上海市建筑科學(xué)研究院 徐 強(qiáng) 邱喜蘭

同濟(jì)大學(xué)莊智

上海市建筑用能中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略研究

上海市建筑科學(xué)研究院 徐 強(qiáng) 邱喜蘭

同濟(jì)大學(xué)莊智

對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑用能發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了調(diào)研分析，包括建筑用能比例與各類(lèi)建筑類(lèi)型的用能強(qiáng)度；并對(duì)上海市目前民用建筑能耗現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后通過(guò)影響因素分析方法對(duì)上海市中長(zhǎng)期建筑用能趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判，采用多種預(yù)測(cè)方法對(duì)2030年上海市建筑用能需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，進(jìn)而提出了中長(zhǎng)期發(fā)展控制目標(biāo)，以及對(duì)應(yīng)的措施建議。

建筑用能；中長(zhǎng)期；需求預(yù)測(cè)；戰(zhàn)略研究

上海是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)中心，也是能源短缺的城市。隨著城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，近幾年來(lái)建筑能耗以每年約10%的速度遞增。隨著生活水平提升需求的釋放，建筑用能增速趨勢(shì)顯現(xiàn)，這將對(duì)本市建筑用能供需帶來(lái)進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。

1 國(guó)內(nèi)外建筑用能發(fā)展經(jīng)驗(yàn)與趨勢(shì)

（1）國(guó)外建筑用能比例現(xiàn)狀

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去20年間，建筑部門(mén)一次能源的消耗增長(zhǎng)了49%，CO2排放量增長(zhǎng)了43%，年平均增長(zhǎng)率分別為2%和1.8%。并且這一增長(zhǎng)趨勢(shì)將在未來(lái)隨著人口和GDP的增長(zhǎng)呈現(xiàn)持續(xù)狀態(tài)。

2010年我國(guó)、印度、巴西、英國(guó)、美國(guó)、日本及俄羅斯等國(guó)家建筑用能和總能耗構(gòu)成比較如圖1所示，從圖中可看出，發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗占比一般在30%-35%(不含施工)，發(fā)展中國(guó)家一般在25%。

（2）國(guó)內(nèi)外建筑用能水平比較分析

美國(guó)2003不同建筑年平均建筑用能強(qiáng)度數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1 美國(guó)不同建筑年平均建筑用能強(qiáng)度kWh·（m2·a）-1

圖1 各國(guó)建筑能耗占總能耗比重（含采暖，不含施工期間）

圖2 東京、北京、上海公共建筑平均能耗水平

圖3上海市2000-2010年建筑面積逐年增量變化情況

圖2 為日本東京、我國(guó)上海北京公共建筑平均能耗，東京為1500-3000MJ/(m2·a)，相當(dāng)于每年消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤約140-280kg/m2，北京上海為500-1000MJ/(m2·a)，是東京能耗的1/2-1/3，是美國(guó)的約1/5。

2 上海市民用建筑能耗現(xiàn)狀

（1）建筑規(guī)模發(fā)展現(xiàn)狀

上海近10年建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建筑規(guī)?？焖贁U(kuò)大，平均增長(zhǎng)率可達(dá)10.7%。2010年本市城鎮(zhèn)民用建筑總面積達(dá)到73414萬(wàn)m2，其中，居住建筑占到72%，公共建筑占到28%。圖3為上海市2000～2010年建筑面積增量變化情況。

（2）建筑用能發(fā)展現(xiàn)狀

圖4所示2000-2010年上海市建筑能耗逐年變化情況。從圖中可以看出，全市民用建筑總能耗（包括建筑運(yùn)行能耗和建筑施工能耗）從2000年的965萬(wàn)t標(biāo)煤增加到2010年的2085萬(wàn)t標(biāo)煤，增幅高達(dá)1倍多。

如此迅速的增速產(chǎn)生的原因一方面在于建筑面積逐年增加；另一方面，單位面積能耗指標(biāo)整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著城市建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展和居住條件的改善，未來(lái)建筑能耗仍呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

