淺析建筑能耗監(jiān)測平臺發(fā)展及未來趨勢

摘要：文章以每年發(fā)布的上海市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測及分析報告變化為切入點，分析了歷年能耗分析報告的內(nèi)容和功能變化；介紹了上海市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺發(fā)展和應用歷程；揭示了當下顯現(xiàn)的問題，并以問題為導向，預測了未來發(fā)展的趨勢。

關鍵詞：國家機關辦公建筑和大型公共建筑；能耗監(jiān)測；能耗監(jiān)測平臺；數(shù)據(jù)

        1歷年能耗分析報告概況

自2013年以來，上海已經(jīng)連續(xù)7年發(fā)布能耗分析報告，隨著相關領域技術的持續(xù)發(fā)展以及管理要求的不斷提升，報告的內(nèi)容及功能也不斷的得到擴展和充實。1.1歷年能耗分析報告內(nèi)容變化

        2013年至2015年期間，能耗分析報告主要內(nèi)容包括3個部分：市、區(qū)兩級能耗監(jiān)測平臺情況簡介、納入建筑能耗監(jiān)測的樓宇能耗情況、典型建筑類型建筑能耗對標分析。基于能耗監(jiān)測平臺尚處于初創(chuàng)時期，很多工作尚處于探索階段，相關的數(shù)據(jù)資源尚需時間積累，為此內(nèi)容較少，報告功能比較單一。2016年，隨著實時監(jiān)測樓宇數(shù)量擴大，數(shù)據(jù)質(zhì)量提升，梳理分析內(nèi)容也增多，為此能耗分析報告較前三年發(fā)生了較大變化，主要表現(xiàn)在報告架構發(fā)生較大調(diào)整，同時對內(nèi)容進行擴充。架構方面調(diào)整為全市篇、區(qū)域篇、行業(yè)篇三大板塊，對報告的敘事邏輯進行了由面到片再到點的邏輯優(yōu)化，提高了報告的可讀性。內(nèi)容方面增加了大量的能耗數(shù)據(jù)及對比分析，充實了報告內(nèi)容。這也反映了經(jīng)過幾年積累，能耗監(jiān)測平臺開始利用積累的大量數(shù)據(jù)資源，開拓應用功能，發(fā)揮平臺效應。2017年至2019年期間，能耗分析報告基本延續(xù)了2016版報告的架構，并在其基礎上增加了管理篇內(nèi)容。主要反映了能耗監(jiān)測平臺管理部門在積極保持數(shù)據(jù)上傳質(zhì)量的基礎上，利用積累的數(shù)據(jù)資源開展相關研究分析，開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應用，并面向樓宇及各行業(yè)管理部門開展數(shù)據(jù)服務，進一步拓展平臺的作用。

1.2歷年能耗分析報告功能變化

        2013至2015年期間，因為數(shù)據(jù)積累尚需時間，能耗分析報告的功能相對單一，主要是整體介紹了市、區(qū)兩級能耗監(jiān)測平臺的建設及工作情況，能讓讀者對上海能耗監(jiān)測平臺相關工作有一定了解。梳理了納入監(jiān)管樓宇的基本情況及類型分布。對公共建筑能耗按建筑類型進行簡單對比分析。同時開展制定管理辦法和數(shù)據(jù)分析方法等基礎研究工作。2016年，經(jīng)過三年的工作積累，報告的功能有了較大拓展，主要增加了年度總用電量和年均用電強度的能耗數(shù)據(jù)，并在此基礎上從建筑類型，中心城區(qū)與非中心城區(qū)，供熱季、制冷劑與過渡季，超大型公共建筑等多維度開展數(shù)據(jù)分析對比并揭示其背后原因，分析相關建筑總體用能趨勢。提高了能耗分析報告的數(shù)據(jù)分析功能。2017年至2019年期間，隨著前期研究成果應用，進一步體現(xiàn)了能耗監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)服務功能。

2.1能耗監(jiān)測平臺整體情況

        自2012年以來，上海已經(jīng)建成1個能耗監(jiān)測市級平臺、17個能耗監(jiān)測區(qū)級分平臺和1個市級機關辦公建筑能耗分平臺的體系，納入能耗監(jiān)測平臺的樓宇數(shù)量逐年穩(wěn)步提升，監(jiān)測范圍不斷擴大。截止2020年6月，上海市累計共有1783棟公共建筑完成用能分項計量裝置安裝并實現(xiàn)與能耗監(jiān)測平臺聯(lián)網(wǎng)，覆蓋建筑面積8241.8萬平方米。

