余 鹏,罗运有,刘 畅,廖买利
(广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500)
截至2020年,我国共有公共机构158.6万家,能源消费总量为1.64亿t标准煤,用水总量106.97亿m3,单位建筑面积能耗18.48 kg标准煤/m2,人均综合能耗329.56 kg标准煤/人,人均用水量21.53 m3/人[1]。为降低公共机构能耗,《中华人民共和国节约能源法》[2]、《公共机构节能条例》[3]、《“十三五”节能减排综合工作方案》[4]等法规要求县级以上公共机构管理部门根据不同行业、不同系统公共机构能源消耗综合水平和特点,制定能源消耗限额,逐步实施能源消耗限额管理。《关于推进公共机构节约能源资源促进生态文明建设的实施意见》[5]等文件中明确要求公共机构应当在能源消耗定额范围内使用能源,加强能源消耗支出管理。为推进各地区公共机构能耗定额管理工作,国家机关事务管理局于2019年1月发布了《公共机构能耗定额标准编制和应用指南(试行)》[6],要求各省(区、市)公共机构节能管理部门依据能耗统计数据,组织编制本地区公共机构能耗定额标准,并将广东省与天津市、山东省、江西省、宁夏回族自治区等5个省(区、市)列为开展能耗定额编制管理的试点。
广东省现有公共机构4万多家,为贯彻落实国家公共机构节能政策,广东省结合当地的实际情况也相继发布了《广东省节能减排“十三五”规划》[7]、《广东省公共机构节能办法》[8]、《广东省公共机构节约能源资源“十三五”规划》[9]等法律法规,对广东省公共机构节约能源资源工作提出了更具体、明确的要求。为不断推动节能降碳工作的开展,广东省已发布《公共建筑能耗限额编制方法:DBJ/T 15-108—2015》[10-11],标准用限额水平法和排序法对公共建筑限额进行确定;广东省大力支持绿色施工,目前发布了一系列政策文件,以创造一种和谐共生,高效资源利用和环境保护的施工体系[12]。为深化广东省公共机构节能工作,广东省公共机构节能主管部门于2018年率先启动了能源消耗限额标准的编制工作,由广东省市场监督管理局下达了广东省标准《公共机构能源资源消耗限额》(以下简称《标准》)的编制任务。
《标准》适用于广东省所辖范围内的公共机构,主要内容包括公共机构能源资源消耗数据统计方法、各类公共机构能源资源消耗指标、指标的计算及修正方法。
目前,公共机构节能评价工作主要依据每年度公共机构能耗同比下降百分比,但对于节能工作已经较完善的公共机构,用能耗下降率来衡量节能工作效果显然不适用。本《标准》根据广东省公共机构的现有能耗数据,分别制定了广东省各地区、各类型公共机构能源资源消耗的约束值、基准值和引导值,统一了广东省公共机构用能强度评价指标,为公共机构开展能效对标提供了标准依据,有利于主管部门加强分类指导,实施分类管理和节能考核,并制定针对性强的节能政策,推动高能耗公共机构开展节能改造,实现公共机构能源资源消费强度控制,加快公共机构碳达峰。
《标准》对广东省公共机构进行一级分类和二级分类,其中一级分类中将公共机构分为党政机关类、教育类、医疗卫生类、场馆类、监狱类、社会福利类和其它类等7类公共机构。
《标准》根据国管局印发的《公共机构能耗定额标准编制和应用指南(试行)》[7]要求,按照公共机构的业务特点和用能规律,初步分为党政机关类、教育类、医疗卫生类、场馆类和其他类等5类公共机构。考虑到监狱与党政机关的业务特点和用能规律不同,监狱除办公区域外,还有监狱宿舍、工厂和食堂等重点用能区域,工厂和监狱宿舍都是能耗非常大的区域,其用能时间和用能特征与普通党政机关有较大差别,导致监狱的能耗水平与党政机关的能耗水平差异较大,因此将监狱类公共机构从党政机关类公共机构中分离出来,单独作为一类公共机构给定能源资源消耗指标。此外,福利院、养老院、孤儿院、休养所、康复中心等社会福利机构的用能人数较多,且除了办公区域以外,还包含住宿的生活区,生活区包括空调系统、照明系统和生活热水系统等主要用能系统,导致生活区的能耗和水耗量会比较高。社会福利机构与其它事业单位的能源资源结构和能耗水平存在较大的差异,因此将其单独作为一类公共机构给定能源资源消耗指标。
