上海市公共建筑能耗監測平臺的能耗數據分析與應用

徐 強支建杰吳蔚沁徐雯嫻

1上海市建筑科學研究院 2上海市建筑建材業市場管理總站

引言

2017年，是上海市貫徹落實黨的十九大精神，進一步加大生態文明建設、推進城市精細化管理之年，上海市加大政策扶持力度及研發投入，穩步推進全市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測平臺（簡稱公共建筑能耗監測平臺）運行實踐工作。通過市、區兩級平臺的深度融合及協同發展，持續擴大新建和既有公共建筑能耗在線監測范圍，積極發揮能耗監測平臺效應及數據資源優勢，在滿足政府節能管理部門法定管理需求同時，以科學準確的建筑能耗數據，全方位服務于全市建筑節能產業鏈多個環節發展。通過加強對建筑運營期階段節能管理水平和節能降耗的分析研究，提升建筑運行能效和品質；通過產品研發和技術創新為產業轉型升級提供有力支撐。本文基于公共建筑能耗監測平臺的能耗數據，通過數理統計和數據挖掘，從多層級反映全市公共建筑用能現狀，從多角度分析全市公共建筑用能特征，并總結了近年來能耗監測數據應用成果，為能耗監測數據的利用提供參考。

1 上海市公共建筑能耗監測平臺發展規模

截止2017年12月31日，全市累計共有1 592棟公共建筑完成用能分項計量裝置的安裝并實現與能耗監測平臺的數據聯網，覆蓋建筑面積7 430.6萬m2，其中國家機關辦公建筑187棟，占監測總量的11.7%，覆蓋建筑面積約378.6萬m2；大型公共建筑1 405棟，占監測總量的88.3%，覆蓋建筑面積約7 052.0萬m2。按建筑功能分類統計情況如表1所示。

表1 2017年與能耗監測平臺聯網的公共建筑功能分類表

圖1 2017年能耗監測平臺主要類型建筑新增聯網量情況

年度新增聯網量方面，2017年，能耗監測平臺新增聯網建筑共計91棟，建筑面積合計約858.4萬m2，其中國家機關辦公建筑5棟，覆蓋建筑面積約10.1萬m2；大型公共建筑86棟，覆蓋建筑面積約848.3萬m2。各主要類型建筑增量分布情況如圖1所示。新增聯網建筑中，辦公建筑數量最多，達35棟，綜合建筑增幅最大，達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到9.8萬m2，預計未來新增建筑中大體量建筑仍將占較大比例。根據2014～2017年建筑數量及建筑面積變化趨勢分析，到2018年，預計累計聯網量近1 700棟，總覆蓋面積逾8 000萬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，與能耗監測平臺聯網的公共建筑年總用電量約為80.5億kWh，其中辦公建筑、商場建筑、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年與能耗監測平臺聯網的建筑年用能量占比情況

2.2 歷年用電強度變化情況

2017年聯網能耗監測平臺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23天，當月單位面積平均用電量較2016年同期增長約5.8%，這也是2017年用電水平與2016年基本持平但略有增長的主要原因。歷年能耗監測平臺建筑年用電強度與總用電量變化情況如圖3所示。

圖3 2014～2017與能耗監測平臺聯網的建筑歷年用電量變化情況

2.3 供熱季、過渡季、制冷季用電量情況

根據上海市氣候變化規律及生活用能習慣，本報告設定1、2、3、12月份為供熱季，4、5、10、11月份為過渡季，6、7、8、9月份為制冷季來進行分析。

2017年與能耗監測平臺聯網的建筑供熱季用電量為 25.1億 kWh（33.8kWh/m2），過渡季用電量為 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，約為過渡季的1.4倍。2015～2017年供熱季、過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年制冷季單耗增長了約3.5%，其余時段單耗水平與2016年基本持平。主要原因為2017年夏季極端高溫天數多于2016年，且最高溫度達到40.9℃，突破上海145年歷史記錄，故制冷季用電強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，說明隨著上海節能工作的推進，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、過渡季、制冷季用電量情況

