2018年上海市公共建筑能耗監測平臺能耗數據分析

徐 強 支建杰 吳蔚沁 白燕峰

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

0 引言

2018年，隨著《上海市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統管理辦法》的發布，上海市住房和城鄉建設管理委員會、上海市發展和改革委員會同相關單位，進一步加強全市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統（以下簡稱“能耗監測平臺”）建設和運行的監督管理，以“提升平臺運行品質、創新平臺數據應用”為工作目標，持續做好能耗監測平臺的運行實踐及創新應用工作，同時利用海量數據資源優勢，發揮能耗監測平臺效應，以科學準確的建筑能耗數據，全方位服務全市建筑節能產業鏈多個環節發展。本文圍繞2018年度上海市大型公共建筑能耗監測數據，通過數據分析，深入挖掘不同行業、不同工況及不同區域數據背后所反映的需求側用能特征，洞察全市建筑節能潛力水平，為業主能源管理、供給側改革、機構研究和政府決策提供有價值的數據支撐。

1 上海市公共建筑能耗監測平臺發展規模

至2018年12月31日，上海市累計共有1 687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7 833.1萬m2。其中：國家機關辦公建筑184棟，占監測總量的10.9%，覆蓋建筑面積約374.2萬m2；大型公共建筑1 503棟，占監測總量的89.1%，覆蓋建筑面積約7 458.9萬m2。按建筑功能分類統計情況如表1所示。

年度新增聯網量方面，能耗監測平臺新增聯網建筑共計95棟，建筑面積合計約402.4萬m2，其中辦公建筑數量最多，達40棟，教育建筑增幅最大，達27.1%，其次是綜合建筑，達14.6%，其它各類型建筑聯網量增幅在0～7%之間不等。近兩年，由于節能管理工作的不斷推進，以及相關制度的完善，未聯網的存量建筑逐步減少，新建竣工建筑數據聯網棟數逐年增加。

表1 2018年與能耗監測平臺聯網的公共建筑功能分類表

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

2018年，與能耗監測平臺聯網的公共建筑年總用電量約為84.4億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，仍是用電消耗主力，四類建筑用電量占總量的86.0%。各類型建筑年總用電量占比如圖1所示。

圖1 2018年與能耗監測平臺聯網的建筑年用能量占比情況

2018年，與能耗監測平臺聯網的公共建筑逐月用電強度如圖2所示。從圖中可以發現建筑逐月用電強度變化與氣溫變化趨勢相符。夏季隨著氣溫不斷升高，空調制冷需求逐漸增大，導致用電量也逐漸增加。冬季隨著氣溫不斷降低，空調采暖需求逐漸增大，導致用電量也逐漸增加。從圖中還可發現，當2018年7月平均氣溫明顯低于2017年同期時，2018年7月用電強度也明顯低于2017年同期。同時，當2018年1月平均氣溫明顯低于2017年同期時，2018年1月用電強度也明顯高于2017年同期。由此說明，兩年內用電強度變化主要是與氣溫變化趨勢相關。

圖2 2017-2018年與能耗監測平臺聯網的建筑逐月用電強度

2.2 歷年用電強度變化情況

2018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，與2017年用電水平基本持平。從歷年能耗監測平臺建筑年用電強度與總用電量變化情況分析（如圖3所示），公共建筑用電強度處于增幅趨緩的勢態，這與全市持續推進能耗監測、能源審計、節能改造、能效提升等監管工作及廣大樓宇業主節能意識的提高戚戚相關。

圖3 2015～2018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，本文設定1、2、3、12月份為供熱季，4、5、10、11月份為過渡季，6、7、8、9月份為制冷季以此進行分析。

2018年，與能耗監測平臺聯網的建筑供熱季用電量為26.6億kWh（34.0kWh/m2），過渡季用電量為 23.8 億 kWh（30.4kWh/m2），制冷季用電量為34.0億kWh（43.4kWh/m2）。制冷季用電量最高，約為過渡季的1.4倍。2015～2018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2017年同期情況，2018年制冷季單耗降低了約1.8%，其余時段單耗水平與2017年基本持平。主要原因為2018年7月平均溫度明顯低于2017年同期，相差2.6℃，僅2018年7月單耗較2017年同期就下降了7.9%（如圖2所示）。

圖4 2015～2018年公共建筑供熱季、過渡季、制冷季用電量情況

2018年，與能耗監測平臺聯網的公共建筑主要用能分項，其在供熱季、過渡季、制冷季用電量情況如圖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。部分建筑冬季采用燃氣等非電能源供暖，制冷耗電量多于供熱，是供熱耗電量的1.6倍。

圖5 2018年接入能耗監測平臺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

2018年，與能耗監測平臺聯網的主要類型公共建筑供熱季、過渡季、制冷季用電強度情況如圖6所示。所有類型建筑均制冷季用電強度最高，過渡季用電強度與供熱季差異較小的為旅游飯店建筑、商場建筑和醫療衛生建筑，主要由于這三類建筑的經營特性所致，如旅游飯店建筑對室內舒適性要求較高、商場建筑人流密度較大、醫療衛生建筑必須保證室內空氣品質等，而需要將制冷及供熱主機保持常年運行，過渡季采用純通風的情況較少。

