上海市公共建筑能耗监测平台的能耗数据分析与应用

徐 强支建杰吴蔚沁徐雯娴

1上海市建筑科学研究院 2上海市建筑建材业市场管理总站

引言

2017年，是上海市贯彻落实党的十九大精神，进一步加大生态文明建设、推进城市精细化管理之年，上海市加大政策扶持力度及研发投入，稳步推进全市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台（简称公共建筑能耗监测平台）运行实践工作。通过市、区两级平台的深度融合及协同发展，持续扩大新建和既有公共建筑能耗在线监测范围，积极发挥能耗监测平台效应及数据资源优势，在满足政府节能管理部门法定管理需求同时，以科学准确的建筑能耗数据，全方位服务于全市建筑节能产业链多个环节发展。通过加强对建筑运营期阶段节能管理水平和节能降耗的分析研究，提升建筑运行能效和品质；通过产品研发和技术创新为产业转型升级提供有力支撑。本文基于公共建筑能耗监测平台的能耗数据，通过数理统计和数据挖掘，从多层级反映全市公共建筑用能现状，从多角度分析全市公共建筑用能特征，并总结了近年来能耗监测数据应用成果，为能耗监测数据的利用提供参考。

1 上海市公共建筑能耗监测平台发展规模

截止2017年12月31日，全市累计共有1 592栋公共建筑完成用能分项计量装置的安装并实现与能耗监测平台的数据联网，覆盖建筑面积7 430.6万m2，其中国家机关办公建筑187栋，占监测总量的11.7%，覆盖建筑面积约378.6万m2；大型公共建筑1 405栋，占监测总量的88.3%，覆盖建筑面积约7 052.0万m2。按建筑功能分类统计情况如表1所示。

表1 2017年与能耗监测平台联网的公共建筑功能分类表

图1 2017年能耗监测平台主要类型建筑新增联网量情况

年度新增联网量方面，2017年，能耗监测平台新增联网建筑共计91栋，建筑面积合计约858.4万m2，其中国家机关办公建筑5栋，覆盖建筑面积约10.1万m2；大型公共建筑86栋，覆盖建筑面积约848.3万m2。各主要类型建筑增量分布情况如图1所示。新增联网建筑中，办公建筑数量最多，达35栋，综合建筑增幅最大，达15.7%，并且以大型综合体为主，单栋建筑体量庞大，致使2017年新增建筑平均面积达到9.8万m2，预计未来新增建筑中大体量建筑仍将占较大比例。根据2014～2017年建筑数量及建筑面积变化趋势分析，到2018年，预计累计联网量近1 700栋，总覆盖面积逾8 000万m2。

2 上海市公共建筑能耗总体情况分析

2.1 年度总用电量情况

2017年，与能耗监测平台联网的公共建筑年总用电量约为80.5亿kWh，其中办公建筑、商场建筑、综合建筑与旅游饭店建筑用电总量较大，4类建筑用电量占总量的85.9%。各类型建筑年总用电量占比如图2所示。

图2 2017年与能耗监测平台联网的建筑年用能量占比情况

2.2 历年用电强度变化情况

2017年联网能耗监测平台的公共建筑单位面积年平均用电量为108kWh/m2，较2016年增加约1.1%，用电水平基本持平。主要的差异出现在制冷季（6～9月），2017年制冷季高温日多于2016年，尤其是2017年7月份极端高温日多达23天，当月单位面积平均用电量较2016年同期增长约5.8%，这也是2017年用电水平与2016年基本持平但略有增长的主要原因。历年能耗监测平台建筑年用电强度与总用电量变化情况如图3所示。

图3 2014～2017与能耗监测平台联网的建筑历年用电量变化情况

2.3 供热季、过渡季、制冷季用电量情况

根据上海市气候变化规律及生活用能习惯，本报告设定1、2、3、12月份为供热季，4、5、10、11月份为过渡季，6、7、8、9月份为制冷季来进行分析。

2017年与能耗监测平台联网的建筑供热季用电量为 25.1亿 kWh（33.8kWh/m2），过渡季用电量为 22.6亿 kWh（30.4kWh/m2），制冷季用电量为32.8亿kWh（44.2kWh/m2）。制冷季用电量最高，约为过渡季的1.4倍。2015～2017年供热季、过渡季与制冷季单位面积平均用电量如图4所示。

相较于2016年同期情况，2017年制冷季单耗增长了约3.5%，其余时段单耗水平与2016年基本持平。主要原因为2017年夏季极端高温天数多于2016年，且最高温度达到40.9℃，突破上海145年历史记录，故制冷季用电强度略有增加是需求所致。从图4可看出，2017年与2016年制冷季用电比较涨幅明显小于2016年较2015年的涨幅，说明随着上海节能工作的推进，公共建筑用能效率在不断提高。