2017年與能耗監測平臺聯網的公共建筑主要用能分項，在制冷季、供熱季、過渡季用電量情況如圖5所示。照明與插座用電、動力用電、特殊用電分項在供熱季、制冷季及過渡季用電量基本保持不變，全年用電量比較穩定，體現了這些分項用電的非季節性；空調分項用電量全年變化明顯，體現了空調用電的季節性，由于部分建筑冬季采用燃氣等非電能供暖，因此制冷耗電量多于供熱，是供熱耗電量的1.8倍。

圖5 2016年接入能耗監測平臺公共建筑主要用能分項

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度情況

從過去3年國家機關辦公建筑、一般辦公建筑、旅游飯店建筑、商場建筑和綜合建筑5類主要公共建筑用電強度變化情況看，總體呈現緩慢上升趨勢，如圖6所示，這趨勢一定程度上和氣溫變化有關，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錄，已經達到系統設計的最不利條件。

圖6 2015～2017年能耗監測平臺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度分布情況

2017年，與能耗監測平臺聯網量較大的6類公共建筑中，每類建筑按照7個檔位的單位面積用電強度劃分，比例分布情況如圖7所示。其中國家機關辦公建筑、一般辦公建筑和綜合建筑用電強度小于100kWh/m2的建筑超過60%，因此這3類建筑的平均能耗明顯小于其余3類建筑。商場建筑和醫療衛生建筑用電強度大于200 kWh/m2的較多，接近30%，很大程度上由建筑功能需求導致，但同時也說明具有較大的節能潛力。相較2016年，國家機關辦公建筑和綜合建筑整體能耗強度略有下降，小于100kWh/m2的建筑增加了約4%。

根據《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2017年與能耗監測平臺聯網的公共建筑用電量情況進行分析與計算，主要類型建筑的建議年用電強度合理值如表2所示，這可為相關類型公共建筑動態對標提供一定的依據。

圖7 2016～2017年主要類型建筑用電強度分布情況

表2 2017年與能耗監測平臺聯網的主要類型建筑建議年用電強度合理值

3.3 不同類型公共建筑分項用電情況

從主要類型建筑2017年分項用電占比看，照明與插座用電、空調用電為主要用電分項，各類型建筑這兩項之和均超過70%，如圖8所示。其中，空調用電占比最高的為醫療衛生建筑，這是由于其人員流動性和密度、室內空氣質量要求導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，其辦公設備插座用電也較多；商場類建筑主要由于營業環境需求，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用電量占比情況

4 能耗監測數據的開發利用

基于能耗監測平臺用能數據，上海市自2013年開始，每年發布上海市公共建筑能耗情況報告，報告在總結往年報告的社會反響及政府管理需求基礎上，在架構和內容方面進行深化和擴容，提升了數據統計的深度與廣度。且多角度多層面解讀用能數據，進行用電及分項用電情況的專題分析，針對性地反映建筑用能特征，開展建筑用能與影響用能因素的聯動分析，消除數據孤島，發揮數據聯動效應。

近年來，上海市能耗監測平臺不斷加強基于互聯網的產品開發與應用。①設立門戶網站（網址：www.shjzjn.org），搭建與全市公共建筑能耗監測相關的政策法規、標準規范、節能改造示范項目、信息公示、新聞動態等信息查詢瀏覽及能耗監測平臺多種數據報告下載的載體，為廣大節能工作者和樓宇業主提供信息服務窗口；②發布“能耗在線”APP系列產品，分別面向樓宇用戶（樓宇版）和市級主管部門（管理版），滿足不同用戶對公共建筑的節能管理需求，實現能耗監測平臺實時數據共享、建筑能耗分析、情況報告查詢等功能。

同時，能耗監測數據也為《上海市系列公共建筑合理用能指南》制定和修訂提供數據基礎，促進行業建筑用能對標和運行規范；促進公共建筑碳排放交易持續研究；通過開展基于監測數據的需求側響應研究，分析能耗監測平臺中公共建筑峰谷用電差異，摸清相應類型建筑高峰期用能特征，聯合區級能耗監測平臺，初步建立了公共建筑用能需求側管理機制與操作方案。

5 結語

隨著上海市公共建筑能耗監測平臺數據不斷擴大和完善，平臺數據將逐漸由電力擴大到全能源品種，數據的價值將更加顯現，通過深層的數據挖掘及信息化技術應用，可進一步做到建筑智能優化運行，除推進公共建筑節能工作外，還將帶動區域性的智慧能源布局，使數據從微觀到宏觀領域都得到充分的利用。