CN107316266A - 一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于包括以下步骤：1)对预先收集到的居民消费家庭的能源消费基础数据进行分类；2)根据能源种类和能源消费活动分类结果，分别计算各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量；3)根据得到的各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量，对各居民消费家庭全年的能源消费量或各能源类型全年的能源消费量或各类能源消费活动全年的能源消费量进行统计。本发明收集的基础数据信息准确性高，不仅能对商业能源进行核算，更关键的是可以对生物质能、散煤等非商业能源进行核算和统计，可以广泛应用于居民能源消费核算领域。

Description

一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法

技术领域

本发明涉及能源消费核算领域，特别是关于一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法。

背景技术

对于居民的能源消费信息进行统计，能够有效监测居民部门的能源需求变动与趋势，是政府部门进行宏观决策、能源企业进行经济投资的重要参照基础和统计支撑。

目前，对居民能源消费的统计主体主要包括：官方统计部门、商业咨询企业、能源供给和服务商以及学术调查机构。对于居民能源消费信息的采集、汇总和统计方法主要有两种：一是对居民进行抽样和入户调查，通过直接询问的方式来采集居民在某一特定时期的能源消费数量、成本支出等信息，但是由于该方法主要基于被访者的回忆，尽管简便易行，但数据的准确性和精度会大打折扣。二是基于表计的方法，通过调查商业能源供应商、采集商业能源表计账单等方式来获得居民在某一时期的能源消费数量与成本信息，该方法在数据精度上大为改善，但仅限于居民部门的电力、燃气、热力这三类商业用能，对于其他能源，包括煤炭、生物质能等能源品无法统计，而这些恰好是发展中国家居民，尤其是农村居民的主要能源品，此外，在发展中国家往往存在表计误差、偷电等现象，也会导致基于表计方法的能源统计出现偏误。

发达国家很早就意识到居民能源消费信息的重要性，通过官方统计体系来进行系统采集，但在居民能源消费核算上存在一定差异。例如，美国能源署负责全美境内的居民能源信息统计与核算，他们首先进行居民能源消费调查(RECS)，对于电力、天然气等商业能源采集表计信息，之后按照不同建筑模型特征使用非线性回归模型来进行加总；英国能源消费数据是基于DUKES与国家能源效率数据框架(NEED)数据，使用Cambridge Housing Model(剑桥房屋居住模型)来计算具体能源使用情况的数据库；加拿大的家庭能源使用调查(SHEU)和澳大利亚家庭能源消费调查(HECS)的家庭能耗数据则来自于家庭自报数据和能源供应商的数据；新西兰的家庭终端用能研究(HEEP)项目则有所不同，利用在被调查家庭安装电子数据记录仪即时传送能源使用数据。中国现有的官方统计核算中，国家统计局城调队在实施“中国城镇住户调查”中涉及了电力、燃气、煤炭和交通燃料，但对于其他能源品没有涉及，此外对于农村居民的能源消费也没有专项统计。在其他大型微观住户调查中，如中国家庭健康调查(CHNS)、中国家庭追踪调查(CFPS)、中国健康与养老追踪调查(CHARLS)、中国家庭金融调查(CHFS)、中国家庭收入调查数据(CHIP)等，这些调查涉及能源的问题较少，主要在于对家用电器和电力支出的统计，对于居民能源信息的收集均为被访者基于对往年能源消费的回忆所直接报告的数据。换而言之，这类调查直接利用住户汇报的数据，缺少必要的核算。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，该方法借助入户调查等手段，采集消费者的用能设备信息和使用情况，有效提高了居民消费统计数据的精度和可信度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于包括以下步骤：1)对预先收集到的居民消费家庭的能源消费基础数据进行分类；2)根据能源种类和能源消费活动分类结果，分别计算各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量；3)根据得到的各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量，对各居民消费家庭全年的能源消费量或各能源类型全年的能源消费量或各类能源消费活动全年的能源消费量进行统计。

所述能源消费基础数据包括居民消费者的用能设备信息和设备使用情况；所述用能设备信息指各种设备的物理参数，即设备类型、消耗的燃料类型、能耗功率和能效标识；所述设备使用情况是指居民对各设备的行为特征，即对该设备的使用频率、使用时间。

