中国建筑能耗研究报告 (2016).pdf

中国建筑 能耗研究报告 2016 中国 建筑节能协会 重庆大学 北京 建筑大学 中国 建筑科学研究院 上海 建筑科学研究院 深圳 建筑科学研究院 四川 建筑科学研究院 兴业 太阳能技术控股有限 公司 2016.11.29 项目信息 项目资助号 G-1509-23800 Grant Number G-1509-23800 项目期 9/1/2015-8/31/2016 Grant period 9/1/2015-8/31/2016 所属领域中国 -建筑 Sector China-building 项目概述 本项目为中国建筑节能协会（ CABEE）定期发布建筑终端能耗数据构建支撑体系，包括建筑终端能耗计算方法支撑、数据来源支撑、数据审核与发布支撑三大支撑体系，以提高 CABEE 数据的科学性、公信力和影响力，为各级政府建筑节能工作提供方法学及基础数据。 Project Discription For CABEE regularly publish the data of CBEEM to construct supporting system, including the Calculation supporting system of CBEEM, data sources system of CBEEM, data review and release system of CBEEM in order to improve the scientific, public trust and influence of the data of CABEE and provide ology and basic data for government building energy efficiency work at all levels. 项目成员武涌、 任宏、 蔡伟光、那威、王霞、霍腾飞、周南、冯威、宋业辉、吴蔚沁、卢振、罗多、李进、乔振勇 Project team Wu Yong, Ren Hong, Cai Weiguang, Na Wei, Wang Xia, Huo Tengfei, Zhou Nan, Feng Wei, Song Yehui,Wu Weiqing, Lu Zhen, Luo Duo, Li Jin, Qiao Zhenyong 关键词 建筑终端能耗、建筑终端能耗支撑发布体系 Key Words building energy end-use, the Calculation supporting system of CBEEM 本报告由能源基金会资助。 报告内容不代表能源基金会观点。 This report is funded by Energy Foundation. It does not represent the views of Energy Foundation.III 摘要 建筑节能被认为是中国实现 2030 年碳减排目标的关键领域。“十一五”以来中国建筑节能在法规制度、激励政策、标准体系、技术进步、产业支撑等方面均取得了长足进展，新建建筑节能、既有建筑节能改造、可再生能源规模化应用、绿色建筑推广等专项工作成效显著。然而，建筑节能数据量化这一基础性工作存在明显短板，关于中国建筑能源消费量至今尚无权威统计数据。在当前碳排放总量控制阶段，建筑能耗数据缺乏对中国建筑节能事业发展的制约作用日益突出。 本项目研究从分析不同机构建筑能耗测算数据差异原因入手，对建筑能耗概念范围、能源统计口径进行了界定，并对各类测算方法优缺点进 行了比较分析。通过梳理与分析统计年鉴相关统计指标与数据，提出了基于统计年鉴的建筑能耗及面积计算方法，据此计算并分析了 2001-2014 年中国建筑能耗数据，提出了夯实中国建筑能耗数据基础的相关建议。主要内容及结论如下 （ 1）不同机构关于建筑能耗的测算数据差异及原因。 当前不同机构或学者对中国建筑能耗测算差异巨大，关于中国建筑能耗占全国能源消费比重的测算数据分布在 15-50超大区间之内。三方面原因导致了测算数据差异 ① 建筑能耗概念范围的界定 ，建筑能耗一般指建筑运行能耗，而部分机构将建筑施工或建材生产能耗 算 入其 中。 ② 能源统计口径 ，主要体现在电力折算标准煤方法的选择上，发电煤耗法和电热当量法两者折算系数相差 2 倍以上。另外，是否包含农村非商品能源也会 给 测算数据 带来 较大差异。 ③ 测算方法的选择 ，当前关于建筑能耗测算方法主要包 括统计年鉴拆分法、能耗强度法和终端能耗模型法，不同方法计算公式 、数据来源差异巨大。 （ 2）统计年鉴中建筑面积指标存在的问题及处理方法。 主要问题包括 时间序列数据不完整、统计口径发生变化、部分指标数据缺乏。基于统计年鉴的建筑面积数据处理方法① 农村建筑面积 ，根据 农村人口和人均居住建筑面积计算得到 。 ② 城镇居住建筑面积 ， 2001-2006 年 数据以 统计年鉴中 “ 城镇年末实有住宅建筑面积 ” 为准 ，其余年份的缺失数据根据模糊神经网络拟合得到。 ③公共建筑面积， 包含城镇公建和村镇公建两大块，城镇公建 面积根据公建逐年累计竣工量等因素并利用 模糊神经网络计算得到；村镇公建面积以统计年鉴中“村镇公共建筑面积”为准，部分年份的缺失数据利用线性拟合得到。 （ 3）统计年鉴中建筑能耗相关指标存在的问题及处理方法。 主要问题 在于 中国能源统计体系是以行业统计为主， 导致建筑和交通能耗被分散到各个行业之中。