图4 2015～2017年公共建筑供热季、过渡季、制冷季用电量情况

2017年与能耗监测平台联网的公共建筑主要用能分项，在制冷季、供热季、过渡季用电量情况如图5所示。照明与插座用电、动力用电、特殊用电分项在供热季、制冷季及过渡季用电量基本保持不变，全年用电量比较稳定，体现了这些分项用电的非季节性；空调分项用电量全年变化明显，体现了空调用电的季节性，由于部分建筑冬季采用燃气等非电能供暖，因此制冷耗电量多于供热，是供热耗电量的1.8倍。

图5 2016年接入能耗监测平台公共建筑主要用能分项

3 不同类型公共建筑能耗情况分析

3.1 不同类型公共建筑历年能耗强度情况

从过去3年国家机关办公建筑、一般办公建筑、旅游饭店建筑、商场建筑和综合建筑5类主要公共建筑用电强度变化情况看，总体呈现缓慢上升趋势，如图6所示，这趋势一定程度上和气温变化有关，3年中2017年平均气温最高，夏季最高温度突破40℃，打破了上海近百年的纪录，已经达到系统设计的最不利条件。

图6 2015～2017年能耗监测平台主要类型公共建筑单位面积年平均用电量变化情况

3.2 不同类型公共建筑能耗强度分布情况

2017年，与能耗监测平台联网量较大的6类公共建筑中，每类建筑按照7个档位的单位面积用电强度划分，比例分布情况如图7所示。其中国家机关办公建筑、一般办公建筑和综合建筑用电强度小于100kWh/m2的建筑超过60%，因此这3类建筑的平均能耗明显小于其余3类建筑。商场建筑和医疗卫生建筑用电强度大于200 kWh/m2的较多，接近30%，很大程度上由建筑功能需求导致，但同时也说明具有较大的节能潜力。相较2016年，国家机关办公建筑和综合建筑整体能耗强度略有下降，小于100kWh/m2的建筑增加了约4%。

根据《上海市主要类型建筑合理用能指南》提供的用能合理值核算方法，对2017年与能耗监测平台联网的公共建筑用电量情况进行分析与计算，主要类型建筑的建议年用电强度合理值如表2所示，这可为相关类型公共建筑动态对标提供一定的依据。

图7 2016～2017年主要类型建筑用电强度分布情况

表2 2017年与能耗监测平台联网的主要类型建筑建议年用电强度合理值

3.3 不同类型公共建筑分项用电情况

从主要类型建筑2017年分项用电占比看，照明与插座用电、空调用电为主要用电分项，各类型建筑这两项之和均超过70%，如图8所示。其中，空调用电占比最高的为医疗卫生建筑，这是由于其人员流动性和密度、室内空气质量要求导致的全年制冷采暖需求高于其他类型建筑。照明与插座用电占比较高的为办公建筑、商场建筑和综合建筑。办公类建筑主要由于除照明用电外，其办公设备插座用电也较多；商场类建筑主要由于营业环境需求，照明功率密度一般高于其他类型建筑。

图8 2017年主要类型建筑分项用电量占比情况

4 能耗监测数据的开发利用

基于能耗监测平台用能数据，上海市自2013年开始，每年发布上海市公共建筑能耗情况报告，报告在总结往年报告的社会反响及政府管理需求基础上，在架构和内容方面进行深化和扩容，提升了数据统计的深度与广度。且多角度多层面解读用能数据，进行用电及分项用电情况的专题分析，针对性地反映建筑用能特征，开展建筑用能与影响用能因素的联动分析，消除数据孤岛，发挥数据联动效应。

近年来，上海市能耗监测平台不断加强基于互联网的产品开发与应用。①设立门户网站（网址：www.shjzjn.org），搭建与全市公共建筑能耗监测相关的政策法规、标准规范、节能改造示范项目、信息公示、新闻动态等信息查询浏览及能耗监测平台多种数据报告下载的载体，为广大节能工作者和楼宇业主提供信息服务窗口；②发布“能耗在线”APP系列产品，分别面向楼宇用户（楼宇版）和市级主管部门（管理版），满足不同用户对公共建筑的节能管理需求，实现能耗监测平台实时数据共享、建筑能耗分析、情况报告查询等功能。

同时，能耗监测数据也为《上海市系列公共建筑合理用能指南》制定和修订提供数据基础，促进行业建筑用能对标和运行规范；促进公共建筑碳排放交易持续研究；通过开展基于监测数据的需求侧响应研究，分析能耗监测平台中公共建筑峰谷用电差异，摸清相应类型建筑高峰期用能特征，联合区级能耗监测平台，初步建立了公共建筑用能需求侧管理机制与操作方案。

5 结语

随着上海市公共建筑能耗监测平台数据不断扩大和完善，平台数据将逐渐由电力扩大到全能源品种，数据的价值将更加显现，通过深层的数据挖掘及信息化技术应用，可进一步做到建筑智能优化运行，除推进公共建筑节能工作外，还将带动区域性的智慧能源布局，使数据从微观到宏观领域都得到充分的利用。