所述各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源种类每年的能源消费量的计算方法，包括：根据各炊事设备的单位小时能耗和每年的使用时间，计算各炊事设备所使用能源种类每年的能源消费量；根据家用电器类型将家用电器设备分为照明和其他家用电器两类，计算各类家用电器设备所使用能源种类每年的能源消费量；根据取暖方式不同将取暖能耗分为集中供暖和分户自供暖两种，并根据两种取暖方式采用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量；根据热水供应方式不同将热水器分为即热式热水器和储水式热水器两种，根据两种热水器所使用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量；根据制冷设备类型将制冷设备分为电风扇和空调两类，并分别计算两类制冷设备每年的能源消费量。

所述各炊事设备所使用能源种类每年的能源消费量的计算公式为：

式中，各炊事设备每年的使用时间根据该炊事设备的每天使用频率、每次平均工作时间和每年使用天数计算得到；电力炊事设备的单位小时能耗根据其输出功率确定，非电力炊事设备的单位小时能耗根据文献和行业技术标准确定。

所述各类家用电器设备所使用能源种类每年的能源消费量的计算包括照明设备和其他家用电器的计算，其计算公式分别为：

所述集中供暖和分户自供暖采用的能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

集中供暖每年的能源消费量的计算公式为：

分户自供暖能源消费分为空调和其他供暖设备，其每年的能源消费量的计算公式分别为：

所述储水式热水器所使用的各能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

首先根据储水式热水器的燃料分类计算各燃料每天的能源消耗，具体计算公式为：

其次根据储水式热水器每天的能耗及其每年的使用天数，计算得到储水式热水器每年的能源消耗，计算公式为：

Energy_{储水式热水器}(kgce/年)＝能耗_{储水式热水器}(kgce/天)×使用天数_{储水式热水器}(天/年)。

所述即热式热水器所使用的各能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

首先根据即热式热水器的燃料分类计算各类燃料每天的能源消费量，具体计算公式为：

其次根据即热式热水器每天的能源消费量及其每年的使用天数，计算得到即热式热水器每年的能源消费量，计算公式为：

Energy_{即热式热水器}(kgce/年)＝能耗_{即热式热水器}(kgce/天)×使用天数_{即热式热水器}(天/年)。

所述电风扇和空调设备每年的能源消费量的计算方法分别为：

其中，空调的实际输出功率等于其输出功率乘以定变频调整系数，再除以能效比。

所述各居民消费家庭全年的能源消费量的计算公式为：

式中，N为能源种类总数；M为能源消费活动种类；Energy_i,m,n为第n种能源用于第m类消费活动的实物消费量；i为该居民消费家庭编号；

所述各居民消费家庭的第n类能源消费量的计算公式为：

所述各居民消费家庭的第m类活动的能源消费量的计算公式为：

式中，coef_n为每类能源品调整为以千克标准煤计量的标准能源消费量的折标系数。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过入户调查来采集居民的用能设备信息和使用情况，数据收集简单易行，而且由于居民的用能行为每日都在重复，记忆更为稳定，有效提高了居民消费统计数据的精度和可信度。2、本发明根据收集的基础数据按照能源种类和能源消费活动进行分类，不仅能对商业能源进行核算，更关键的是可以对生物质能、散煤等非商业能源进行核算和统计，具有更广的适用性。3、本发明通过对各类消费活动中各能源类型每年的能源消费量进行统计，得到各居民消费家庭全年的能源消费量或各能源类型全年的能源消费量或各类能源消费活动全年的能源消费量，统计结果更加直观清晰，能够有效监测居民部门的能源需求变动与趋势，是政府部门进行宏观决策、能源企业进行经济投资的重要参照基础和统计支撑。因而，本发明可以广泛应用于能源消费核算领域中。

附图说明

图1是本发明方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，包括以下步骤：

1)收集居民消费家庭的能源消费基础数据。

能源消费基础数据的收集可以借助入户调查等手段，收集的能源消费基础数据包括居民消费者的用能设备信息和使用情况，用能设备信息包括每种设备的物理参数，如：设备类型、消耗的燃料类型、能耗功率和能效标识等；设备使用情况包括居民对该设备的使用频率、使用时间等行为特征等。

2)将收集到的能源消费基础数据按照能源种类和能源消费活动进行分类，能源种类可以分为煤、天然气、液化石油气和电力等；能源消费活动可以分为炊事、家用电器、取暖、热水和制冷五类。

3)根据能源种类和能源消费活动分类结果，分别计算各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源种类每年的能源消费量。

本发明在计算各类能源消费活动的能源消费量时，根据每类能源品的折标系数将各类能源品的能源消费量均转化为以千克标煤(kgce)计量的标准能源消费量，下面详细介绍各类能源消费活动的具体计算方法。

