2019年上海市公共建筑能耗监测平台能耗数据分析

支建杰 吴蔚沁 徐 强 冯 君 徐雯娴

1.上海市建筑科学研究院有限公司

2.上海市建筑建材业市场管理总站

0 引言

2019 年，上海市坚持以生态优先、绿色发展为导向，持续加强生态环境保护与改善。在加快生态文明建设与发展，践行创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，全面落实本市“十三五”建筑节能规划目标的同时，深入推进本市公共建筑节能发展，进一步加强本市公共建筑能耗监测与能效提升工作的监督管理，提升平台运行品质、持续创新平台数据的应用。利用多年积累的数据资源，着手开始研究建筑节能设计标准体系控制指标，由相对节能率向节能绝对值的转变，在发挥能耗大数据优势方面，又迈出了坚实一步。基于公共建筑能耗监测平台能耗数据，通过多维度的数据挖掘，从不同层面分析本市公共建筑用能特征，为广大行业人员提供数据参考。

1 上海市公共建筑能耗监测平台发展规模

至 2019 年12 月31 日，全市累计共有1 780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8 236.1 万 m2，其中国家机关办公建筑 206 栋，占监测总量的11.6%，覆盖建筑面积 399.6 万m2；大型公共建筑1 574 栋，占监测总量的88.4%，覆盖建筑面积7 836.5 万m2。按建筑功能分类统计情况如表1 所示。

年度新增联网量方面，2019 年，能耗监测平台新增联网建筑共计93 栋，建筑面积合计403 万m2。新增联网建筑中，办公建筑数量最多，达38栋；文化建筑增幅最大，增幅比达34.8%；其次是教育建筑和国家机关办公建筑，分别达到13.1%和12.0%；其它各类型建筑联网量增幅在0 ～7%之间不等。近两年，由于节能管理工作的不断推进，以及相关制度的完善，未联网的存量建筑在逐步减少，新建竣工建筑联网栋数在逐年增加。

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

2019 年，与能耗监测平台联网的公共建筑年总用电量约为82.9亿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，依然是用电消耗主力，四类建筑用电量占总量的86.1%。各类型建筑年总用电量占比如图1所示。

图1 2019年与能耗监测平台联网的建筑年用能量占比情况

表1 2019年与能耗监测平台联网的各类型公共建筑分布情况

2019 年与能耗监测平台联网的公共建筑逐月用电强度见图2。从图2 中可以发现建筑逐月用电强度变化情况与气温变化趋势相符，夏季随着气温不断升高，空调制冷需求逐渐增大，导致用电量也逐渐增加；冬季随着气温不断降低，空调采暖需求逐渐增大，导致用电量也逐渐增加。从图2 中还可以发现2019 年夏季平均温度低于2018 年同期，根据统计，2019 年夏季温度较常年偏低，因此夏季逐月能耗明显低于2018 年同期。2019 年梅雨时节长，高温日开始时间比往年晚，也导致夏季总体用能减少，由此说明两年内用电强度变化很大程度上与天气变化相关。

图2 2018-2019年与能耗监测平台联网的建筑逐月用电强度

2.2 历年用电强度变化情况

2019 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101 kWh/m2，较2018 年用电水平有明显下降。历年能耗监测平台建筑年用电强度与总用电量变化情况分析，见图3，公共建筑用电强度呈平缓波动势态，无明显增长趋势。

图3 2014-2019年能耗监测平台联网的建筑用电量变化情况

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月、2月、3月、12月为供热季，4月、5月、10月、11月为过渡季，6月、7月、8月、9月为制冷季进行分析。

2019 年与能耗监测平台联网的建筑供热季用电量为26.9亿kWh（32.7 kWh/ m2），过渡季用电量为 23.7 亿 kWh（28.8 kWh/ m2），制冷季用电量为32.3 亿kWh（39.3 kWh/ m2）。制冷季用电量最高，约为过渡季的 1.4 倍。2015-2019 年供热季、过渡季与制冷季单位面积平均用电量见图4。

图4 2015-2019年公共建筑供热季、过渡季、制冷季用电量情况

相较于2018 年同期情况，2019 年三个时段用电量均有所下降，其中制冷季单耗降低最为明显，下降了约9.5%，其余时段单耗水平较2018 年下降3%～5%，变化幅度较小。近几年，随着节能工作的推进，很多楼宇进行了节能改造，以照明系统与空调系统改造为主，改造效果也逐步显现。

2019 年与能耗监测平台联网的公共建筑主要用能分项，其在供热季、过渡季、制冷季的用电量情况见图5。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源供暖，因此，制冷耗电量多于供热，是供热耗电量的1.5倍。

图5 2019年公共建筑主要用能分项在供热季、过渡季、制冷季用电量

2019 年与能耗监测平台联网的主要类型公共建筑供热季、过渡季、制冷季用电强度情况见图6。所有类型的建筑在制冷季用电强度最高，过渡季用电强度与供热季差异较小的有旅游饭店建筑和商场建筑，主要由于旅游饭店建筑对室内舒适性要求较高、商场建筑人流密度较大等因素所致，从而需要将制冷及供热主机保持常年运行，过渡季采用全新风的情况较少。

