建筑业能源效率测度研究综述

黄明强 李秀芳 连宇新 黄智财

摘 要：作为推动中国经济发展的关键驱动因素之一，建筑业虽在社会经济发展中起到关键作用，但却成为影响中国碳排放量逐年增加的重大因素。本文在阐述建筑业能源消耗现状的基础上分别能源效率评价以及能源效率影响因素分析两个方面对国内外建筑业能源效率测度研究现状进行归纳总结，并从能源效率研究对象、能源效率影响因素分析及建筑业能源效率分析三个方面分析目前建筑业能源效率测度研究存在的不足之处及未来的研究方向，以期能够加大对村镇住宅能源效率测度的关注。

关键词：建筑业；能源效率；测度；研究综述

能源作为人类社会进步的物质基础，在现代社会的发展中扮演关键作用。随着社会经济的快速发展，能源在经济系统中重要性也逐渐凸显出来。而作为最大的发展中国家，中国正处于工业化以及城市化快速发展的阶段，能源供需矛盾直接成为制约中国经济发展的瓶颈。

根据《世界能源统计年鉴2013》统计结果显示，2012年中国的一次能源消耗总量高达2735.2百万吨油当量，占全球的21.9%，成为世界上最大的能源消耗国[ 1 ]。与此同时，《2013-全球能源工业效率研究》报告指出中国在世界能源使用效率评估排名中仅位列第74位[ 2 ]；中国工信部部长苗圩在2013年第三届绿色工业大会的开幕式上表示中国目前的总体能源利用率只有33%左右，远低于世界平均水平[ 3 ]。然而，能源效率低下不仅仅只是能源的浪费，还将引发严重的环境污染问题。为此，提高能源效率，推广节能减排刻不容缓。

故本文在阐述建筑业能源消耗现状的基础上，分析目前国内外关于建筑业能源效率测度的相关理论成果，探讨建筑业能源效率测度存在的问题以及未来的研究方向。

1 建筑业能源消耗现状

作为推动中国经济发展的关键驱动因素之一，建筑业虽在社会经济发展中起到关键作用，但却成为影响中国碳排放量逐年增加的重大因素。世界绿色建筑委员会主席Tony Arnel曾指出在2010年全球40%的能源消耗量来自于建筑业的发展建设，并产生全球30%的温室气体排放量[ 4 ]。

在英国，其能源消耗总量的40%是来自于建筑业，而由此释放的碳排放量约占其总排放量的50%[ 5 ]。在2008年马来西亚的建筑业能源消耗总量大约为7750千兆瓦时能源，并且产生大约5301千吨的二氧化碳[ 6 ]。在加拿大，其29%左右的碳排放量是来自于居住住宅和商业建筑所消耗的全国30%能源消耗总量而导致的[ 7 ]。对于中国，在能源消耗方面，截止2013年中国建筑业能源总量已达到7017万吨标准煤，相对于2000年，其增长率高达217.94%。为此，通过对建筑业能源效率的评价研究，探索建筑业节能减排长效机制，可以为实现建筑业节能减排目标提供决策依据，也为制定有效的节能减排措施提供理论基础。

2 国内外研究现状

2.1 能源效率测度研究

能源效率测度是控制能源消耗以及能源成本的关键，现有研究成果已有对制造业的能源消耗及能源效率进行评价研究。世界能源理事会（World Energy Council——WEC）将能源效率定义为能源的投入量与能源的服务产出量之间的比值[ 8 ]。

目前，对于能源效率测度的研究主要集中在能源效率评价以及能源效率影响因素分析两个方面。

2.1.1能源效率评价研究

（1）基于能源效率评价方法的选择。在能源效率评价方法层面上，刘文君等[ 9 ]在全要素能源效率框架下，根据能源系统的特点，分别选取不同的投入和产出指标构建DEA能源效率评价模型对我国进行全要素能源效率评价。武春友和吴琦[ 10 ]，朱帮助等[ 11 ]均基于超效率DEA方法建立能源效率评价模型对我国省际能源效率进行评价，探讨我国区域能源效率的改进途径。查冬兰和周德群[ 12 ]通过构建能源效率影响下的CGE模型模拟不同能源种类能源效率提高4%对能源消费的影响，模拟结果表明能源效率回弹效应在我国显著存在。

（2）基于能源效率评价对象的选取。在能源效率研究对象层面上，刘勇利[ 13 ]探究中国物流业全要素能源效率，并应用DEA模型揭示我国物流业全要素能源效率水平仍然较低。张爱菊和权瑞[ 14 ]选取中国主要工业部门为研究对象，探讨其能源效率和能源投入冗余度，并指出通信设备等技术密集型或劳动密集型行业的能源效率比较高；而石油加工等资源密集型或能源密集型行业的能源效率较低。宫大鹏等[ 15 ]评价中国30个省和三大区域2006-2011年间的工业化石能源效率，并给出各区域节能减排潜力。Giacone 和Mancò[ 16 ]围绕玻璃产业和炼铁产业融化过程的能源效率进行评價，并指出技术水平是工业加工过程能源效率的关键因素。