①炊事

根据各炊事设备的单位小时能耗和每年的使用时间，计算各炊事设备所使用能源种类每年的能源消费量。

其中，炊事设备的单位小时能耗(如电器设备的输出功率)，除了以电力为燃料的炊事设备直接采用其输出功率外，其他均根据文献和行业技术标准来确定。各炊事设备每年的使用时间根据该炊事设备的每天使用频率、每次平均工作时间和每年使用天数计算得到。其中，炊事设备每年使用天数定义为住户每年在该住房(接受调查时的住房)居住的天数。

根据上述分析可知，根据炊事设备的炊事设备每年的能源消耗量由以下公式计算：

②家用电器

根据家用电器类型将家用电器设备进行分类，计算各类家用电器设备所使用能源种类每年的能源消费量。

其中，家用电器类分为照明和其他家用电器两类，根据各家用电器设备的设备功率、工作时间、使用时间及电力折标系数，分别计算照明和其他家用电器设备每年的能源消费量。各家用电器的设备功率根据该家用电器设备的输出功率、设备容量及其能源效率计算得到，各家用电器的工作时间根据该家用电器每天的使用频率、每次平均工作时间计算得到。

根据上述分析可知，照明和其他家用电器设备每年的能源消费量的计算公式分别为：

③取暖

根据取暖方式不同将取暖能耗分为集中供暖和分户自供暖两种，并根据两种取暖方式采用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量。

由于取暖方式不同，本发明将取暖能耗分为集中供暖和分户自供暖两种计量方法。住宅取暖能耗的计量方法有两种，分别为估计住宅取暖总能耗(source energy)和估计住宅交付能耗(site energy)。取暖总能耗是指为住宅提供一定的取暖能源所需要的全部未经加工和经加工的能源，包括能源的生产耗损、传输耗损等。交付能耗是指在住宅用户终端取暖所消耗的能源量。

在估计集中供暖的能耗时，由于无法获取家庭所在城市的供热热源技术特征、燃料信息和管道热量耗损率等信息，所以本发明间接地通过以下公式估计采用集中供暖方式的各住宅全年的交付能耗：

在估计分户自供暖的能耗时，与集中式供暖不同，分户自供暖并不是全天在所有住房面积上进行供暖。由于各个家庭采暖所使用的设备和燃料以及采暖时长不同，我们按供暖设备及其燃料分类，包括空调供暖和其他供暖设备供暖，各类燃料的消费量均转化为以千克标煤(kgce)计量的能耗，估计采用分户自供暖方式中各住宅的全年的供暖能耗。

④热水

根据热水供应方式不同将热水器分为即热式热水器和储水式热水器两种，根据两种热水器所使用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量。

热水器的类型包括储水式热水器和即热式热水器。储水式热水器的燃料主要为电力和太阳能，为计算方便，我们将燃气式储水热水器调整为即热式热水器，也就是说即热式热水器的燃料包括电力、管道天然气/煤气和瓶装液化气。

对于储水式热水器，根据储水式热水器的燃料分类计算各燃料每天的能源消耗，具体计算公式为：

根据储水式热水器每天的能耗及其每年的使用天数，计算得到储水式热水器每年的能源消耗，计算公式为：

Energy_{储水式热水器}(kgce/年)＝能耗_{储水式热水器}(kgce/天)×使用天数_{储水式热水器}(天/年) (9)

对于即热式热水器，根据即热式热水器的燃料分类计算各类燃料每天的能源消费量，具体计算公式为：

根据即热式热水器每天的能源消费量及其每年的使用天数，计算得到即热式热水器每年的能源消费量，计算公式为：

Energy_{即热式热水器}(kgce/年)＝能耗_{即热式热水器}(kgce/天)×使用天数_{即热式热水器}(天/年) (13)

⑤制冷

根据制冷设备类型将制冷设备分为电风扇和空调两类，并分别计算两类制冷设备每年的能源消费量。

通常而言，家庭制冷设备为空调和电风扇，计算其能源消耗需要考虑以下几个因素：设备的输出功率、每天使用频率、每次平均工作时间、每年使用天数及其能源效率等。其中，电风扇每年的能源消费量的计算公式为：

空调设备每年的能源消费量的计算公式为：

其中，空调的实际输出功率等于其输出功率乘以定变频调整系数，再除以能效比(EER)。

4)根据步骤3)中计算得到的各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量，对各居民消费家庭全年的能源消费量或各能源类型全年的能源消费量或各类能源消费活动全年的能源消费量进行统计。