在同一类公共机构中,由于经济发展水平、气候差异、建筑规模大小、机构等级规模、功能形式等方面存在差异,会导致同一类公共机构的用能水平差异较大。因此,考虑能源资源消耗指标的公平性和可操作性,《标准》对同类型公共机构根据实际情况对党政机关类、教育类、医疗卫生类、场馆类公共机构进行了二级分类。具体情况如下:
⑴党政机关类公共机构:结合广东省各地经济水平及气候差异,对广东省21个地市分别制定限额指标,然后对指标相近的地市进行合并归类,最后划分为Ⅰ类地区、Ⅱ类地区和Ⅲ类地区等三类地区。其中,广州市、深圳市、佛山市的能耗指标明显高于其它地区,均在100 kWh/(m2·a)以上,合并划分为Ⅰ类地区;珠海市、惠州市、东莞市、中山市的能耗指标为75~90 kWh/(m2·a)范围内,合并归为Ⅱ类地区;江门市、肇庆市、汕头市、湛江市和清远市的能耗指标为60~70 kWh/(m2·a)范围内,合并为Ⅲ类地区;汕尾市、潮州市等其余地市的能耗指标为60 kWh/(m2·a)以下,合并为Ⅳ类地区,根据专家意见综合考虑,Ⅳ类地区经济发展水平相对落后,必须为其考虑一定的经济发展空间,将Ⅳ类地区的能耗指标参照Ⅲ类地区的能耗标准执行,统一合并为Ⅲ类地区。因此,党政机关类公共机构的二级分类最后划分为Ⅰ类地区、Ⅱ类地区、Ⅲ类地区。
⑵教育类公共机构:根据不同教育阶段及各阶段的用能特点进行二级分类,划分为高等学校、职业学校、中小学、幼儿园和其他。
⑶医疗卫生类公共机构:参照《医院分级管理标准》对医院进行二级分类,划分为一级医院、二级医院、三级医院和其他。
⑷场馆类公共机构:根据场馆使用功能进行二级分类,划分为科技馆、文化馆、博物馆、图书馆、体育馆和其它。
《标准》的能耗指标主要基于广东省约4.7万家公共机构2015年、2016年和2017年连续3年的能源资源消耗统计数据作为分析样本数据,并使用2018年和2019年的统计数据进行校验。为确保样本的可靠性和科学性,样本的选取需经过初步筛选、稳定性检验和数据显著性检验,最终形成有效样本。
1.3.1 初步筛选
对能耗统计样本进行初步分析,部分样本的建筑面积、用能人数、能耗等关键数据缺失,导致能耗指标无法计算,因此将该部分样本数据视为无效样本,从统计样本中剔除。
1.3.2 稳定性检验
公共机构的能耗统计样本的数量大,离散性强,采用稳定性检验确保样本公共机构在数据采集期具有稳定的能耗和水耗水平,防止因使用功能、使用强度发生较大变化或其它因素造成的能耗数据异常对样本准确性产生影响,对不符合样本稳定性的数据进行复核和剔除,确保样本数据能真实反映公共机构的能耗水平。
稳定性检验是针对同一公共机构不同年份的能耗指标进行检验,保证每年的能耗指标波动在可接受的范围内,减小不稳定因数的影响。在研究过程中,参照文献[10],稳定性水平β按15%进行稳定性检验,判定样本数据的稳定性,剔除不稳定样本。样本稳定性检验的具体步骤流程如图1所示。
图1 样本数据稳定性检验流程Fig.1 Flow Chart of Stability Test of Sample
1.3.3 数据显著性检验
对于同一类别的公共机构,用能规律和特点理应类似,其能耗指标也应在一个大致范围内。采用显著性检验方法对样本的偏离程度进行分析,当某机构的能耗与同类公共机构的平均能耗水平相差甚远时,应将离群的样本数据剔除,否则影响样本整体数据的准确性。
参照文献[10]对公共机构样本进行显著性检验,由于每类公共机构样本数量均大于10,因此显著性检验采用PauTa准则进行检验,检验样本个体的数据是否离群,剔除离群样本。
1.4.1 能源资源消耗指标确定方法
通过上述的筛选得到有效样本后,参照文献[10]采用统计限额法确定能耗限额值,分别对各类型公共机构的有效样本进行正态性检验,若样本的频数分布在显著性水平为0.05的情况下符合正态分布规律,则用限额水平法计算能源资源消耗指标限额值;若样本不符合正态分布规律,则采用排序法计算能源资源消耗指标限额值,具体流程如图2所示。