2.1.2能源效率影响因素分析研究

目前，对能源效率影响因素的研究成果较多。Karen 和 Gary [ 17 ]等通过分析中国2500个高能耗的大中型企业1997-1999 年的面板数据发现研发支出、能源价格和产业结构调整是影响我国能源效率的关键因素。Sinton 和 Levine[ 18 ]通过对中国 1980-1995年间与能源效率相关的政策考察发现投资渠道、管理系统、R&D 等方面的政策有利于提高能源效率。Garbaccio 等[ 19 ]指出技术创新是影响中国1978- 1995年能源效率提高的主要原因。Fan[ 20 ]发现对1993年以后中国能源效率改进有着显著影响的关键因素是市场化程度。Miketa[ 21 ]运用1971-1996年39个国家的10个制造行业的数据分析能源强度的影响因素，结果表明能源效率受资本形成额的影响最大。Bernstein等[ 22 ]研究美国1977-1999年各个州的能源数据，发现提高美国能源效率的原因有能源价格、经济部门的产出组合、生产能力利用系数、投资及能源政策等。

2.2 建筑业能源效率研究

目前国内外关于建筑业能源效率的研究除了王雪青等[ 23 ]、冯博

等[ 24 ]、张涑贤等[ 25 ]在近几年略有提及外，大部分现有研究成果主要是围绕建筑能源消耗及碳排放展开，主要包含以下几个方面。

2.2.1探讨全球气候变化对建筑物能源消耗的影响

Xu等[ 26 ]基于IPCC最坏及最有可能的碳排放情境发现加利福利亚在未来100年间由于气候变暖一定范围内的建筑物将分别增加约50%和25%的冷却电量。Yau 等[ 27 ]在对现有研究成果回顾的基础上发现气候变化将在供热和制冷两个方面对建筑物能源需求产生强烈影响。Yu等[ 28 ]应用建筑模拟程序Energy Plus检验在2020年、2050年以及2080年不同气候变化情境下对建筑物制冷系统功能以及电力消耗量的影响。

2.2.2基于全寿命周期理论评价建筑业能源消耗以及碳排放

Gustavsson 等[ 29 ]以一幢8层木造公寓为研究对象，探讨其全寿命周期主要的能源消耗量以及相应的碳排放量，结果表明供热系统的类型将对建筑物的主要能源消耗量以及相应的碳排放量产生显著的影响。Cole和Keban [ 30 ]在分别计算加拿大不同结构类型的多层办公大楼全寿命周期能源消耗量时得出混凝土结构和钢筋结构建筑物所消耗的能源总量分别超过木制结构的6%和14%。Rincón等[ 31 ]采用物质流分析法和生命周期评价方法分别评价5个不同立面建造系统的实验大楼。其结果显示建筑物建造过程所消耗的大量自然资源将导致严重的生态包袱以及运营使用阶段是建筑物能源消耗量最大的阶段，也是对环境影响最大的阶段。

3 研究不足之处及未来研究方向

综合文献研究发现目前国内外学者对于能源效率测度以及建筑业能源效率已经进行研究，部分研究成果也取得了非常显著的成果。但对于村镇住宅能源效率的测度的研究依旧存在不足之处，主要有以下几点：

（1）在能源效率研究对象上，基本上都是从国家层面上进行研究，部分研究成果则选择电力行业、钢铁行业等作为研究对象。但对于建筑业能源效率的评价成果较少，尤其是对于村镇住宅能源效率测度的研究更是微乎其微。因此，客观、准确的评价村镇住宅能源效率，分析其节能设计成效将成为研究村镇住宅节能建设的新趋向。

（2）在能源效率影响因素分析上，无论是采用单因素分析法还是全要素分析法，对于影响因素的选取基本相似，忽略资源及环境的约束作用，缺乏因地制宜，时间指导性不强，且对建筑业能源效率影响因素的分析缺乏专门的研究。同时由于相关历史数据的缺失，现有文献对于村镇住宅节能研究主要侧重于节能技术的推广应用。并且由于资源禀赋、气候条件、技术经济水平等方面存在差异，使得不同地区村镇住宅节能技术的推广应用不能一概而就，需注重适宜性。因此，关注不同地区村镇住宅能源效率的影响因素对选择适宜的节能技术以及制定行之有效的节能措施具有重要的意义。

（3）在建筑业能源效率分析上，现有研究成果基本上将各个区域作为“孤岛”来研究，直接假定区域之间不存在差异，即匀质的，忽视区域间的空间联系。因此，基于空间效应，分析中国省际村镇住宅能源效率的空间集聚效应及邻近省际村镇住宅能源效率发展水平的相关性；并考虑各个地区空间效应的情况下，研究村镇住宅能源效率的影响因素，发现影响村镇住宅能源效率水平的本质因素，为制定适宜的村镇住宅节能建设政策提供理论依据。

4 结论

建筑业是中国最大的耗能行业之一，是节能减排的重点。本文在阐述建筑业能源消耗现状的基础上分别能源效率评价以及能源效率影响因素分析两个方面对国内外建筑业能源效率测度研究现状进行归纳总结，并从能源效率研究对象、能源效率影响因素分析及建筑业能源效率分析三个方面分析目前建筑业能源效率测度研究存在的不足之处以及未来相应的研究方向，以期能够加大对存在村镇住宅能源效率测度的关注，完善建筑业能源效率的测度体系。

参考文献：

[1] BP世界能源统计年鉴，2013，Available at：.

