上海市大型公共建筑能耗的贝叶斯统计分析 - 上海师范大学学报.pdf

第 卷第 期 上海师范大学学报 自然科学版 年 月 上海市大型公共建筑能耗的贝叶斯统计分析 徐鹏涛 刘吉彩 郑 鹭 岳荣先 上海师范大学数理学院上海 摘 要 在建筑能耗的计量过程中积累了大量的实时能耗数据这些数据的特点是数量大 噪声大存在缺失和测量误差等如何分析和应用如此海量数据是一个极具挑战性的问题以 年上海市大型建筑的电耗数据为研究对象通过建立多层贝叶斯模型对各类型大型建 筑的月平均单耗年平均单耗进行估计该结果将可以帮助政府监管部门对建筑节能工作进行 有效评价 关键词 大型公共建筑 多层贝叶斯模型 平均单耗估计 抽样 中图分类号 文献标志码 文章编号 引言 中国的建筑能耗已经成为工业能耗交通能耗之后的第三大社会能源消耗主体其中大型公共建筑 高能耗是我国建筑能耗快速增长的最主要原因资料显示我国单体规模大于 万平方米的大型公共建 筑总面积不足城镇建筑总面积的 总能耗却占全国城镇总耗电量的 用电量在 为普通居民住宅的 倍因此全面地了解大型公共建筑能耗的特征以及对其能耗趋势 进行有效地估计是我国建设大型公共建筑节能监管体系的基础上海作为财政部住建部建筑能耗监 测平台示范城市截至 年底该平台中已经积累了超过 栋大型公建的总用电量及分项分系统 收稿日期 基金项目 上海市科学技术委员会科研计划项目 作者简介 岳荣先 教授主要从事数理统计方面的研究 通信作者 上海师范大学学报 自然科学版 年 用电量数据近 栋建筑能源审计数据和 栋建筑实时能耗统计数据这些数据的特点是数据量 大存在缺失和测量误差常规的统计方法无法有效使用如何有效分析和应用如此海量数据就成为一 个极具挑战性的问题 本研究的目的是估计 年上海市大型公共建筑的月平均单耗以及年平均单耗因为这两个量是 政府监管部门对节能减排工作进行评价的重要指标具有重要的指导意义本文作者将使用贝叶斯统计 统计方法进行统计建模贝叶斯统计是现代统计学的一个重要分支有别于经典的统计推断方法该方 法以贝叶斯公式为核心通过综合利用先验信息和后验信息进行有效的统计推断 在平均单耗的 估计中首先通过初步的数据筛选办法确定 栋大型建筑作为研究对象然后计算每栋建筑的单位 面积的月耗电量月单耗将以此数据作为样本进行统计分析接着对先验分布以及总体分布进行模 型假设推导出月单耗的后验分布最后使用抽样技术获得月年平均单耗估计 本文作者发现将贝叶斯统计方法运用于大型公共建筑月年平均单耗的估计在国内外的研究与应 用中并不多见在已有文献中对于大型公共建筑能耗的研究一般都使用描述性统计方法和线性回归模 型 然而因为本研究的数据存在大量缺失和测量误差普通线性回归模型一般不能直接使用作者 提出一种新的多层贝叶斯模型直接用于月年平均单耗的估计无需进行额外缺失值的插补 数据预处理和统计建模 数据预处理 按建筑功能的不同分为办公建筑政府办公楼宾馆饭店教育建筑其它建筑商场建筑体育建 筑文化建筑医疗卫生和综合建筑数据包括每栋楼宇的有效面积所属区县建筑类型以及该楼的每 小时耗电量本研究的目的是估计各类型建筑的月平均单耗以及年平均单耗这里的月单耗指的是该类 型建筑每月单位建筑面积的电耗年单耗指的是该类型建筑每年单位建筑面积电耗 由于所提供每栋建筑的小时数据存在大量缺失首先需要根据一定规则选取样本建筑计算每天电 耗和每月电耗该挑选样本建筑规则如下 当月采集天数 月份采集天数 则