通過(guò)對(duì)上海建筑能耗現(xiàn)狀的分析發(fā)現(xiàn)，2000-2010年上海建筑能耗的年均增速達(dá)到8.0%，高于同期上海能源消費(fèi)總量7.4%的年均增速。建筑能耗的增長(zhǎng)已經(jīng)成為拉動(dòng)上海能耗增長(zhǎng)的主要因素。建筑能耗在社會(huì)總能耗中所占的比重越來(lái)越高，從2000年的17.5%上升到2010年的18.6%。

圖4 上海市2000-2010年建筑能耗占比逐年變化情況

圖5 上海市2000-2010年人均居住建筑面積逐年變化情況

3 上海市民用建筑用能趨勢(shì)分析

3.1 建筑用能影響因素分析

（1）建筑規(guī)模的影響

建筑規(guī)模的上升是導(dǎo)致上海建筑能耗上升的最主要因素。由全市近10年的建筑規(guī)模發(fā)展統(tǒng)計(jì)可得，居住建筑面積以每年（2500-3000）萬(wàn)m2的速度增加（見(jiàn)圖5），公共建筑面積以每年（800-1500）萬(wàn)m2的速度增加。建筑規(guī)模上升的主要?jiǎng)右騺?lái)自兩方面，一是城市人口的上升；二是人均建筑面積的增加。2010年，上海的人均居住建筑面積達(dá)到了23.2m2/人。

（2）消費(fèi)觀念和生活模式的影響

新建多層居住設(shè)置電梯，安裝中央空調(diào)等，使人的生活越來(lái)越依賴(lài)能耗設(shè)備，這在客觀上使居民生活用能增加。而公共建筑中的這種能耗消費(fèi)模式也在潛移默化中逐漸改變?nèi)藗兊南M(fèi)理念，進(jìn)而影響家庭用能模式。

（4）政策環(huán)境的影響

過(guò)去幾年，上海逐漸加大建筑節(jié)能政策，系列地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和管理制度對(duì)建筑用能的節(jié)約起到了一定促進(jìn)作用。但目前的管理政策與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)都是在建筑建設(shè)前期進(jìn)行管理與控制，而對(duì)建筑后期運(yùn)營(yíng)階段的實(shí)際效果與運(yùn)行模式仍缺乏有效的監(jiān)控措施，而建筑運(yùn)行能耗是建筑全生命周期內(nèi)最主要的能耗。

3.2 建筑用能需求預(yù)測(cè)分析

本課題組分別采用多種需求預(yù)測(cè)分析方法對(duì)上海市中長(zhǎng)期建筑用能需求進(jìn)行分析，以此判斷中長(zhǎng)期建筑用能的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2.1 建筑能耗趨勢(shì)外推法

方法原理：基于上海市2000～2010年的建筑能耗發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行建筑能耗預(yù)測(cè)。

數(shù)學(xué)方法：指數(shù)平滑法，該方法利用時(shí)間序列的歷史數(shù)據(jù)的加權(quán)平均數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的值，通過(guò)權(quán)數(shù)的大小體現(xiàn)事物發(fā)展中不同時(shí)期與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系的緊密程度。

預(yù)測(cè)結(jié)果：基于此方法，預(yù)測(cè)上海市建筑能耗到2030年其能耗將達(dá)到8190萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3.2.2 建筑能耗因素分析法

方法原理：一個(gè)國(guó)家或地區(qū)能源消耗是由建筑行業(yè)能源消耗與經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、人口總量、生活水平、技術(shù)水平等多種因素共同決定的?；跉v年數(shù)據(jù)，分析建筑能耗與各因素之間的關(guān)系，建立建筑能耗模型來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

數(shù)學(xué)方法：多元線性回歸預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)結(jié)果：基于此方法，預(yù)測(cè)上海市建筑能耗到2030年其能耗將達(dá)到5677萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3.2.3 建筑用能強(qiáng)度分析法