2.2能耗監(jiān)測平臺應用情況

        經(jīng)過多年探索嘗試，上海在保證能耗監(jiān)測平臺安全、正常、穩(wěn)定基礎上，不斷拓展平臺應用功能，發(fā)揮系統(tǒng)效應。目前能耗監(jiān)測平臺應用主要體現(xiàn)在以下六個方面：

        一是統(tǒng)計樓宇基礎信息。通過能耗監(jiān)測平臺將納入監(jiān)測樓宇基礎信息的自動統(tǒng)計匯總，使管理者得以獲得包括樓宇數(shù)量、樓宇面積、各類型建筑分布、樓宇面積分布、中心城區(qū)與非中心城區(qū)樓宇數(shù)量和類型分布等多維度數(shù)據(jù)信息，從而對上海納入監(jiān)測樓宇的基本情況以及每年新納入監(jiān)測樓宇的工作推進情況有總體掌握。

        二是分析樓宇能耗數(shù)據(jù)。通過大數(shù)據(jù)分析方法，對納入監(jiān)測樓宇的用能總量、能耗類型分布、歷年能耗對比分析、總體用能趨勢等開展分析研究，使管理者得以掌握本市建筑能耗總體情況，并從中挖掘各類型各區(qū)域建筑的節(jié)能潛力。

        三是服務各行業(yè)及管理部門。依據(jù)各類合理用能指南，對各類型建筑開展用能對標分析，用以指導各類型建筑運行過程中節(jié)能工作的開展。通過向各行業(yè)管理部門發(fā)送行業(yè)季度能耗情況報告等方式反饋能耗數(shù)據(jù)，向區(qū)級建筑能耗監(jiān)測管理部門推送月度數(shù)據(jù)報告，為相關部門開展節(jié)能工作提供參考依據(jù)。同時對高耗能建筑進行篩選，進一步推進能源審計和能耗公示工作的開展。

        四是研究海量數(shù)據(jù)資源。通過對能耗監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)資源的深度分析，開展如“公共建筑碳排放交易研究"、“辦公建筑能耗限額指標研究"、“各類型建筑高峰用能特征研究"、“大型公共建筑用電監(jiān)測數(shù)據(jù)開發(fā)利用方案研究"等大量科學研究工作，探索能耗監(jiān)測平臺未來應用的發(fā)展方向，為今后進一步功能的拓展做好技術積累。

        五是修復數(shù)據(jù)及拓展互聯(lián)網(wǎng)應用。采用基于Spark機器學習在公共建筑能耗大數(shù)據(jù)分析中的研究成果，在部分地區(qū)開展具有人工智能特性的數(shù)據(jù)修復工具試點，提高能耗數(shù)據(jù)上傳質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)的可靠性。同時，開發(fā)能耗在線“（樓宇版/管理辦）移動端"APP，為樓宇業(yè)主和管理部門提供數(shù)據(jù)共享、能耗分析、情況報告查詢等實時在線功能。

        六是宣傳與推廣建筑節(jié)能。依托能耗監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)資源，全面梳理上海公共建筑能效提升的政策標準、流程模式和技術體系，編制了《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)50問》和《公共建筑能效提升一本通》等科普讀本，并通過每年的節(jié)能宣傳周活動，培訓等方式向社會各界進行發(fā)放，對公共建筑能效提升相關技術知識進行普及和推廣，取得了較好的社會效益。

        雖然能耗監(jiān)測平臺經(jīng)過多年發(fā)展已取得可喜成績，但隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各方面管理要求的不斷提高，為滿足未來的需求，勢必倒逼能耗監(jiān)測平臺相關工作在新的形勢下轉變發(fā)展方向。

3.1發(fā)展思路轉變滯后

        隨著能耗監(jiān)測平臺工作的深入開展，原有的以政策為導向的管理思路，在工作推進中逐漸遇到瓶頸，樓宇運營單位相對缺乏積極性。需要我們更多的向服務于樓宇業(yè)主方向多作工作創(chuàng)新和嘗試。

