上海市建筑用能中長期發展戰略研究

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展戰略研究

上海市建筑科學研究院 徐 強 邱喜蘭

同濟大學莊智

對國內外建筑用能發展規律進行了調研分析，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；戰略研究

上海是國內經濟中心，也是能源短缺的城市。隨著城市經濟快速發展，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，這將對本市建筑用能供需帶來進一步的挑戰。

1 國內外建筑用能發展經驗與趨勢

（1）國外建筑用能比例現狀

國際能源機構（IEA）的數據顯示，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的增長呈現持續狀態。

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成比較如圖1所示，從圖中可看出，發達國家建筑能耗占比一般在30%-35%(不含施工)，發展中國家一般在25%。

（2）國內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據如下表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狀

（1）建筑規模發展現狀

上海近10年建筑行業發展迅速，建筑規模快速擴大，平均增長率可達10.7%。2010年本市城鎮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）建筑用能發展現狀

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。隨著城市建筑業的蓬勃發展和居住條件的改善，未來建筑能耗仍呈持續增長態勢。

通過對上海建筑能耗現狀的分析發現，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）建筑規模的影響

建筑規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年的建筑規模發展統計可得，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

新建多層居住設置電梯，安裝中央空調等，使人的生活越來越依賴能耗設備，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人們的消費理念，進而影響家庭用能模式。

（4）政策環境的影響

過去幾年，上海逐漸加大建筑節能政策，系列地方節能標準和管理制度對建筑用能的節約起到了一定促進作用。但目前的管理政策與技術標準多數都是在建筑建設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控措施，而建筑運行能耗是建筑全生命周期內最主要的能耗。

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年的建筑能耗發展趨勢，進行建筑能耗預測。

數學方法：指數平滑法，該方法利用時間序列的歷史數據的加權平均數來預測未來的值，通過權數的大小體現事物發展中不同時期與現實聯系的緊密程度。

預測結果：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：一個國家或地區能源消耗是由建筑行業能源消耗與經濟總量、經濟結構、能源結構、人口總量、生活水平、技術水平等多種因素共同決定的。基于歷年數據，分析建筑能耗與各因素之間的關系，建立建筑能耗模型來進行預測。

數學方法：多元線性回歸預測。

預測結果：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：基于建筑規模和單位面積能耗歷年數據和發展規律來進行城鎮民用建筑使用用能預測；根據新增建筑規模及單位建筑面積施工能耗進行施工能耗預測；根據農村人口數量及人均耗能量進行農村生活用能預測。

并結合政策環境的影響因素，根據對建筑用能的控制力度強弱的差異采用多情景分析，分別制定常態發展情景、適當干預情景、強化干預情景3種情景。

（1）常態發展（不干預）情景至2030年上海居民的生活用能呈持續剛性增長，不對建筑用能實施措施控制。城市就業人口的增加，樓宇經濟的快速發展，公共建筑服務水平的提高，商業建筑用能均呈持續剛性增長，同時考慮到上海目前的經濟發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還會持續增長，但至2025年增加趨于緩和。這樣，結合建筑規模和單位面積能耗水平可以預測出城鎮民用建筑運行能耗。

基于常態發展情景建筑能耗預測結果，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模的變化、施工規模及農業人口預測與常態情景相同，但是單位建筑面積的能源利用效率提高及農村人均耗能量降低。即對新建建筑、既有建筑、建筑施工、農村建筑等各領域實施建筑節能干預，通過系列措施來實現提升用能水平。

基于適當干預情景能耗預測結果，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上，再進一步加大在新建建筑節能、既有建筑改造、強化建筑施工節能降耗及農村生活節能等方面的執行力度。

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

上海市建筑節能耗預測結果比較見表2。

表2 上海市建筑能耗預測結果比較萬t標煤

4 建筑節能中長期發展控制目標

根據以上對上海未來15年內建筑用能需求的分析預測，課題組匯總各種預測結果，并結合過去幾年內建筑節能成果情況，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）健全法律法規提升法制保障

通過加強對法律法規、政策制度等系統體系建設，完善現有的政策法規，對建筑全生命周期中各過程環節以及建筑節能相關領域實施監督與管制，強化法規的剛性約束力，為建筑節能管理工作提供法律保障與執法依據。

（2）完善財稅制度構建引逼機制

構建建筑節能領域內的財稅制度，實施財政支持、稅務引導、費用調節制度，強化政策調控力度，發揮財政杠桿作用，完善激勵約束機制。

（3）完善組織機制健全管理體制

依據建筑節能工作橫縱交錯特性，進一步完善建筑節能管理組織機構體系，形成決策與實施機制，明確各委辦與區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能推進的長效機制。

（4）加強標準建設突顯因地制宜

針對工程建設與監管中存在的節能標準規范體系的不健全與缺乏適應性等問題，立足自主研發，從建筑節能產業化發展所需解決的重點技術問題出發，結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。

（5）加大科研創新發展節能技術

針對工程建設需求與節能新技術發展趨勢，加強節能科技研究工作，加大科研投入，強化節能領域科技研究，開展基礎研究，加強加強新材料、新技術、新工藝的前沿技術研發等工作。

（6）強化行業管理推動產業發展

以管理為抓手，開展建筑節能工程全生命周期監管，規范管理流程，加強組織協調，完善節能管理體制，健全建筑節能目標考核制度，杜絕監管盲點，將建筑節能工作落到實處。

（7）推行建筑能效標識制度構建節能市場機制

擴大用能設備產品的能效認證機制，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，提升用戶對節能建筑的認知，引領節能建筑消費需求，發揮市場機制的調節功效，督促各建設主體實施節能標準與措施。

（8）推廣合同能源管理機制發展節能服務市場

針對建筑能耗特性，創新實施建筑節能市場機制，大力發展建筑領域合同能源管理，積極創建良好政策環境，培育并規范節能服務市場，完善建筑節能市場化機制，推動建筑節能產業化發展。

（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，推進建筑節能技術的發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能項目的國內外合作，在交流合作中尋求更多學習與發展機會。

（10）加強宣傳教育倡導節能消費模式

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

6 結語

本論文基于國內外建筑用能發展規律與對上海市民用建筑用能現狀，對本市建筑用能中長期發展戰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，以為本市建筑節能工作提供決策支撐。

黃浦區發布《黃浦區重點用能單位(2014)白皮書》

近日，黃浦區發布了《黃浦區重點用能單位(2014)白皮書》，全面介紹黃浦區節能形勢、重點用能單位節能降耗工作情況以及節能相關政策。

《白皮書》顯示，黃浦區把科學指導本區重點用能單位合理利用能源，建設資源節約型、環境友好型單位作為節能工作的重要抓手。針對重點用能單位用能特點，該區從制度創新、管理創新、技術創新、服務創新四個方面推動重點用能單位節能管理。2013年，黃浦區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%，超額完成年度節能目標及“十二五”進度目標。

（區節能辦）

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出一種能從空氣中高效濾除溫室氣體的低成本薄膜。

據介紹，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、提高內燃機中的有效含氧量、用于氫氣及塑料的生產。

（日本產經新聞）

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與管理工作。