基于统计年鉴的建筑能耗数据处理方法 ① 中国能源平衡表中“批发零售餐饮业”、“其他”和“生活消费”三项能耗构成建筑能耗的主体； ② 但需要扣除其中包含的 相关企业和私人交通工具能耗 ，扣除方法为公建（包含“批发零售餐饮业”和“其他”两项）扣除 95的汽油和 35的柴油，IV 居建（生活消费）扣除 100的汽油和 95的柴油； ③ 建筑集中采暖能耗数据偏低，根据中国统计年鉴中城市集中供热情况表中的“供热总量”数据进行修正； ④ “ 工业 ” 、 “ 交通运输、仓储和邮政业 ”等行业 能源消费中包含的部分建筑能耗 ，该部分建筑能耗根据交通运输业建筑用电作为主要测算依据，交通运输业建筑用 电 交通运输业用电 -交通工具用电。 （ 4）建筑能耗现状 及趋势分析 。 2014 年，中国建筑能源消费总量为 8.14 亿吨标准煤，占全国能源消费总量的 19.12。从 2001-2014 年的变化趋势看，我国建筑能耗呈现持续增长趋势，但年均增 速从 “ 十五 ” 期 间的 12，下降 到 “ 十一五 ” 、 “ 十二五 ” 的 6，增速下降 50；建筑能耗占全国能源消费总量的比重在 17-21区间内波动，其原因由 GDP 增速的波动引起；公共建筑单位面积能耗阶段性变化特点明显， “ 十五 ” 期间逐年增长， “ 十一五 ” 期间基本保持稳定， “ 十二五 ” 期间则出现下降趋势；城镇居住建筑和北方地区集中供暖单位面积能耗保持逐年下降趋势，而农村居住建筑单位面积能耗则保持较快的增速。数据表明， “ 十一五 ” 以来我国建筑节能工作 成效显著，有效抑制 了 建筑能耗的增长速度。 （ 5） 相关政策建议。 建议加快完善我国建筑能耗统计制度，夯实建筑节能数据基础，构建建筑节能大数据平台，制定出台基于“数据驱动”的建筑节能政策体系，推动实施我国建筑碳排放总量控制战略。 V Summary Building energy efficiency is regarded as the key sector of achieving the carbon emission goals in 2030.Since “eleventh-five-year”plan, the Chinese government has perfected technical standard system and established economic incentive policies to promote building energy efficiency. It has a great achievement on new building energy efficiency, existing building energy re, renewable energy application and green building promotion.However,there is a significant short board at building energy efficiency data quantification of this fundamental work and there is no authority data about China’s building energy consumption.In the stage of total carbon emission control,lack of building energy consumption data put a limit on the development of China’s building energy efficiency. This project aims to define the boundary for embodied energy in buildings and boundary for energy statistics,and makes a comparative analysis of the advantages and disadvantages of various measurement s, from the prospect of analysis the reasons for the differences in building energy consumption data of different institutions.By combing and analyzing statistical inds , this project suggests calculation of building energy consumption and floor area based on Statistical yearbook. Based on this, the energy consumption data of buildings in China from 2001 to 2014 are calculated and analyzed, and some suggestions are put forward to consolidate the data base of building energy consumption in China.The main conclusions are as follows. 