图6 2019年主要类型公共建筑在供热季、过渡季、制冷季用电量情况

2.4 疫情下同期用电情况分析

2020 年，新冠疫情爆发，本文对疫情期间第一季度能耗及同期情况进行了分析。上海市从1月24日开始1级响应，严防国外输入病例，本地病例已经基本清零。在保障人民安全的前提下，社会各行业陆续复工复产。全市主要行业公共建筑（政府办公建筑、办公建筑、旅游饭店建筑、商场建筑）总体用能水平随着复工复产正在陆续恢复，由图7所示，出现了三个增长过程。在复工第一周，随着政府部门及部分企业复工，用能水平达到了第一个高峰，恢复到春节前的65%；复工后的第四周，在部分外企复工、商业逐步复苏、医院门诊恢复正常等多因素下，用能水平达到了第二个高峰，恢复到春节前的69%；在复工第八周，上海进入二级响应，用能水平迎来了第三次增长，恢复到了春节前的72%。

图7 全市主要行业公共建筑春节前一周至复工第八周每周日均用电强度

为了防控疫情传播，从2月开始，空调使用率下降，空调用能较1 月明显减少，随着3 月气候转暖，空调用能占比再度下降，为了能更好地分析复工情况，通过能耗监测数据，将空调用能也进行了单独统计，并按月与2019年同期用电情况进行了比较，见图8。从整体看，除政府办公建筑外，其它建筑用能水平较2019 年同期都有显著的下降，但随着社会经济的恢复，3 月非空调用电强度都较2 月有所提升，除旅游饭店建筑外，其它类的建筑3月的非空调用电强度均恢复到1 月的八成以上，说明复工复产在有序进行中。

图8 各行业公共建筑2020年1-3月和2019年同期月用电情况

3 主要类型公共建筑能耗情况分析

3.1 主要类型公共建筑历年能耗强度情况

过去5年的主要类型建筑用电强度变化情况见图9，总体变化趋势一定程度上和气温变化有关，5年中2017 年平均气温最高，2019 年平均夏季气温低于2018 年，因此主要类型建筑逐年用电强度呈缓慢增长趋势，到2017 年达到最高，而2018 年和2019年略有下降。

图9 2015-2019年主要类型公共建筑单位面积年平均用电量变化情况

3.2 主要类型公共建筑分项用电情况

从主要类型建筑2019 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%，见图10。其中，空调用电占比最高的为医疗卫生建筑，其原因是医院的人员流动性和密度及室内空气质量要求所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是办公建筑、商场建筑和办公类建筑，主要由于除照明用电外，其办公设备插座用电也较多；商场类建筑主要因营业环境需求，照明功率密度一般高于其他类型建筑。

图10 2019年主要类型建筑分项用电量占比情况

3.3 主要类型公共建筑峰谷用电情况

根据本市相关部门数据显示，2019年上海市最高用电负荷出现在7月末，取7月末温度最高的7月30 日进行峰谷用电情况分析，当日最高气温37 ℃。2019年7月30日与能耗监测平台联网的公共建筑峰时段用电总量与谷时段用电总量比值见表2，其中峰时段与谷时段按照工商业用电两部制夏季计算。经统计，各类公共建筑峰谷比与2018年基本相近，全市平均峰谷比与2018年相同，全市公共建筑当日总体用电量峰值在10:00-11:00，谷值在3:00- 4:00。办公建筑、商场建筑、综合建筑峰谷比相对较大，均大于3，并且高于联网建筑平均值，削峰潜力大于其他类型建筑，这与其间歇性运行模式有关；而旅游饭店建筑与医疗卫生建筑往往全部或部分处于24 小时不间断运行，峰谷比较小。同时所有建筑谷时均出现在凌晨时段，从而可通过储电、冰蓄冷等储能技术将日间用电转换到夜间，达到削峰填谷的作用。

表2 2019年7月30日与能耗监测平台联网的公共建筑峰谷比情况

各主要类型公共建筑2019年7月30日逐时标准化用电曲线见图11。由图11可见，各类型建筑主要设备开机时间较为接近，在7:00-9:00之间，而由于运行模式不同，主要设备关机时间相差较大。各类型建筑用能高峰持续时间一般在8- 9 个小时，旅游饭店建筑由于其营业特性，高峰持续时间较长，达12个小时。

图11 2019年7月30日各主要类型公共建筑逐时标准化用电曲线

4 数据应用与展望

2019 年，以“提升平台运行品质，创新平台数据应用”为工作指导思想，深入开展基于数据驱动的技术创新、专项研发及数据应用，帮助广大建筑业主和行业管理人员，持续提高公共建筑节能管理水平。开展了上海市“公共建筑用能限额对象分类及指标研究”、“公共建筑用能限额计算方法与模型研究”等市级专项前沿课题研究。完善全市公共建筑合理用能指南标准体系，开展《商务办公建筑合理用能指南》编制研究并立项。

开展了既有公共建筑能耗监测平台“十四五”发展规划前期研究，在总结本市“十三五”期间能耗监测平台发展成果基础上，对标国内外最高标准，进一步深化能耗监测平台面向不同层级的功能和作用，开展未来五年的工作规划和保障措施预研究，初步提出建设面向精品楼宇的能源与环境智能云服务平台、制定推广商业建筑需求侧虚拟电厂应用的制度及建立公共建筑能耗强制性对标及能耗信息公示制度等规划内容，夯实能耗监测平台成果，指导本市公共建筑能效提升。

5 结语

近年来，从国家到地方，节能减排降耗的政策力度和广度前所未有，“节能、智慧、健康、舒适”的可持续建筑发展理念及技术应用深入人心。面向未来，我们将把建筑能源数据资源的管理上升到“数据治理”的高度，不仅关注数据的共享，更要从数据的产生、归集，覆盖到交换、应用的全过程、全链条，基本形成规范、开放的“大数据服务生态体系”。