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《工業工程雜志》2015年第六期

摘要:

以近年陜西省民用建筑能源消耗現狀為基礎，通過構建民用建筑能源消耗影響因素假設模型，采用多元線性回歸法對各影響因素進行分析。結果表明，人口總量、城鄉人口結構、經濟發展、居民消費水平與第三產業發展均會促進陜西省民用建筑能源消耗，而現階段技術進步對降低建筑能耗的作用是不明顯的。就降低陜西省民用建筑能耗提出對策建議，旨在為陜西省相關部門找到建筑節能的著力點，更好地開展建筑節能減排工作提供參考。

關鍵詞:

陜西;民用建筑;能源消耗;影響因素

隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，建筑能耗在國民經濟總能耗中所占比例越來越高。在節約能源、保護環境的迫切要求下，提高能源使用效率、降低建筑能耗成為我國能源政策中的重要組成部分。《節能減排“十二五”規劃》中將建筑列為節能減排重點領域，并提出:在“十二五”時期形成600萬噸標準煤的節能能力［1］。陜西省作為國家低碳試點省區，為創建國家低碳示范省，在《陜西省“十二五”規劃》中明確提出單位生產總值能耗降低16%、二氧化碳排放降低15%的約束性目標，并將建筑、公共機構等納入重點節能領域。為使陜西省節能相關部門從宏觀角度更好地開展建筑節能減排工作，本文結合陜西省實際情況，對影響陜西省民用建筑能源消耗的宏觀因素展開研究，以期識別出影響民用建筑能耗的關鍵因素，確定各因素對建筑能耗的影響程度，找到推動建筑節能工作的著力點，為政府部門出臺有針對性的政策措施、制定建筑節能戰略規劃提供依據。

1陜西省民用建筑能源消耗測算

根據《民用建筑設計通則》［2］，民用建筑是指供人們居住和進行公共活動用的居住建筑和公共建筑的總稱。建設部于2000年對建筑能耗的含義做出解釋:所謂建筑能耗就是指建筑運行使用能耗，它包括采暖、照明、動力、空調等用能，即去除建筑施工能耗、新建建筑建材能耗，只取建筑的運行、使用能耗［3］。江億認為“民用建筑的運行能耗，即在住宅、辦公建筑、學校、商場、賓館、交通樞紐、娛樂設施等非工業建筑內，為居住或使用者提供采暖、通風、空調、照明、炊事、生活熱水，以及為了實現建筑的各項服務功能所使用的能源”［4］。綜上，本文界定的陜西省民用建筑能源消耗即為陜西省民用建筑物運行、使用過程所消耗的能源，即民用建筑物建成后在其運行或使用階段，為滿足人們的一定使用功能所產生的能源消耗，包括照明、采暖、空調、電梯、熱水供應、炊事、家用電器、辦公設備等能耗。

目前，我國能源統計工作，一直是以經濟活動來劃分的，對終端能源消費僅統計品種和數量，不分具體用途，缺少直接反映建筑運行能源消耗的統計數據。因此民用建筑能耗只能通過間接計算的方法獲得。在既有研究基礎上［4-6］，本文采用宏觀模型對陜西省民用建筑能耗進行測算，將民用建筑能耗分為城鎮采暖能耗、城鎮住宅除采暖外能耗、公共建筑除采暖外能耗與農村住宅能耗4部分。對于城鎮采暖能耗可按城鎮消費的煤耗城與鎮集中供暖能耗之和所得;對于城鎮住宅除采暖外能耗與農村住宅能耗可按能源統計年鑒中地區能源平衡表居民生活消費項能耗扣除交通能耗所得(扣除全部汽油、95%的柴油)［6］;對于公共建筑除外暖外能耗可將能源統計年鑒中地區平衡表中批發、零售業和住宿、餐飲業項能耗與其他行業(包括公共居民服務和咨詢業、衛生體育社會福利、教育文藝、廣播電視、科研和綜合技術服務、國家黨政機關和社會團體等行業)能耗扣除交通能耗(扣除95%的汽油、65%的柴油)［6］，加上交通運輸倉儲郵電通訊業項的電耗所得。由于各種能源原始計量單位不同，熱值也不一樣，為了能夠進行匯總對比分析，本文將各種能源消耗統一轉化為標準煤，其中電力按等價值折算［7］。

2民用建筑能耗宏觀影響因素分析

民用建筑運行能耗作為社會大系統中的一個復雜子系統，其變化和發展不但與人口、富裕度、技術水平有關，而且與人民的社會生活密切相關，必然受到社會大系統中其他系統，比如社會、經濟、科技、生態等的影響。在既有文獻研究基礎上，本文將民用建筑運行能耗的宏觀影響因素歸納為3個方面，即:人口、經濟與技術。1)人口。