1 the reason for differences in building energy consumption data.the building energy consumption account for 1550 of the total energy consumption.there are three reasons for the differences.One is the boundary for building energy consumption.building energy consumption is defined as the operation energy consumption of buildings,however,operational energy constitutes a relatively larger proportion of a building’s total life cycle energy,such as implentment and building materials. Two is boundary for energy statistics. The result of using power generation coal consumption coefficient is double than using electric equivalent .in addition,whether the inclusion of rural biomass will also bring large differences.The finally one is calculation .the calculation of building including statistical yearbook ,energy efficiency and end-use energy model.there is a big difference between different s and data sources. 2 Problems and treatment s of building area index inStatistical VI Yearbook. The main problems include time series data is not complete, statistical definition changes, some index data is lacking. The data processing s of building area based on the statistical yearbook are 1 Rural building area, which is calculated by the rural population and per capita living building area; 2 Urban living construction area, the data of 2001-2006 are based on the actual living building area at the end of the year in the statistical yearbook, and the missing data of the remaining years are obtained from the fuzzy neural network fitting. 3 Public building area, which includes urban public building and village public building. The urban public building area is calculated from the use of the fuzzy neural network and the factors such as the yearly accumulative amount of the public building. The village public building area is based on the “village public building area “ in statistical yearbook, and the missing data is obtained from linear fitting. 3 Problems and treatment s of building energy consumption index in statistical yearbook. The main problem is that China s energy statistics system is based on industry statistics, which leads to the construction and transportation energy consumption being dispersed to various industries. The data processing s of building energy consumption based on the statistical yearbook are 1 The main body of building energy consumption, which is composed of “ wholesale, retail and catering “, “others“ and “living consumption“ in China s energy balance table; 2 The energy consumption of the related enterprises and private vehicles should be deducted. The deduction is The public building Including “ wholesale, retail and catering “ and “others“ needs to be deducted 95 of the gasoline and 35 of diesel, while the living building including “living consumption“ needs to be deducted 100 of gasoline and 95 of diesel. 