方法原理：基于建筑規(guī)模和單位面積能耗歷年數(shù)據(jù)和發(fā)展規(guī)律來(lái)進(jìn)行城鎮(zhèn)民用建筑使用用能預(yù)測(cè)；根據(jù)新增建筑規(guī)模及單位建筑面積施工能耗進(jìn)行施工能耗預(yù)測(cè)；根據(jù)農(nóng)村人口數(shù)量及人均耗能量進(jìn)行農(nóng)村生活用能預(yù)測(cè)。

并結(jié)合政策環(huán)境的影響因素，根據(jù)對(duì)建筑用能的控制力度強(qiáng)弱的差異采用多情景分析，分別制定常態(tài)發(fā)展情景、適當(dāng)干預(yù)情景、強(qiáng)化干預(yù)情景3種情景。

（1）常態(tài)發(fā)展（不干預(yù)）情景至2030年上海居民的生活用能呈持續(xù)剛性增長(zhǎng)，不對(duì)建筑用能實(shí)施措施控制。城市就業(yè)人口的增加，樓宇經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共建筑服務(wù)水平的提高，商業(yè)建筑用能均呈持續(xù)剛性增長(zhǎng)，同時(shí)考慮到上海目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與國(guó)外大都市的差距很小，認(rèn)為公共建筑用能水平在短期時(shí)間內(nèi)還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，但至2025年增加趨于緩和。這樣，結(jié)合建筑規(guī)模和單位面積能耗水平可以預(yù)測(cè)出城鎮(zhèn)民用建筑運(yùn)行能耗。

基于常態(tài)發(fā)展情景建筑能耗預(yù)測(cè)結(jié)果，2030年上海市建筑能耗的4800萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤左右。

（2）適當(dāng)干預(yù)情景假定上海建筑規(guī)模的變化、施工規(guī)模及農(nóng)業(yè)人口預(yù)測(cè)與常態(tài)情景相同，但是單位建筑面積的能源利用效率提高及農(nóng)村人均耗能量降低。即對(duì)新建建筑、既有建筑、建筑施工、農(nóng)村建筑等各領(lǐng)域?qū)嵤┙ㄖ?jié)能干預(yù)，通過(guò)系列措施來(lái)實(shí)現(xiàn)提升用能水平。

基于適當(dāng)干預(yù)情景能耗預(yù)測(cè)結(jié)果，2030年上海市建筑能耗約4400萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

（3）強(qiáng)化干預(yù)情景在適當(dāng)干預(yù)情景的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步加大在新建建筑節(jié)能、既有建筑改造、強(qiáng)化建筑施工節(jié)能降耗及農(nóng)村生活節(jié)能等方面的執(zhí)行力度。

基于強(qiáng)化干預(yù)情景建筑能耗預(yù)測(cè)結(jié)果，2030年上海市建筑能耗約4000萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

上海市建筑節(jié)能耗預(yù)測(cè)結(jié)果比較見(jiàn)表2。

表2 上海市建筑能耗預(yù)測(cè)結(jié)果比較萬(wàn)t標(biāo)煤

4 建筑節(jié)能中長(zhǎng)期發(fā)展控制目標(biāo)

根據(jù)以上對(duì)上海未來(lái)15年內(nèi)建筑用能需求的分析預(yù)測(cè)，課題組匯總各種預(yù)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合過(guò)去幾年內(nèi)建筑節(jié)能成果情況，提出上海建筑用能中長(zhǎng)期合理控制目標(biāo)為至2030年上海建筑能耗絕對(duì)值為4500萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

5 措施建議

（1）健全法律法規(guī)提升法制保障

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)法律法規(guī)、政策制度等系統(tǒng)體系建設(shè)，完善現(xiàn)有的政策法規(guī)，對(duì)建筑全生命周期中各過(guò)程環(huán)節(jié)以及建筑節(jié)能相關(guān)領(lǐng)域?qū)嵤┍O(jiān)督與管制，強(qiáng)化法規(guī)的剛性約束力，為建筑節(jié)能管理工作提供法律保障與執(zhí)法依據(jù)。

