一、引言

自“十一五”开始，全国各地陆续开展建设各类建筑能耗监测平台，各地建筑能耗监测平台均已进入运维运营期，平台业主迫切希望保障运营质量、挖掘数据价值、提升节能绩效。同时各类平台运维单位及数据研究机构定期为业主方提供的平台运营分析报告，编制过程主要依靠手工完成，存在重复和迭代，如将其提炼沉淀为信息化工具，则能有效提高报告编制效率。

基于上述背景，本文将结合各地公共建筑能耗监测平台的运营状况，以平台运营质量及能耗绩效为对象，研究能耗数据分析的主题及方法，建立数据处理及分析流程，并开发一套数据分析软件，实现能耗监测数据特征的快速计算提取，生成平台运营质量及能耗绩效评价分析结果与结论。该软件可为未来平台功能升级、新产品研发提供积淀，同时，也可为专业技术人员高效编制运营报告提供支持。

二、调研分析

截至2017年，我国的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设示范覆盖了全国33个省，共有9个省市的公共建筑能耗监测平台通过国家验收，包括北京市、上海市、重庆市、天津市、深圳市、江苏省、山东省、安徽省和黑龙江省。全国累计对11000余栋建筑实施了能耗在线监测，构建形成了建筑能耗监测数据库。在各省市级能耗监测系统的基础上，各地市陆续建成地方性能耗监测平台。省市级平台与地方平台相互呼应，交织出一张覆盖面广、海量数据的能源监测网络。各方平台在功能上具有一定通用性，同时由于适用对象不同、接入楼宇范围不一，功能上又具有一定差异性。

同时近年来，部分省市级平台陆续发布平台数据分析报告，从多维度对数据进行梳理、汇总与剖析，希望用数据说话。以下对两个典型市级能耗监测分析报告进行分析:

(1)《2018年上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测及分析报告》

该报告由上海市住房和城乡建设管理委员会与上海市发展和改革委联合发布。《报告》利用海量数据资源优势，发挥能耗监测平台效应，以科学准确的建筑能耗数据，全方位服务于上海市建筑节能产业链多个环节发展。《报告》以能耗监测平台公共建筑能耗监测数据为基础，从政府管理、全市发展、区域管理、行业监督等方面进行分析论述，通过统计与研究，详细分析了2018年本市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测情况现状及建筑运行用能特征和规律。

(2)《深圳市大型公共建筑能耗监测情况报告(2017年度)》

该报告由深圳市住房和建设局、深圳市建设科技促进中心和深圳市建筑科学研究院股份有限公司联合发布。《报告》一方面为各区政府节能主管部门了解辖区内及其他行政公共建筑能耗现状，开展公共建筑用能监管提供参考依据;另一方面，供建筑业主、社会节服务公司等进行横向比较对标，了解自身建筑能耗水平，以便有针性开展节能改造工作，尤其是推动超过耗标准约束值的国家机关办公建筑和大型公共建筑所有权人或物业管理单位采取规范用能行为、优化系统运行、安设调节装置完善管理制度等措施，以切实降低建筑运行能耗。

上述两份报告在编制上同样具有通用性与个性化的区别。下表对报告中的数据分析相关内容进行整理。

表1上海、深圳市分析报告梳理表

三、系统设计

1.场景设计

通过上述调研，结合实际应用需求，整理出四大板块主题场景:平台联网建筑信息、数据运营质量、电耗水平与特征规律、能效评价。

(1)平台联网建筑信息

建筑信息作为必备主题，对能耗监测系统整体情况进行详述，包括建筑名称、建筑面积、建筑功能、接入建筑数量等关键信息进行展示。在对平台海量数据进行分析前，首先需整体描述平台联网建筑信息。描述形式包括文字描述，表格汇总展示与柱状图。

(2)数据运营质量

数据运营质量是衡量平台运营质量、数据完整情况的标准。联网建筑能耗监测数据的正常率，以官方发布的判定标准作为依据，在报告中描述当月建筑总体正常率，且一一罗列异常类型。正常率以仪表盘形式展示，异常楼宇采用附表形式。

(3)电耗水平与特征规律

采用用电量(kWh)与单位建筑面积电量(kWh/m²)作为电耗水平的评价参数，并根据四大分项、建筑功能、波动趋势等发现其变化规律。主要内容如下:用电总量概述、分项用电情况、用电强度随室外温度变化特征、用电强度随季节变化特征、用电强度随季节变化特征、用电强度逐月变化趋势。

(4)能效评价

联网数据的应用价值之一体现在对楼宇的能效评价上。根据地方的不同类型建筑合理用能指南，判断达标与超标建筑。

2.软件总体需求设计

平台软件工具系统基于PC端的Web应用，一个web应用端对应多个服务端，并采用统一账号管理。其功能模块包括系统登录、报告流程配置、平台联网建筑信息、数据运营质量、电耗水平与特征规律、能效评价、能耗报告生成7大功能模块，且可以根据不同的报告分类分配不同的功能模块。

表2 功能模块设计表

四、系统实现

系统根据功能模块设计进行研发实现，具体实现内容如下:

1.平台联网建筑信息

平台联网建筑信息包括建筑规模概述、联网建筑查询和建筑面积分布特征3个子功能模块。

(1)建筑规模概述

建筑规模概述功能模块是根据全局设置的日期，统计平台累计完成公共建筑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建筑总数量、建筑覆盖面积及其按照建筑类型分类的建筑数量、建筑覆盖面积的情况。其中，建筑类型分类的建筑数量、建筑覆盖面积的情况按照建筑面积倒排序后，用柱状图展示。

