2020年上海市公共建筑能耗监测平台能耗数据分析

吴蔚沁徐强冯君徐雯娴支建杰

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

党的“十九大”明确指出，中国特色社会主义进入新时代，要坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，加快实施创新驱动发展、可持续发展战略，大力提升发展质量和效益。我国已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，推动经济社会发展全面绿色转型。《上海市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中明确提出，实施能源消费总量和强度双控，确保在2025年前实现碳排放达峰[1]。2020年，上海市进一步加强了公共建筑能耗监测与能效提升工作的监督管理，不断提升能耗监测平台运行品质、创新平台数据应用，持续推动上海市公共建筑节能发展。

本文基于上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台（以下简称“能耗监测平台”）数据，从不同角度分析上海市公共建筑用能现状和发展变化趋势，为楼宇节能、机构研究、政府决策提供有价值的参考依据。

1 上海市能耗监测平台发展规模

至2020年12月31日，上海市累计共有2 017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9 208.3万m2，其中国家机关办公建筑200栋，占监测总量的9.9%，覆盖建筑面积369.2万m2；大型公共建筑1 817栋，占监测总量的90.1%，覆盖建筑面积8 839.1万m2。按建筑功能分类统计情况如表1所示。

表1 2020年与能耗监测平台联网的各类型公共建筑分布情况

“十三五”期间，能耗监测平台新增联网建筑共计729栋，新增建筑面积近3 500万m2，大型公共建筑单体平均面积约为4.6万m2。

2 上海市公共建筑能耗总体情况分析

2020年，与能耗监测平台联网的公共建筑年总用电量约为85.5亿kWh，按《上海市温室气体排放核算与报告指南（试行）》（SH/MRV-001-2012）中电力排放因子7.88 t CO2/104kWh计算[2]，折合碳排放量约673.7万t CO2。按不同类型建筑分别统计，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82.3%。各类型建筑年总用电量占比如图1所示。

图1 2020年与能耗监测平台联网的建筑年用电量占比情况

2020年与能耗监测平台联网的公共建筑逐月用电强度如图2所示。通过与2019年同期数据进行对比分析可以发现两个特点：一是两年的建筑逐月用电强度变化情况与气温变化趋势相符，如2020年8月平均温度高于2019年同期，对应8月能耗明显高于同期，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，同时冬季随着气温不断降低，空调采暖需求逐渐增大，用电量也逐渐增加；二是受疫情期间建筑内运行时长缩短及人流减少等因素影响，2020年1-4月份的建筑能耗情况明显低于2019年同期，但随着国内复工复产的推进以及疫情得到有效控制，5月份开始，能耗水平有了明显增长，基本恢复至上年同期相近水平。

图2 2019-2020年与能耗监测平台联网的建筑逐月用电强度

根据上海市气候变化规律及生活用能习惯，本文设定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。

2020年与能耗监测平台联网的建筑供热季用电量为24.4亿kWh（26.5 kWh/m2），过渡季用电量为24.0亿kWh（26.1 kWh/m2），制冷季用电量为37.0亿kWh（40.2 kWh/m2），制冷季用电量最高，约为过渡季的1.5倍，而供热季用电与过渡季用电基本持平。经综合分析，与供热季正值疫情暴发期，大量公共建筑停止运营或关闭空调系统有关，导致2020年制热季用电量明显偏低（见图3）。

图3 2020年公共建筑供热季、过渡季、制冷季用电量情况

各主要用能分项在供热季、过渡季、制冷季用电量情况如图4所示。从图中可以看出以下两个特点：一是空调分项用电量在三个工况季的变化明显，体现了空调用电的季节性；二是动力用电、特殊用电分项在三个工况季的用电量基本保持不变，全年用电量也比较稳定，体现了这些分项用电的非季节性。照明与插座用电在供热与制冷季略高于过渡季，这是由于实际工程中，仍存在部分空调末端插座能耗被计入照明插座分项中的现象。

图4 2020年公共建筑主要用能分项在供热季、过渡季、制冷季用电量情况

3 主要类型公共建筑能耗情况分析

3.1 用电强度情况

2020年，与能耗监测平台联网的各类公共建筑逐月用电强度如表2所示，年度用电强度情况如图5所示。文化建筑、体育建筑和其它建筑因上传数据样本量有限，用电量数据仅供参考。从图表中可以看出，医疗卫生建筑和商场建筑用电强度明显高于其余类型公共建筑，这与其服务量有一定关系，两者都具有大人流量的特性。