图2 正态性检验流程Fig.2 Flow Chart of Normality Test
采用限额水平法时,先根据限额值计算公式式⑴计算出限额水平0.2~0.8对应的能耗限额值,并汇总形成能耗限额水平表,再根据限额水平确定指标限额值。
式中:V为统计样本平均值;S为统计样本标准差;Zσ为累积概率为(1-σ)时所对应的标准正态分布概率密度值;σ为限额水平。
采用排序法时,先将样本数据按照从大到小的顺序进行排序,得到一个有序数列,分别计算限额水平0.2~0.8对应的限额值,汇总形成限额水平表,再根据限额水平确定指标限额值。
1.4.2 能源资源消耗指标限额等级划分
按照国管局印发的《公共机构能耗定额标准编制和应用指南(试行)》[6],《标准》对各类公共机构的单位建筑面积能耗指标、人均综合能耗指标、人均水耗指标设定了约束值、基准值和引导值等3个限额等级。
⑴约束值是允许上限值,限额水平Ki取0.2。约束值是实现公共机构正常运行所允许的能耗或水耗指标上限值,即目前有80%的公共机构能够达到的指标水平。
⑵基准值是中等水平值,限额水平Ki取0.5。在保证公共机构正常运行前提下,采取一定的节能或节水措施后而较好达到的能耗或水耗水平值,即目前有50%的公共机构能够达到的指标水平。
⑶引导值为期望目标值,限额水平Ki取0.8。在保证公共机构正常运行的前提下,综合采取多种节能或节水措施,为实现更高的节能或节水效果所期望达到的能耗指标或水耗指标目标值,即目前只有20%的公共机构能够达到的指标水平。
1.4.3 能源资源消耗指标值确定
根据上述方法获得限额水平表后,再根据限额水平,确定各级指标值。为方便《标准》推广使用,按0或5进行数值取整,确定能源资源消耗指标限额值。以三级医院单位建筑面积能耗指标确定为例,三级医院数据有效样本符合正态分布,采用限额水平法编制能耗限额水平表,如表1所示。然后,通过对照限额水平表查询得到限额水平为0.8、0.5、0.2对应的限额值,在按0或5进行对查询到的数值取整,得到最终的能耗指标限额值,如表2所示。
表1 三级医院单位建筑面积能耗限额水平Tab.1 Energy Consumption of Per Unit Construction Area Quota in Tertiary Hospital(k Wh·m-2·a-1)
表2 三级医院单位建筑面积能耗指标限额值Tab.2 Energy Consumption of Per Unit Construction Area Quota Value in Tertiary Hospital(k Wh·m-2·a-1)
《标准》对公共机构能耗统计的边界做了详细明确的规定,对于一些符合《标准》规定的能耗,可不计入公共机构能耗,如对外出租区域的能耗等。统计能耗时,应注意能耗统计范围和建筑面积统计范围的一致性,即不计入公共机构能耗范畴的区域,其建筑面积也应不计入。
由于公共机构实际使用情况千差万别,有些公共机构的使用强度与平均水平偏差较大。对于这类公共机构,本《标准》给出了根据公共机构的实际使用强度进行能耗指标实测值修正的方法,如根据党政机关的年运行时间或人均建筑面积、医疗卫生机构的病床使用率、教育机构的住宿率、场馆展区(展厅)的人员密度进行修正。使用本标准时,可根据《标准》的相关规定对其能耗指标实测值进行修正,再以修正后的数值与《标准》第5章规定的能耗指标约束值、基准值、引导值进行对标比较。
《标准》明确了能源资源消耗统计的方法、各类公共机构的能耗指标值、能耗指标计算及修正方法,为公共机构开展能效对标提供了标准依据。公共机构能够通过能效对标,了解自身的能耗水平,促进能耗高的公共机构开展节能改造,降低能耗。
《标准》是公共机构节约能源资源标准体系的重要组成部分,公共机构主管部门通过强化标准应用,开展对标达标行动,提高标准的规范和引领效能,实施公共机构实行能耗定额管理,实现公共机构能源资源消费总量和强度双控管理,为广东省完成《公共机构能源资源“十四五”规划》目标提供有力的标准支撑,有助于公共机构“碳达峰、碳中和”目标的达成。