图1建筑规模概述分析界面图

(2)联网建筑查询

联网建筑查询功能模块是根据全局设置的日期，查询已联网建筑清单;其内容包括序号、建筑名称、地址、建筑类型、建筑面积(m²)、联网起始时间，并按照建筑面积降序排列后，以表格形式展示。

图2 建筑联网情况界面图

(3)建筑面积分布特征

建筑面积分布特功能模块是根据全局设置的日期，查询已联网建筑分布在各个面积区间的建筑数量、建筑占比情况，并以柱状图展示。

图3 建筑面积分布特征界面图

2.数据运营质量

数据运营质量包括监测数据运营质量、异常建筑查询和历史运营质量查询3个功能模块。

(1)监测数据运营质量

监测数据运营质量功能模块是根据全局设置的日期，查询已联网建筑中当月能耗数据正常的建筑数量、正常率及能耗数据异常情况。异常情况指不同异常分类的异常建筑数量、分类异常站总异常的占比情况。其中，整体正常率情况以仪表盘展示。

(2)异常建筑查询

异常查询功能模块是根据全局设置的日期，查询已联网建筑中当月能耗数据异常的建筑清单。异常建筑清单内容包括序号、建筑名称、建筑类型、建筑面积、异常类型、发生时间，并按照建筑面积降序排列后，以表格形式展示。

(3)历史运营质量

历史运营质量功能模块是根据全局设置的日期，查询已联网建筑中当前季度、年度与上一年度能耗数据逐月正常率对比情况，并以柱状曲线图和表格形式组合展示。例如，全局日期设置为2020年一季度，那么查询截至2020年3月底已联网建筑2020年1～3月，2019年1～12月耗数据逐月正常率的对比情况。

3.电耗水平与特征规律

电耗水平与特征规律包括用电总量概述、样本建筑查询、分项用电情况、电量随室外温度变化特征、电量随季节变化特征和全年单位面积能耗6个子功能模块。电耗水平与特征规律模块中所有待分析的能耗数据都经过清洗修复过的。

图4 电耗水平与特征规律分析界面图

4.能效评价

能效评价包括建筑类型分类对标、超标建筑查询2个功能模块。能效评价模块中所有待分析的能耗数据都经过清洗修复过的。

(1)建筑类型分类对标

建筑类型分类对标功能模块是根据全局设置的日期(即年份)，查询分析当年不同建筑类型中符合合理用能指标建筑数量及占比情况，并以堆积图展示。

(2)超标建筑查询

超标建筑查询功能模块是根据全局设置的日期(即年份)，查询当年超标建筑的清单;其清单内容包括序号、建筑名称、建筑类型、建筑面积(m²)、单位建筑面积能耗(kgce/m²)、标准值，并以表格形式展示。

五、安科瑞能耗监控系统介绍

Acrel-5000能耗在线监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上人民政府管理节能工作的部门报送能源审计报告。

1.平台结构

2.平台功能

(1)系统可按使用年份统计建筑物各分类能耗——电、水、气、集中供热、集中供冷以及其它能源消耗量，自动折算成相应的标准煤消耗量，从而反映建筑物当年各分类能耗用能和综合能耗。系统以饼图形式展示建筑4大用电分项能耗的占比情况。系统以曲线图形展现各类能耗的消耗的消耗趋势，便于业主方实时直观掌握能源消耗情况。

(2)系统可以根据分类能耗的支路名称查询用能情况，显示当日和当月的用能峰值。显示当日用能、当月用能、当年用能与昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比较情况。以条形显示过去48小时、31天、12个月、3年的能耗情况。右上角显示过去15分钟曲线（电表显示功率曲线，流量表显示流速曲线）。

(3)系统依据建筑物能源消耗的分布情况进行能耗计量点的选取和设置，使得能耗监测系统可以覆盖整个建筑物。系统使用者可通过相关界面调取该建筑物各能耗节点的能耗统计报表，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。

(4)系统依据住建部分类分项能耗数据采集导则，将建筑物耗电分为照明插座、空调、动力和特殊用电进行计量装置选型和设置，并按用能区域或功能区域等划分并进行统计，以报表和同、环比棒图形式展现该区域的能源消耗。

(5)系统可针对能源消耗量大的设备或区域进行准确定位，便于管理层制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的有效执行。为用能重点设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。

(6)系统提供分级权限管理功能，对具备权限用户提供开放的信息维护接口，用户可自行对建筑和系统监测范围内计量点的信息进行增、删、改和查询，建筑物信息包括建筑类型、建设年代、建筑面积、建筑物人员数量等。系统还对无法自动采集的计量信息提供手动录入功能，便于使用者掌握建筑物总体能耗情况。

3.数据上传

安科瑞能耗在线监测系统按照重点用能单位能耗在线监测系统技术规范定义的系统平台接口协议规范的要求，将用能企业的基础信息、计量器具信息、用能数据及能效数据上传至省级或国家平台，上传数据经过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），将重发数据，直至接收成功反馈消息。

4.能源计量表具选型

六、结论

本文从基于我国的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设的现状，通过对部分平台数据分析功能及平台数据分析报告的调研，总结提炼了共性部分。通过场景设计及软件功能设计，确定了建筑能耗监测平台智能数据分析应用场景设计及实现功能要求，而后通过软件实现了不用应用场景下的建筑能耗监测平台智能数据分析应用功能建设。

【参考文献】

[1]沈婷婷，龚敏，葛坚．既有公共建筑节能改造初探［J］．华中建筑，2008，26(11)．

[2]王何斌,刘珊,倪飞飞.建筑能耗监测平台智能数据分析应用场景设计与实现[J].建筑科学,2020,36(S2):373-377.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版