表2 2020年与能耗监测平台联网的各类型建筑逐月用电强度

图5 2020年与能耗监测平台联网的各类型公共建筑年用电强度情况

2020年主要类型公共建筑在供热季、过渡季、制冷季的用电强度如图6所示。从图中可以看出，所有类型建筑均表现出制冷季用电强度最高的特征。就供热季和过渡季而言，国家机关办公建筑在供热季的用能强度明显高于过渡季，与疫情期间，政府部门仍正常运作息息相关，其它类型建筑供热季用电强度与过渡季基本持平甚至略低于过渡季，除去疫情影响外，也与部分建筑冬季采用燃气等非电能源采暖有关。

图6 2020年主要类型公共建筑在供热季、过渡季、制冷季用电量情况

3.2 分项用电情况

主要类型建筑2020年分项用电占比情况如图7所示，可以发现照明与插座用电、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%。其中，空调用电占比最高的为医疗卫生建筑，这是由于其人员流密度、室内空气质量要求所导致的全年制冷采暖需求高于其它类型建筑。照明与插座用电占比较高的为办公建筑、商场建筑，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它类型建筑。

图7 2020年主要类型建筑分项用电量占比情况

3.3 工作日与节假日用电情况

在2020年制冷季、过渡季、供暖季中分别选取一个自然月，计算典型类型建筑工作日与节假日单位面积日平均用电量，并计算两者之间的差异率，如表3所示。国家机关办公建筑与办公建筑工作日用电量大于节假日，且差异较大，尤其在需要开空调的制冷季及供暖季，差异率可在60%~90%，体现了办公类建筑的用电周期性。旅游饭店建筑、商场建筑工作日与节假日用电量差异较小，体现了商业建筑的连续营业特性。医疗卫生建筑工作日用电量略多于非工作日，但相比于办公建筑，其差异率明显较小，且在不同季节差异率基本一致，反映了医疗类建筑运营的特殊性，节假日仍有部分区域持续运营（如急诊、病房、周六门诊等）。

表3 2020年工作日与节假日主要类型建筑用电量差异情况

3.4 峰谷用电情况

根据相关报道，2020年全上海市最高用电负荷为3 311万kW，出现在8月14日12∶45[3]，因此取该日逐时用电数据进行峰谷用电情况分析。2020年8月14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如表4所示。主要类型公共建筑峰时、谷时、平时用电量情况如图8所示。从图表可以看出，商场建筑谷时用电量占比最少，因此峰谷比最高，说明其具有较强的削峰填谷潜力。旅游饭店建筑、医疗卫生建筑峰时、谷时、平时用电量较为均衡，与其24 h运营特性有关。根据能耗监测数据可以发现，公共建筑低谷用电均出现在凌晨时段，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。

图8 2020年8月14日主要类型公共建筑峰时、谷时、平时用电量占比

表4 2020年8月14日与能耗监测平台联网的公共建筑峰谷比情况

4 “十三五”期间公共建筑能耗情况分析

“十三五”期间能耗监测平台联网建筑的年总用电量与用电强度变化情况体现出两个特点：一是2020年全年的用电强度即单位面积用电量受疫情影响，单位面积年平均用电量为93 kWh/m2，虽不具有代表性，但呈下降趋势，仍符合近三年公共建筑用电强度下降的预期，如图9所示；二是由于联网建筑总量不断增加，公共建筑用电总量逐年递增，但用电强度呈平缓波动态势，无明显的增长趋势，这与上海市在能耗监测、能源审计、节能改造、能效提升等监管工作的持续推进以及广大楼宇业主节能意识的提高不无关系。

图9 2016-2020年与能耗监测平台联网的建筑历年用电量变化情况

“十三五”期间，主要类型建筑用电强度变化情况如图10所示。除2020年因为疫情影响导致用电情况有异，其它几年用电强度主要受气温影响出现波动，但总体无明显增长趋势，说明“十三五”期间，各主要类型公共建筑单耗均得到了较有效的控制。

图10 2016-2020年主要类型建筑单位面积年平均用电量变化情况

5 能耗监测平台未来发展与展望

能耗监测平台自2010年开始建设以来，已历时10年，累积了大量公共建筑运行能耗数据，并持续深入地开展基于数据驱动的技术创新、专项研发及应用研究，在推进上海市公共建筑节能工作中发挥了重要作用。未来，在“一网统管”的大背景下，结合建筑节能和绿色建筑管理需求以及数字化转型发展方向，能耗监测平台需要进一步升级改造。在上海市建筑能耗数据实时采集与高度整合的基础上，精准识别公共建筑能效提升、建筑碳排放全过程监管、城市能源安全保障、楼宇精细化运行管理的细分需求，深入挖掘多维度、多层次能耗数据的潜在价值，引入先进可靠、安全适用的新一代信息技术，对能耗监测平台实施技术架构、功能、界面的全面升级改造，建成服务功能更强、用户体验更优、数据应用更智能、开发技术自主可控的建筑能耗监测新平台，为城市绿色可持续发展提供重要的技术支撑。