其中，各居民消费家庭全年的能源消费量的计算公式为：

式中，N为能源种类总数；M为能源消费活动种类；Energy_i,m,n为第n种能源用于第m类消费活动的实物消费量；i为该居民消费家庭编号。

第i个居民消费家庭的第n类能源消费量的计算公式为：

与之类似，第i个居民消费家庭的第m类活动的能源消费量的计算公式为：

式中，coef_n为每类能源品调整为以千克标准煤计量的标准能源消费量的折标系数。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对预先收集到的居民消费家庭的能源消费基础数据进行分类；

2)根据能源种类和能源消费活动分类结果，分别计算各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量；

3)根据得到的各类能源消费活动中各能源类型每年的能源消费量，对各居民消费家庭全年的能源消费量或各能源类型全年的能源消费量或各类能源消费活动全年的能源消费量进行统计。

2.如权利要求1所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述能源消费基础数据包括居民消费者的用能设备信息和设备使用情况；所述用能设备信息指各种设备的物理参数，即设备类型、消耗的燃料类型、能耗功率和能效标识；所述设备使用情况是指居民对各设备的行为特征，即对该设备的使用频率、使用时间。

3.如权利要求1所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述各居民消费家庭中各类能源消费活动中各能源种类每年的能源消费量的计算方法，包括：

根据各炊事设备的单位小时能耗和每年的使用时间，计算各炊事设备所使用能源种类每年的能源消费量；

根据家用电器类型将家用电器设备分为照明和其他家用电器两类，计算各类家用电器设备所使用能源种类每年的能源消费量；

根据取暖方式不同将取暖能耗分为集中供暖和分户自供暖两种，并根据两种取暖方式采用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量；

根据热水供应方式不同将热水器分为即热式热水器和储水式热水器两种，根据两种热水器所使用的能源种类分别计算各能源种类每年的能源消费量；

根据制冷设备类型将制冷设备分为电风扇和空调两类，并分别计算两类制冷设备每年的能源消费量。

4.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述各炊事设备所使用能源种类每年的能源消费量的计算公式为：

式中，各炊事设备每年的使用时间根据该炊事设备的每天使用频率、每次平均工作时间和每年使用天数计算得到；电力炊事设备的单位小时能耗根据其输出功率确定，非电力炊事设备的单位小时能耗根据文献和行业技术标准确定。

5.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述各类家用电器设备所使用能源种类每年的能源消费量的计算包括照明设备和其他家用电器的计算，其计算公式分别为：

6.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述集中供暖和分户自供暖采用的能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

集中供暖每年的能源消费量的计算公式为：

分户自供暖能源消费分为空调和其他供暖设备，其每年的能源消费量的计算公式分别为：

7.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述储水式热水器所使用的各能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

首先根据储水式热水器的燃料分类计算各燃料每天的能源消耗，具体计算公式为：

其次根据储水式热水器每天的能耗及其每年的使用天数，计算得到储水式热水器每年的能源消耗，计算公式为：

Energy_{储水式热水器}(kgce/年)＝能耗_{储水式热水器}(kgce/天)×使用天数_{储水式热水器}(天/年)。

8.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述即热式热水器所使用的各能源种类每年的能源消费量的计算方法为：

首先根据即热式热水器的燃料分类计算各类燃料每天的能源消费量，具体计算公式为：

其次根据即热式热水器每天的能源消费量及其每年的使用天数，计算得到即热式热水器每年的能源消费量，计算公式为：

Energy_{即热式热水器}(kgce/年)＝能耗_{即热式热水器}(kgce/天)×使用天数_{即热式热水器}(天/年)。

9.如权利要求3所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述电风扇和空调设备每年的能源消费量的计算方法分别为：

其中，空调的实际输出功率等于其输出功率乘以定变频调整系数，再除以能效比。

10.如权利要求1所述的一种基于用能设备、自下而上的居民能源消费核算方法，其特征在于：所述各居民消费家庭全年的能源消费量的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>Energy</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </msubsup> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </msubsup> <msub> <mi>Energy</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>coef</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow>

式中，N为能源种类总数；M为能源消费活动种类；Energy_i,m,n为第n种能源用于第m类消费活动的实物消费量；i为该居民消费家庭编号；

所述各居民消费家庭的第n类能源消费量的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>Energy</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi> </msubsup> <msub> <mi>Energy</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>coef</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow>

所述各居民消费家庭的第m类活动的能源消费量的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>Energy</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </msubsup> <msub> <mi>Energy</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>coef</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>;</mo> </mrow>

式中，coef_n为每类能源品调整为以千克标准煤计量的标准能源消费量的折标系数。