，Castell A，Pérez G，et al.Evaluation of the environmental impact of experimental buildings with different constructive systems using Material Flow Analysis and Life Cycle Assessment[J].Applied Energy，2013.

基金項目：

2015年國家自然科學青年基金項目，“資源環境約束下村鎮住宅能源效率的測度、空間效應及節能減排長效機制研究”（71503224）；

2015年福建省社科規劃青年項目，“資源及環境約束下福建省節能減排路徑及政策研究”（FJ2015C110）；

2015年福建省中青年教師教育科研項目（科技），“基于三階段DEA與SD模型的福建省節能減排效率及政策模擬研究”（JA15374）；

廈門理工學院高層次人才項目，“夏熱冬暖地區村鎮住宅節能技術評價及推廣機制研究”（YKJ4024R）

作者簡介：黃明強（1984-），男，講師，博士研究生，研究方向：節能建筑，低碳城市發展，建筑工業化。