圖6 2018年主要類型公共建筑在供熱季、過渡季、制冷季用電量情況

3 主要類型公共建筑能耗情況分析

3.1 主要類型公共建筑歷年能耗強度情況

從過去4年主要類型建筑用電強度變化情況看（如圖7所示），總體變化趨勢和氣溫變化有關。4年中2017年平均氣溫最高，2018年平均夏季氣溫低于2017年，大部分類型建筑逐年用電強度呈緩慢增長趨勢，2017年達到最高，2018年略有下降。圖中顯示醫療衛生建筑的用電強度近幾年呈逐年增長趨勢。根據上海市衛健委發布統計數據顯示，全市醫療機構診療人次及病床使用率等業務量數據均出現同比增長現象，由此可見，這是影響醫療衛生建筑用電強度上升的重要因素。

圖7 2015～2018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 主要類型公共建筑分項用電情況

從主要類型建筑2018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。在各類型建筑中，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，其原因為其人員流動性和密度、室內空氣質量要求導致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。因為，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 2018年主要類型建筑分項用電量占比情況

3.3 主要類型公共建筑峰谷用電情況

根據全市相關部門數據顯示，2018年上海市最高用電負荷出現在7月26日周四上午10:50，當日最高氣溫36.1℃。2018年7月26日，與能耗監測平臺聯網的公共建筑峰時段用電總量與谷時段用電總量比值如表2所示，其中峰時段與谷時段按照工商業用電兩部制夏季計算。經統計，各類公共建筑當日最大用電量時刻主要集中在10:00～12:00，當日全市最高用電負荷也出現在該時段內，因此大型公共建筑具有一定削峰潛力，其中辦公建筑、商場建筑峰谷比較大，均高于聯網建筑平均值，削峰潛力大于其他類型建筑，這與其間歇性運行模式有關。旅游飯店建筑與醫療衛生建筑往往全部或部分24小時不間斷運行，因此峰谷比較小。同時，建筑谷時均出現在凌晨時段，從而可通過儲電、冰蓄冷等儲能技術將日間用電轉換到夜間，達到削峰填谷的作用。

表2 2018年7月26日與能耗監測平臺聯網的公共建筑峰谷比情況

2018年7月26日，各主要類型公共建筑逐時標準化用電曲線如圖9所示。從圖中可以看出，各類型建筑主要設備開機時間較為接近，在7:00～9:00之間，而由于運行模式不同，主要設備關機時間相差較大，且用電高峰維持時長差異較大。各類型建筑在下午14:00～15:00左右都有一個較明顯的下降，這是由于7月26日下午開始下雷陣雨，氣溫明顯下降，這也是當天全市最高用電負荷出現在上午的主要原因之一。

圖9 2018年7月26日各主要類型公共建筑逐時標準化用電曲線

4 數據分析與應用

2018年，基于能耗監測平臺數據，上海市開展了一系列創新研究。在公共建筑電耗數據應用方面開展了“上海市大型公共建筑用電監測數據開發利用方案研究”、“辦公建筑能耗限額指標研究”、“上海地區低能耗建筑節能關鍵指標研究”等市級專項前沿課題研究。基于能耗監測平臺中公共建筑分項計量系統數據及民用建筑能耗統計數據，一方面通過研究公共建筑峰谷用電差異，開展相關建筑可中斷負荷的負荷分級與調峰策略研究，建立公共建筑用電需求側管理指導方案，推進建筑能效提升，另一方面分析現有上海市綜合建筑辦公區域用能指標的適用性，研究辦公建筑合理用能指南制定的技術路線。

為充分發揮能耗監測平臺作用，深入挖掘平臺功能，通過對相同建筑類型能耗排序，篩選、排摸行業高能耗建筑，進一步加強既有公共建筑的能源審計和能耗公示，為全市節能減排工作推進起到了數據支撐作用。同時，為更好普及公共建筑能效提升相關知識，編制了《公共建筑用能監測系統50問》和《公共建筑能效提升一本通》科普讀本，全面梳理了全市公共建筑能效提升的政策、標準、流程模式和技術體系，便于樓宇業主、設計人員和專業技術人員更好地實施節能改造、優化運行模式，切實推動全市公共建筑高質量運行。

5 結語

面對日益增長的海量公共建筑能耗數據信息，持續探索數據應用方向及發揮數據作用是我們需長期研究的課題。“十三五”期間，上海市將開展建筑能耗限額設計專項研究，讓數據在公共建筑限額設計對象及指標、公共建筑限額設計計算方法及模型研究等方面持續產生價值，推進全市建筑從設計到運行的全生命周期的能耗約束機制。