隨著人口的增長，其對環境造成的壓力越來越大。Swan等［8］、Saha等［9］、白瑋等［10］的研究表明，人口與建筑運行能源的消耗存在顯著相關關系。人口對建筑運行能耗的影響主要體現在:人口數量的增長與城鄉人口結構的變化兩方面。人口總量的增加不僅會直接影響民用建筑運行能耗總量變化，也會影響到運行能耗的人均消費量。城鄉人口結構變化對建筑能耗的影響主要體現在:大量農村人口不斷遷移至城市，使城鎮人口數量急劇增加，而城鎮居民人均商品能源消費比農村要高;同時，農村人口向城市的遷移會使得商品燃料逐漸取代生物燃料、產生更多的建筑建設活動以及提高家庭用能標準，進而導致能源消費量的增加。考慮城鎮化率這一指標可以反映出城鄉人口結構的變化，本文選用城鎮化率來分析城鄉人口結構變化對民用建筑能耗的影響。對此，提出以下假設。H1為人口總量的增長與民用建筑能源消耗正相關;H2為城鄉人口結構的變化與民用建筑能源消耗正相關。2)經濟。

從世界范圍來看，地區經濟越發達，生產總值越高，人均民用建筑運行能耗越大。NikhilKaza［11］，Hirst［12］，曾狄［13］等人的研究表明，經濟的增長對民用建筑能源的消耗具有明顯的影響作用。隨著經濟水平的不斷發展，人民生活水平在提高的同時消費觀念也在逐步轉變，居民的生活需求從最初的滿足基本生存變為更加注重生活品質，對居住環境的舒適度、生活便利等不斷提出更高的要求，與之相關的家用電器等耐用消費品的需求不斷增長，由此導致的建筑運行能耗也在不斷增加。目前我國正處于工業化時期，經濟結構變動速度比較快，第三產業所占比例越來越高，而第三產業經濟活動不屬于工業生產，其發生的能源消費基本發生在建筑領域，因此第三產業的發展對建筑能源消耗有較大的影響。根據以上論述，提出如下假設。H3為經濟增長與民用建筑能源消耗正相關;H4為居民消費水平與民用建筑能源消耗正相關;H5為第三產業發展與民用建筑能源消耗正相關。3)技術。科學技術的發展將推動建筑材料、建筑設備等在品質、新產品開發、能源利用效率提高方面的不斷開拓和進步，新技術或設備可以通過提高設備的工作效率來降低能源消耗強度，進而降低能源消費量，它們的采用更加適應消費者的需求和可持續發展的要求。考慮建筑單位面積能耗這一指標可以綜合反映出新技術對建筑能耗的影響，本文選用這一指標來分析技術因素對建筑能源消耗的影響。據此，提出如下假設。H6為技術進步與民用建筑能源消耗負相關4)民用建筑能源消耗影響因素假設模型。根據前文所述，提出如下假設模型。

3模型構建及數據來源

3．1模型構建通過以上分析，建立以下多元回歸模型來分析宏觀因素對民用建筑能耗的影響。其中，Y為民用建筑能源消耗量，是被解釋變量;P、U、H、G、S、M為解釋變量，分別代表人口總數、城鎮化率、居民消費水平、生產總值、第三產業增加值、單位建筑面積能耗;β0、β1、β2、β3、β4、β5、β6為待估參數;γ是隨機誤差項。

3．2數據來源及處理表1為陜西省民用建筑能源消耗宏觀影響因素指標，數據來源于《中國能源統計年鑒》(2000－2013)、《中國統計年鑒》(2000－2013)、《中國固定資產統計年鑒》(2000－2013)、《陜西省統計年鑒》(2000－2013)。

4回歸分析

4．1平穩性檢驗經典計量經濟學建模過程中，通常假定經濟時間序列是平穩的。但事實上，大多數時間序列是非平穩的，如果直接將非平穩時間序列當做平穩時間序列進行回歸，則可能會導致不良后果，因此，模型分析前應對原序列進行平穩性檢驗。本文采用ADF單位根檢驗法，對各時間序列的平穩性進行檢驗。各時間序列均在2階差分滯后一期的條件下進行檢驗，結果表明:各變量ADF檢驗統計量的值均小于5%顯著水平下的臨界值，由此可以拒絕各時間序列有單位根的假設，可認為這7個時間序列都是平穩的，時間序列為不帶漂移的I(2)過程。

4．2協整檢驗協整檢驗用于分析序列之間是否存在長期均衡關系。本文采用Engle－Granger兩步法進行協整檢驗。在采用OLS法構建回歸模型的基礎上對回歸方程的殘差進行平穩性檢驗，如果平穩，則說明序列是平穩的，變量間存在協整關系。檢驗結果表明，t統計量的值為－3.449761小于5%顯著水平下的臨界值－3.144920，表明殘差序列不存在單位根，殘差序列是穩定的，即各變量之間存在著長期的相關性。

4．3變量多重共線性檢驗在多元線性回歸模型經典假設中，其重要假定之一是回歸模型的解釋變量之間不存在線性關系，若回歸模型中存在多重共線性，將會對模型進行最小二乘估計造成嚴重影響，使得普通最小二乘法估計的參數值不能確定，增大最小二乘估計量的方差。因此，需要對變量的多重共線性進行診斷。由表2相關系數分析可得到:建筑能源消耗與各指標呈高度正相關，表明所選取的自變量是可以解釋能源消耗增長的。但各解釋變量之間存在著嚴重的相關關系，模型存在多重共線性。為了達到較好的擬合效果，必須要消除多重共線性。