3 The central heating data of building energy consumption is low, which can be amended by the “total heating“ data of urban central heating table in China Statistical Yearbook. 4 Energy consumption of buildings, such as “industry“, “transportation, warehousing industry and postal services“, etc. This part of the building energy consumption is mainly based on the building electricity of transportation industry, and the building electricity of transportation industry is equal to electricity for transportation minus electricity for vehicles. 4Analysis of current situation and trend of building energy consumption.In 2014, China s total building energy consumption was 814 million tce, accounting for 19.12 of the country s total energy consumption. China s building energy consumption showed a sustained growth trend from 2001 to 2014, but the average VII annual growth rate dropped from 12 in the Tenth Five-Year Plan period to 6 in the Eleventh Five-Year Plan and the Twelfth Five-Year Plan , Growth rate decreased by 50; Building energy consumption accounts for the proportion of the total energy consumption fluctuate in the range of 17 -21, the reason was caused by the fluctuation of GDP growth; The change of unit area energy consumption of public buildings in different phases is obvious.During the Tenth Five-Year Plan period, the energy consumption increased year by year. During the Eleventh Five-Year Plan period, the energy consumption was basically stable and declined during the Twelfth Five-Year Plan.The unit area energy consumption of urban residential buildings and central heating in northern areas maintain a downward trend, while the unit area energy consumption of rural residential building keep rapid growth.The data show that the work of China s building energy efficiency achieved outstanding effects since the Eleventh Five-Year Plan, inhibiting the growth rate of building energy consumption effectively. 5 Related policy recommendations. Accelerating the perfection of China s building energy consumption statistical system, consolidating the data base of building energy conservation, build a large data plat for building energy conservation, ulating a building energy saving policy system base on “ data driven”, and promote the implementation of China s total carbon emission control strategy. VIII 目 录 摘要 . III 1 研究背景 . 