（2）完善財(cái)稅制度構(gòu)建引逼機(jī)制

構(gòu)建建筑節(jié)能領(lǐng)域內(nèi)的財(cái)稅制度，實(shí)施財(cái)政支持、稅務(wù)引導(dǎo)、費(fèi)用調(diào)節(jié)制度，強(qiáng)化政策調(diào)控力度，發(fā)揮財(cái)政杠桿作用，完善激勵(lì)約束機(jī)制。

（3）完善組織機(jī)制健全管理體制

依據(jù)建筑節(jié)能工作橫縱交錯(cuò)特性，進(jìn)一步完善建筑節(jié)能管理組織機(jī)構(gòu)體系，形成決策與實(shí)施機(jī)制，明確各委辦與區(qū)縣的條塊間的目標(biāo)與職能，實(shí)施目標(biāo)責(zé)任管理制度，努力建立和完善本市建筑節(jié)能推進(jìn)的長(zhǎng)效機(jī)制。

（4）加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)突顯因地制宜

針對(duì)工程建設(shè)與監(jiān)管中存在的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的不健全與缺乏適應(yīng)性等問(wèn)題，立足自主研發(fā)，從建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展所需解決的重點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合本市的氣候條件與地方特色，因地制宜，加強(qiáng)符合本市實(shí)際情況的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。

（5）加大科研創(chuàng)新發(fā)展節(jié)能技術(shù)

針對(duì)工程建設(shè)需求與節(jié)能新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)節(jié)能科技研究工作，加大科研投入，強(qiáng)化節(jié)能領(lǐng)域科技研究，開(kāi)展基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)加強(qiáng)新材料、新技術(shù)、新工藝的前沿技術(shù)研發(fā)等工作。

（6）強(qiáng)化行業(yè)管理推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

以管理為抓手，開(kāi)展建筑節(jié)能工程全生命周期監(jiān)管，規(guī)范管理流程，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，完善節(jié)能管理體制，健全建筑節(jié)能目標(biāo)考核制度，杜絕監(jiān)管盲點(diǎn)，將建筑節(jié)能工作落到實(shí)處。

（7）推行建筑能效標(biāo)識(shí)制度構(gòu)建節(jié)能市場(chǎng)機(jī)制

擴(kuò)大用能設(shè)備產(chǎn)品的能效認(rèn)證機(jī)制，建立建筑能效測(cè)評(píng)標(biāo)識(shí)制度，完善能效測(cè)評(píng)機(jī)制，提高建筑能效測(cè)評(píng)技術(shù)，提升用戶對(duì)節(jié)能建筑的認(rèn)知，引領(lǐng)節(jié)能建筑消費(fèi)需求，發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的調(diào)節(jié)功效，督促各建設(shè)主體實(shí)施節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與措施。

（8）推廣合同能源管理機(jī)制發(fā)展節(jié)能服務(wù)市場(chǎng)

針對(duì)建筑能耗特性，創(chuàng)新實(shí)施建筑節(jié)能市場(chǎng)機(jī)制，大力發(fā)展建筑領(lǐng)域合同能源管理，積極創(chuàng)建良好政策環(huán)境，培育并規(guī)范節(jié)能服務(wù)市場(chǎng)，完善建筑節(jié)能市場(chǎng)化機(jī)制，推動(dòng)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（9）積極合作交流促進(jìn)全面提升

加強(qiáng)國(guó)際交流，開(kāi)展國(guó)際合作，推進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與管理制度的借鑒。引進(jìn)來(lái)與走出去同時(shí)實(shí)施，鼓勵(lì)各專(zhuān)題的建筑節(jié)能項(xiàng)目的國(guó)內(nèi)外合作，在交流合作中尋求更多學(xué)習(xí)與發(fā)展機(jī)會(huì)。