3.2平臺功能支撐不夠

        目前能耗監(jiān)測平臺的各項功能主要集中在對樓宇能耗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析以及研究方面。但隨著城市精細化管理要求的不斷提高，僅僅側重數(shù)據(jù)分析方面的功能將不能未來的管理需求，面向樓宇日常管理的功能拓展應會成為未來的主要工作發(fā)展方向。

        隨著“十三五"臨近結束，在即將到來的新“十四五"時期中，上海將更加積極的拓展能耗監(jiān)測平臺的功能應用，提高功能定位，使其更好的服務于城市精細化管理。

4.1數(shù)據(jù)價值進一步得到發(fā)揮

        在疫情期間，市級能耗監(jiān)測平臺充分挖掘數(shù)據(jù)價值，通過分析春節(jié)前、春節(jié)假期中和復工后上海公共建筑運行能耗數(shù)據(jù)，解讀上海各行業(yè)復工復產(chǎn)情況，受到行業(yè)管理部門及廣大市民廣泛關注。未來，能耗監(jiān)測平臺將以上海全面建設“一網(wǎng)統(tǒng)管"為契機，應用k-means和隨機森林、機器深度學習等算法，通過建筑用能特征分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、能耗預測、能耗與經(jīng)濟關聯(lián)分析等模塊，滿足樓宇業(yè)主和管理部門的不同需求，讓能耗數(shù)據(jù)發(fā)揮作用。

4.2平臺功能進一步得到拓展

        市級能耗監(jiān)測平臺將持續(xù)對各區(qū)級平臺進行政策和技術指導，深挖區(qū)級平臺潛力、推進區(qū)級平臺個性化建設。如從某區(qū)級能耗監(jiān)測平臺對商業(yè)建筑需求側虛擬電廠實踐示范，通過建立商業(yè)建筑虛擬電廠可以促進商業(yè)建筑對自身可控負荷的精細化管理。可探索嘗試建立一套相對完整的需求側響應系統(tǒng)，能根據(jù)不同應用需求為業(yè)主使用和政府管理提供相應服務，助力建筑智能化管理。

4.3前沿技術進一步得到融合

        今年3月4日召開的中共中央常務委員會會議提出“加快5G網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心等新型基礎設施建設"。3月6日，工業(yè)和信息化部召開加快5G發(fā)展專題會，再次宣布加快5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、智慧城市等新型基礎設施建設。市級能耗監(jiān)測平臺應積極順應形勢發(fā)展，以與城運平臺共享數(shù)據(jù)為切入點，利用新一代信息技術對能源、交通、城市在內(nèi)的傳統(tǒng)基礎設施進行數(shù)字化改造，讓城市變得更聰明更智慧，從而推動城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

 

5.1概述

        Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

5.2應用場所

        適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設計、施工和運行維護。

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1系統(tǒng)概況

        平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

5.3.2用能概況

        對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

5.3.3用能統(tǒng)計

        對建筑、區(qū)域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成。

5.3.4復費率統(tǒng)計

        復費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導出到EXCEL。

5.3.5同比分析

        對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。

5.3.6能源流向圖

        能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

5.3.7夜間能耗分析

        夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

5.3.8設備管理

        設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

5.3.9用戶報告

        用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

建筑能耗檢測與智能控制系統(tǒng),通過實時監(jiān)測建筑能耗數(shù)據(jù)與智能控制相結合,能夠得出建筑能耗的優(yōu)化方案,大大降低傳統(tǒng)建筑的能耗。系統(tǒng)采用統(tǒng)一的485協(xié)議,各個設備只需符合協(xié)議便可在系統(tǒng)中使用,方便了系統(tǒng)設計者的設計和集成商的集成、布線簡單清晰,減少了線材的使用,方便后期的維護工作,同時便于用戶的統(tǒng)一管理。

[1]GB50314-2015智能建筑設計標準[s].2015.

[2]馮君，徐雯嫻.淺析上海建筑能耗監(jiān)測平臺發(fā)展及未來趨勢（上海市建筑建材業(yè)市場管理總站，上海 200032）[2]DBJ/T13-197-2014福建省綠色建筑設計規(guī)范[s].2014.

[3]DBJ/T13-158-2012福建省公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)程[s].2012.

[4]王庭國.建筑能耗監(jiān)測與智能控制系統(tǒng).

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.