1 1.1 建筑节能是我国碳排放达峰的关键 1 1.2 能耗数据是建筑领域实施碳排放总量控制的工作基础 1 1.3 我国建筑能耗数据量化工作存在着明显短板 2 2 中国建筑能耗测算数据差异原因分析 . 3 2.1 建筑能耗概念范围差异 3 2.2 能源统计口径差异 4 2.3 测算方法与数据来源差异 6 3 统计年鉴中建筑能耗相关指标问题及处理方法 . 8 3.1 建筑面积相关统计指标问题及处理方法 8 3.1.1 建筑面积相关统计指标 . 8 3.1.2 相关统计指标及数据存在的问题 10 3.1.3 数据处理方法 14 3.2基于能源平衡表获取建筑能耗数据存在的问题及处理方法 17 3.2.1 中国能源平衡表相关数据项分析 17 3.2.2 基于能源平衡表获取建筑能耗数据存在的问题 19 3.2.3 数据处理方法 19 3.3 计算结果 . 21 4 全国建筑能耗数据分析 24 4.1 2014年中国建筑能耗现状 . 24 4.2 中国建筑能耗变化特点分析 . 25 4.2.1 建筑能源消费量变化特点 25 4.2.2建筑能耗强度变化特点分析 28 4.3 中国建筑能耗国际比较 . 36 5. 建议 . 38 5.1 完善民用建筑能耗报表制度 . 38 5.2 注重基础数据的收集与共享，推动建筑节能大数据发展 . 39 5.4 建立 “ 数据驱动型”的建筑节能政策体系 . 40 附录民用建筑终端能耗 LEAP 建模、数据获取与发布技术导则 . 42 1 1 研究背景 1.1 建筑节能是我国碳排放达峰的关键 2015年，习近平在巴黎气候变化大会上提出“中国将于 2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现”，意味着我国节能减排工作迈入总量控制阶段。 建筑与工业、交通并列为能源消耗的三大部门，是温室气体排放的重要来源。政府间气候变化专门委员会（ IPCC）第五次气候变化评估报告指出， 2010 年全球建筑能耗占终端能源消费的 32，碳排放总量（包括直接和间接排放）约占全球碳排放的 60，而发达国家建筑能耗比重则在 40左右 。 根据发达国家经验， 在城镇化进程 加速 、人民生活水平提高、第三产业比重加大等因素的推动下 ， 我国建筑能耗 将在较长时间内保持增长趋势，建筑节能挑战巨大 。 与此同时，我国 建筑节能 潜力同样巨大，建筑节能 对我国碳排放达峰 将 发挥着举足轻重的作用。 国家发改委能源研究所、美国劳伦斯伯克利国家实验室、落基山研究所以及能源基金会 中国 联合发布 的 重塑能源中国（ 2016）报告指出 2050 年重塑能源情景与参考情景相比，建筑部门 减排潜力 高达 74，是工业减排潜力的 1.5 倍，在三大能源消费部门中最大，将为碳排放提前达峰贡献约 50的节能量。报告预测，如果措施得当，建筑能源消费有望在 2031 年达到峰值，能耗峰值为 13.7亿tce。 1.2 能耗数据是建筑领域实施碳排放总量控制的工作基础 能耗数据是建筑节能的工作基础 ， 无论是分析节能潜力、制定节能目标，分解和落实节能任务，开展节能量考核 ， 都必须以 能耗数据为依据。 基于建筑能耗总量数据，可科学合理地设定全国和地方建筑节能目标，并可以客观评价建筑节能工作的实际效果；基于各类建筑能耗数据，可准确判定建筑节能工作重点， 有针对性 地 分类指导建筑节能工作。 在总量控制的背景下，建筑能耗数据的基础性作用愈显突出。制定建筑能耗或碳排放总量控制目标， 必须基于对全国建筑能耗现状及发展趋势的准确把握与深度分析。总量控制目标的区域分解，则要求掌握详实的各地区建筑能源消费数据。 基于总量控制目标，制定我国 建筑能效提升计2 划， 需要 各类建筑 单位面积分项能耗 的数据支撑 ；基于总量控制目标，实施我国建筑碳交易 ，确定重点用能建筑、分配建筑碳配额、需要掌握大型公共建筑能耗分布期情况。 1.3 我国建筑能耗数据量化工作存在着明显短板 目前，中国建筑节能在法律法规、激励政策、技术标准等体系建设方面已经取得了长足进展，但在能耗数据量化方面存在着明显的短板 ， 建筑能耗统计制度建设 有待进一步加强 。 目 前，在国家能源消费统计体系中，建筑能耗未被作为一类能源消费进行单独统计，而是被分割汇杂在 各个行业的能源消费之中， 这是造成建筑能耗数据缺失的根本原因。 由于缺 乏权威的统计数据发布，不同机构或学者对中国建筑能耗数据的测算差异巨大， 导致 了中国建筑能耗数据“乱象” 的出现 。 图 1.1是从学术论文、官方网站等渠道收集关于近些年中国建筑能耗占全国能源消费总量的比重数据，数据分布在 15-50大区间之内。其中具有代表性的有 住建部 2005 年官方提法是全国建筑能耗占全社会终端能耗的 27.5；清华大学建筑节能中心 2007 年以来的系列研究报告显示我国建筑能耗占全国能源消费总量的比重在 18-23，美国劳伦斯伯克利国家实验室测算中国建筑能耗比重为 25，国际能源署（ IEA）的数据显示我国建筑能耗比重维持在 30左右 。 图 1.1 全国建筑能耗占全国能源消费总量的比重散点图01020304050602001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016建筑能耗占全国能源消费总量的比重3 2 中国 建筑能耗 测算数据差异原因分析 2.1 建筑能耗概念范围差异 与建筑能耗的相似概念有 “ 建筑业能耗 ” ， “ 建筑行业能耗 ” ， “ 建筑领域能耗 ” ， “ 广义建筑能耗 ” ， “ 建筑全寿命周期能耗 ” 等，各个概念使用较为混乱。如 “ 建筑业能耗 ” 或 “ 建筑行业能耗 ” 经常被用来代指建筑能耗，而实际上 “ 建筑业能耗 ” 或 “ 建筑行业能耗 ” 仅指建筑企业施工生产能耗，在统计年鉴中有单独统计；上海市 “ 十二五 “ 建筑专项节能规划，将建筑运行能耗和建筑业能耗合称为建筑总能耗；部分学者将建筑全寿命周期能耗 定义为 广义建筑能耗 或建筑相关能耗 。 