（10）加強(qiáng)宣傳教育倡導(dǎo)節(jié)能消費(fèi)模式

通過(guò)多渠道開(kāi)展建筑節(jié)能宣貫教育工作，提倡節(jié)能低碳消費(fèi)模式，宣傳教育范圍覆蓋從業(yè)人員、責(zé)任主體、普通市民全社會(huì)層面人員，提高建筑節(jié)能意識(shí)，形成建筑節(jié)能重要性的社會(huì)共識(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

本論文基于國(guó)內(nèi)外建筑用能發(fā)展規(guī)律與對(duì)上海市民用建筑用能現(xiàn)狀，對(duì)本市建筑用能中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施了需求預(yù)測(cè)分析，并提出了一個(gè)合理控制目標(biāo)，以及相對(duì)應(yīng)的系列保障措施建議，以為本市建筑節(jié)能工作提供決策支撐。

黃浦區(qū)發(fā)布《黃浦區(qū)重點(diǎn)用能單位(2014)白皮書(shū)》

近日，黃浦區(qū)發(fā)布了《黃浦區(qū)重點(diǎn)用能單位(2014)白皮書(shū)》，全面介紹黃浦區(qū)節(jié)能形勢(shì)、重點(diǎn)用能單位節(jié)能降耗工作情況以及節(jié)能相關(guān)政策。

《白皮書(shū)》顯示，黃浦區(qū)把科學(xué)指導(dǎo)本區(qū)重點(diǎn)用能單位合理利用能源，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型單位作為節(jié)能工作的重要抓手。針對(duì)重點(diǎn)用能單位用能特點(diǎn)，該區(qū)從制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新四個(gè)方面推動(dòng)重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理。2013年，黃浦區(qū)單位增加值能耗同比下降4.92%，綜合能源消費(fèi)總量共計(jì)124.66萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，重點(diǎn)用能單位能耗總量同比下降0.48%，超額完成年度節(jié)能目標(biāo)及“十二五”進(jìn)度目標(biāo)。

（區(qū)節(jié)能辦）

日本研究成功高效“捕捉”溫室氣體的新材料

最近，日本京都大學(xué)細(xì)胞材料研究所開(kāi)發(fā)出一種能從空氣中高效濾除溫室氣體的低成本薄膜。

據(jù)介紹，這種能夠?yàn)V除二氧化碳的薄膜簡(jiǎn)稱(chēng)為PIM-1。這種薄膜中嵌入了直徑不到兩納米的細(xì)小管道，可用來(lái)捕捉通過(guò)的所有氣體。這種新型材料的空氣過(guò)濾速度高于普通市售聚合物100倍以上，并且還具有兩倍以上的二氧化碳分離率。該材料具有廣泛的應(yīng)用前景：可應(yīng)用于在減少化石燃料燃燒排放的二氧化碳濃度、提高內(nèi)燃機(jī)中的有效含氧量、用于氫氣及塑料的生產(chǎn)。

（日本產(chǎn)經(jīng)新聞）

Long-term Development Strategy StudiesIn Shanghai Building Energy Consumption

Xu qiang,Qiu xi lan,Zhuang zhi

This paper analyzesthe law of building energy consumptiondevelopment domestic and foreign countries,including building energy-using ratio and energy consumption in all kinds of construction.And we analyze the current situation of the civilbuilding energy consumptionin Shanghai.Then through the factor analysis method we prejudge the trend of longer-term energy consumption of buildings in Shanghai.And the energy consumption of buildings in Shanghai In year 2030 is predicted andanalyzed by using a variety of forecasting methods.Then we suggest the longer-termdevelopment controltargets,and the corresponding measurements.

building energy consumption,longer-term,demand forecasting,strategic research

徐強(qiáng)，男，1961.3，總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事建筑科學(xué)技術(shù)與管理工作。