[2] 2013-全球能源工业效率研究.Available at：

[7] Eom J， Clarke L， Kim SH， et al. Chinas building energy demand： Long-term implications from a detailed assessment. Energy， 2012，（46）： 405-419.

[8] WEC.WEC Statement 2006：Energy Efficiencies：Pipe—Dream or Reality [R].London：World Energy Council（WEC），2006.

[9] 刘文君，邹树梁，陈甲华.DEA模型在能源效率评价中的应用展望[J].南华大学学报，2011（3）：39-42.

[10] 武春友，吴琦.基于超效率DEA的能源效率评价模型研究[J].管理科学，2009（11）：1460-1465.

[11] 朱帮助，吴万水，王平.基于超效率DEA的中国省际能源效率评价[J].数学的实践与认识，2013（5）：13-19.

[12] 查冬兰，周德群.基于CGE模型的中国能源效率回弹效应研究[J].数量经济技术经济研究，2010（12）：39-54.

[13] 刘勇.物流业全要素能源效率评价及其影响因素分析[J].统计与决策，2014（1）：66-68.

[14] 张爱菊，权瑞.中国主要工业部门能源效率测算与分析[J].统计与决策，2014（7）：136.

[15] 宫大鹏，赵涛，慈兆程，姚洁.基于超效率SBM的中国省际工业化石能源效率评价及影响因素分析[J].环境科学学报，2014.

[16] E.Giacone，S.Mancò.Energy efficiency measurement in industrial processes[J].Energy，2012（38）：331-345.

[17] Fisher Vanden Karen，Jefferson Gary，Liu Hong Mei，et. al.What is driving Chinas decline in energy intensity？[J].Resource and Energy Economics，2004（26）：77-97.

[18] Sinton Levine. Energy efficiency in China： accomplishments and challenges[J].Energy Policy，1998（11）：813-829.

[19] Garbaccio，Ho Mum S，Jorgenson Dale W et al.Why has the energy-output ratio fallen in China[J].The Energy Journal，1999（20）：63-91.

[20] Fan Ying，Liao Hua，Wei Yiming.Can market oriented economic reforms to energy efficiency improvement？ Evidence from China[J].Energy Policy，2007，35（ 4） ： 2287-2295.

[21] Miketa A. Analysis of energy intensity developments in manufacturing sectors in industrialized and developing countries [J].Energy Policy，2001 （29）：769- 775.

[22] Bernstein，M A.，Fonkych K，Loeb S et al. State Level Changes in Energy Intensity and Their National Implications [J].Science and Technology，2003（6）：23- 27.

[23] 王雪青，婁香珍，杨秋波.中国建筑业能源效率省际及其影响因素分析[J].中国人口·资源与环境，2012（2）：56-61.

[24] 冯博，王雪青.中国建筑业能源经济效率与能源环境_省略_和面板Tobit模型的两阶段分析[J].北京理工大学学报（社会科学版），2015（1）：14-22.

[25] 张涑贤，张丹.基于STIRPAT模型的陕西省建筑业能源消耗影响因素研究[J].建筑经济，2014（3）：89-93.

[26] Xu P， Huang YJ， Miller N， et al. Impacts of climate change on building heating and cooling energy patterns in California[J].Energy，2012（44）：792-804.

[27] Yau YH， Hasbi S. A review of climate change impacts on commercial buildings and their technical services in the tropics[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2013，（18）：430-441.

[28] Yu FW，Chanb KT，Sit RKY. Climatic influence on the design and operation of chiller systems serving office buildings in a subtropical climate[J].Energy and Buildings，2012（55）：500-507.

[29] Gustavsson L，Joelsson A，Sathre R.Life cycle primary energy use and carbon emission of an eight-storey wood-framed apartment building[J].Energy and Buildings，2010（42）：230-242.

[30]Cole RJ， Kernan PC.Life-cycle energy use in office buildings[J].Building and Environment，1996，31（4）：307-317.

[31] Rincón L，Castell A，Pérez G，et al.Evaluation of the environmental impact of experimental buildings with different constructive systems using Material Flow Analysis and Life Cycle Assessment[J].Applied Energy，2013.

基金项目：

2015年国家自然科学青年基金项目，“资源环境约束下村镇住宅能源效率的测度、空间效应及节能减排长效机制研究”（71503224）；

2015年福建省社科规划青年项目，“资源及环境约束下福建省节能减排路径及政策研究”（FJ2015C110）；

2015年福建省中青年教师教育科研项目（科技），“基于三阶段DEA与SD模型的福建省节能减排效率及政策模拟研究”（JA15374）；

厦门理工学院高层次人才项目，“夏热冬暖地区村镇住宅节能技术评价及推广机制研究”（YKJ4024R）

作者简介：黄明强（1984-），男，讲师，博士研究生，研究方向：节能建筑，低碳城市发展，建筑工业化。