4．4嶺回歸嶺回歸(ridgeregression)是一種專用于共線性數據分析的有偏估計回歸方法，實質上是一種改良的最小二乘估計法，通過放棄最小二乘法的無偏性，以損失部分信息、降低精度為代價獲得回歸系數更為符合實際、更可靠的回歸方法，對病態數據的擬合要強于最小二乘法。對全部的6個變量做嶺跡分析，發現當K=0.7以后，各參數開始趨于穩定，嶺變化逐漸平穩。因此選取K=0.7，計算此時的嶺回歸估計結果，如表3所示。由表3可知，模型中自變量的嶺回歸系數均通過1%的顯著性檢驗，符合經濟學意義檢驗，復決定系數R2為0.977，F的顯著性檢驗P=0.000＜1%，高度顯著，通過顯著性水平檢驗，模型整體擬合效果良好，可以較好地解釋陜西省民用建筑能源消耗與其影響因素間的關系。至此，可得模型標準化嶺回歸方程為。

5結果分析

從嶺回歸結果中可以看出:6個自變量均與因變量呈正相關關系，證明假設H1－H5成立，H6不成立。其可能原因為:現階段一些新技術的使用使得單位面積能耗下降，而一些新設備的投入又增加了單位面積的能耗，使得技術進步在減低民用建筑能源消耗中起到的作用是不明顯的。人口方面，陜西省人口總量與城鄉人口結構均與陜西省民用建筑能源消耗間存在著顯著的正相關關系。人口每增加1%，民用建筑能源消耗量會增加0.146%。由于我國自1978年開始實行計劃生育政策，人口增長速度得到有效控制，陜西省2000年－2012年年人口增長均速達0.25%。但隨著2013年“單獨二胎”政策的提出，預計未來陜西省人口增速會有提升，這將對民用建筑能源消耗造成一定壓力。同時城鄉人口結構的變化也促進民用建筑能耗的增長，城鎮化率每提升1%，民用建筑能源消耗量會增加0.14%。目前我國正在一直開展城鎮化建設，陜西省“十二五”規劃中提出到2015年，城鎮化率要達到57%，城鎮化對建筑能耗的影響將進一步加重。經濟方面，陜西省經濟增長、居民消費水平與第三產業的發展均會促進民用建筑能耗的增長。陜西省經濟增長每增加1%，會使得民用建筑能源消耗量增加0.144%，按照陜西省“十二五”規劃提出的目標，陜西省經濟還將保持平穩較快發展，將會使得民用建筑能源消耗量進一步加大。而居民消費水平每增加1%，則會使得民用建筑能耗增加0.146%，隨著人民生活水平的提高，居民消費消費水平也在不斷提升，人們對居住環境的舒適度、便利性要求也在不斷提高，由此導致的建筑運行能耗也將不斷增加。此外，第三產業的發展也會促進民用建筑能耗增長，第三產業增加值每提升1%，民用建筑能耗將增加0.145%，現階段，陜西省把推動服務業大發展作為經濟轉型升級的主攻方向，不斷擴大第三產業比重，會進一步加劇民用建筑能源的消耗。

6政策建議

以近年陜西省民用建筑能源消耗現狀為基礎，通過構建民用建筑能源消耗影響因素假設模型，采用多元線性回歸法對各影響因素進行分析，研究結果表明:現階段技術進步對降低陜西省民用建筑能耗的作用是不明顯的，而人口總量、城鄉人口結構、經濟發展、居民消費水平與第三產業發展均會促進陜西省民用建筑能源消耗。基于前文分析，本文就降低陜西省民用建筑能源消耗提出以下節能對策。1)加快建筑節能減排技術的開發和推廣應用。進一步提高城鎮新建建筑建筑節能強制性標準執行率，加快既有建筑節能改造，推廣建設可再生能源建筑，推廣使用新型節能建材和再生建材。在農村推進節能型住宅建設，推動省柴節煤灶更新換代，鼓勵太陽能及沼氣池技術利用。2)控制人口自然增長率。避免“單獨二胎”政策實施后，人口數量短時間內迅速膨脹導致的建筑能源大量消耗。3)城鎮化進程中，加快陜北百萬千瓦風電和太陽能光伏發電基地建設，推進陜南水力資源和關中地熱資源開發利用，推廣采用太陽能等清潔、可再生能源，減少傳統能源消耗、優化建筑用能結構。4)居民生活消費水平提高的同時，提倡行為節能，倡導勤儉節能的生活方式，采用高效節能空調器，推廣使用高效節能家電。5)第三產業發展過程中，在零售業等商貿服務和旅游業開展節能減排行動，加快設施節能改造，嚴格用能管理，引導消費行為。對于公共機構嚴格執行公共場所空調溫度限額標準，建立完善公共機構能源審計、能效公示和能耗定額管理制度，加強能耗監測平臺和節能監管體系建設。

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作者：張涑賢 王震 單位：西安建筑科技大學 管理學院