建筑能耗的概念范围是造成 不同机构测算的 建筑能耗数据差距巨大的 原因之一，因此有必要对相关概念范围做清晰界定。 从建筑全寿命周期角度出发， 将建筑产品的寿命周期分为 4个阶段建筑材料生产加工阶段、建筑施工阶段、建筑运行使用阶段、建筑拆除及废弃物处理阶段 ，对建筑能耗相关概念进行界定（如图 2.1所示）。 图 2.1 建筑能耗相关概念范围界定  建筑能耗 指建筑运行阶段能耗， 包括维持建筑环境的终端设备用能如供暖、制冷、通风、空调和照明等 和各类建筑内活动 如办公、炊事等 的终端设备用能。 4  建筑业能耗 指作为国民经济物质生产部门建筑行业的能源消费，主要为建筑企业的施工生产能耗。  建筑领域能耗 指建筑运行能耗和建筑业能耗之和  建筑物化能耗 指将建筑物作为建筑工程的最终产品，在其建造过程中原材料的开采、生产、运输，构件生产、施工等过程所消耗的各类能源总和，包含建材生产和建筑施工能耗。  建筑 全寿命周期 能耗 指建筑作为最终产品，在其全寿命周期 内所消耗的各类能耗总和，包括建材生产运输、建筑施工、建筑使用运行和建筑拆除处置能耗。 实际上，部分官员或学者 所提的建筑能耗比重超过 40， 包括了建筑材料生产 、建筑业以及建筑运行能耗三部分 。 本报告 研究范畴为建筑运行阶段的能耗。 2.2 能源统计口径 差异 （ 1）一次能源和终端能源口径差异 建筑能源消费包括两大 统计 口径一次能源口径和终端能源口径，两者的差异 较大 。 建筑终端能源消费是指在 输入到建筑物内设备系统的能源 ，建筑一次能源则包括了终端能耗以及能源转化与运输 过程中的能源损失量 。 以 区域 供暖为例，建筑 供暖 终端 能耗 是指 建筑 物内 实际获得的热量 ，建筑 供暖 一次能耗则包括了 热源端能量损失、输配系统能量损失和建筑实际获得的热量三部分 （如图 2.2 所示） 。 图 2.2 建筑 供暖 能耗统计口径差异示意图 建筑供暖一次能源消费 建筑供暖中间损失量 建筑供暖终端能源消费 20kg 标煤 燃煤锅炉，效率 70 输配系统 14kg 标煤 热量 12kg 标煤 6kg 标煤 2kg 标煤 5 同样，对于建筑用电，一次能源与终端能源口径也会产生较大差异。电力折算标准煤方法有两种一是 电热当量法， 按照 1kWh 电所含热量 折算标准煤 ，折算系数为 0.1229kgce/kWh，属于 终端能源口径 ；二是发电煤耗法， 是指火电厂每供应 1kWh 电所消耗的 标煤量 ，接近于一次能源口径。 由于不同年份不同发电机组的发电效率不同，发电煤耗 法 折 算 系数是个变量 。选取不同的电力折算标准煤方法会来带较大的数据差异。如， 2010 年我国 能源平衡表中 发电煤耗折算 系数为 0.3197kgce/kWh，大约是电热当量折算系数的 2.6 倍 。 本报告 的处理方法 1） 计算建筑能耗占全国能源消费总量的比重时，依据发电煤耗法。 尽管中国能源统计年鉴提供了发电煤耗法和电热当量法两个口径的能源消费数据，但在 在中国统计年鉴中 只保留了发电煤耗法，即中国对外正式发布的数据以发电煤耗法为准，因此为与全国能源消费总量保持可比性， 在计算建筑能耗比重时，应 采用 发电煤耗法 1。 2） 计算各类建筑单位面积能耗时，依据电热当量法。 发电煤耗系数会随着发电机组效率的提高而逐年下降， 如 2014 年发电煤耗折算系数（ 0.3091 kgce/kWh）比 2001 年折算系数（ 0.3969kgce/kWh）下降了 22。采用发电煤耗法计算得到的建筑单位面积能耗，包含了发电效率的影响，不能真实反映建筑能效水平的变化。例如，假设某栋建筑 2001 年单位面积电耗为 50 kWh/m2， 2014 年上升到 60 kWh/m2，上涨了 20，如果按照发电煤耗法计算，上述两年的能耗强度分别为 19.8kgce/m2 和 18.5kgce/m2，反而下降了 6.5。显然与现实情况不符。因此，在 计算各类建筑单位面积能耗 时应以 电热当量法 为准。 （ 2）是否包含非商品能源 我国能源统计体系中未将 农村 生物质能、太阳能等非商品能源纳入统计范围，而此部分能源大部分 使用在建筑领域 。 IEA 把非商品能源也纳入统计体系，导致IEA 发布中国能源消费总量高于我国官方数据 。如， 2009 年 IEA 发布中国能源消费总量为 32 亿吨标准煤，比我国官方数据高 2 亿吨标准煤， 其中最大的差异源自 IEA 数据中包含了农村建筑消费的 2.87 亿吨标准煤 的生物质能。也是 IEA 关于中国建筑能耗比重高于很多国内机构测算的数据的重要原因。 1 本报告历年的发电煤耗系数来源中国能源统计年鉴历年中国能源平衡表 6 本报告 未测算农村非商品能源的消费量。 2.3 测算方法与数据来源差异 选择的测算方法 与 数据来源 不同 是 各个机构测算的中国建筑能耗数据差异的主要原因。当前关于建筑能耗测算方法主要有三种，包括基于统计年鉴计算方法、 基于能耗强度的计算方法 和 基于终端能耗模型的计算方法 。 各类方法的特点如下（见表 2.1） （ 1） 基于统计年鉴 的 计算方法 基本思路是从能源统计年鉴分部门能耗中拆分出建筑能耗。该方法计算简便，易于获取数据，且数据来源权威，最适合建设行政主管部门用来计算本地区建筑能耗。但该方法需要对能源统计年鉴相关数据进行调整。 （ 2） 基于能耗强度的计算方法 基本思路是根据各类型建筑面积和单位面积能耗计算建筑能耗。 该方法 便于比较不同地区不同类型建筑能耗状况，并且可以与民用建筑能耗报表制度对接；但需开展大范围的建筑能耗统计与调查，才能得到较为合理的各类型建筑能耗强度。 （ 3）基于终端能耗模型的计算方