106-2 SEGA Lab

氣候服務
應用於建物能源評估

—以臺大總圖書館用電分析為例

氣候變遷與永續發展學程
研究生：何威融

資料來源：台電機關及公私立大專院校售電資訊

臺大歷年用電量及電費統計（2002~2016）

資料來源：臺大能源管理小組；2016年之資料未包含醫學院之用電資料

校園節電的推動困境

• 其他領域的發展無法解決/針對校園節電提出有效的應用，通常只針對該領域看見的問題點直接提出解方，而無法從更大的系統架構看待校園節電這件事。
  • 機械的冷凍空調：無止盡的採購循環（校園無專款專項、無專業能力評估、採購商和維護商的衝突等）
  • 電機的智慧電網和需求回饋：會造成基載穩定問題（包含了台灣電網都屬台電、校園和電網尺度差異、降載風險等）
  • 人文社會科學管理解方：則容易落入道德式節能的陷阱、偏重制度層面的討論而忽略了基礎設施的特性（公共財預算分配、對於「電」特性的不了解）

校園節電的推動困境

• 能源管理者因對於用電特徵的不了解，而無法評估最適改善方式，以及推估未來的風險和成本效益。
  （例如：超過契約容量的罰鍰由學校買單，但依據饋線即時電量沒有算出各建築負責用電佔比等）
• 能源的相關法規制定者因對於用電特徵的不了解，而無法回應到不同的使用情境及需求。
  （例如：校務會議的預算分配後以院級自訂繳納標準，但其中許多空間分配的性質是跨院的）
• 能源的使用者因為對於用電特徵的不了解，或沒有節電意識，而無法當用則用、當省則省。
  （例如：校園使用者空間中的耗能盤點是否回應到實際需求或使用行為？）

氣候服務/ 建物能源評估/ 臺大總圖用電分析

定義

• 包含提供氣候數據及知識，轉譯成氣候風險的概念採取減緩、調適、風險管理等行動。
• 目前國內外發展仍以氣候研究機構提供大眾數據及知識為多，實際商轉運行的商業模式甚少。並且大多以農業、疫病相關的主題為大宗，例如：旱作的小麥田管理、糧食安全推估、登革熱等病媒疫情推估等。

台大校總區建物耗能排名

資料來源：全校即時電力監控系統，只討論皆有資料的日期，因無考量能源使用密度（Energy Use Intensity, EUI），故排名僅供參考。（2016/8）

研究目的

• 計算：
  • 不同手段的成效分析
    • 儲冰系統
    • 自習室開放時間
    • 館內功能區使用配置
  • 生機饋線超約罰鍰責任佔比
  • 未來氣候情境下的用電風險

May

July

Sept.

Q&A

106-1 Seminar3

氣候變遷下
校園節電推動困境之探討

—以臺大校總區用電分析為例

研究生：何威融

氣候變遷下/ 校園節電/ 推動困境/ 臺大用電分析

研究背景

• 依據IPCC AR4及WRI（2016）的報告中，能源類別為主要碳排大宗（35%）、建築類別約佔6%。
• 在台灣目前的非核家園政策及能源轉型架構下，節電不只是減緩，更是臺灣能源轉型的契機及挑戰。
• COP21強調非締約方利害關係人（non-party stakeholder）「城市」在氣候行動中所扮演的重要角色，以城市活動為基礎的碳排放占了全球總排放量的78%（Grimm et al., 2008）。
• 而大專院校則為城市地區中，重要的經濟體與碳排單位，依據台電的公開資訊，政府機關及公私立大專院校約佔全臺住商總用電量的8.51%。

校園
節電

大背景：氣候變遷下臺灣能源轉型 

氣候變遷下/ 校園節電/ 推動困境/ 臺大用電分析

文獻回顧

• 相關領域近期發展
  • 土木建築、電機工程、機械空調、能源管理等
• 國內外相關計畫
  • 教育部資訊科技教育司
    • 2008~2016 永續校園推廣計畫
    • 2013~2014 節能績效保證專案（ESPC）計畫
  • 經濟部能源局
    • 2009 政府機關及學校四省專案計畫
    • 2016 政府機關及學校節約能源行動計畫

氣候變遷下/ 校園節電/ 推動困境/ 臺大用電分析

彙整建物用電資料特徵分析，
試圖尋找
管理者/使用者/研究者間
不知道的事情，
並透過訪談消弭鴻溝
協助能源盤點及給予改善建議。

氣候變遷下/ 校園節電/ 推動困境/ 臺大用電分析

研究方法

氣候變遷下/ 永續校園/ 推動困境/ 臺大用電分析

量化分析：資料及特徵值

• 預計使用資料：
  • 期間：2014/1/1~2017/12/31
  • 內容：527顆電錶資料，歷時四年的時資料
  • 天氣資料：大氣系觀測坪（溫度、降水等資料）
• 分析特徵值：
  • 年月用電量曲線圖、基礎耗能與尖峰耗能分佈
  • 不同月跟季節的日用電曲線差異
    • 季節分成兩季：冬（11-4月）、夏（5-10月）
    • 不同年度的月份比較
  • 日的時變化曲線、細分電錶的空間分佈和類型
  • 建物與天氣的關係：溫度、降水、太陽輻射、方位等

氣候變遷下/ 永續校園/ 推動困境/ 臺大用電分析

分析方法

• k-means clustering
• features = axis
• NS-hashtags
• 相關系統
  • 配電系統
  • 電費系統
  • 空間分配
  • 使用類型

資料清理：電錶負值

http://140.112.166.97/power/index.aspx

用電分析初步成果：2016 大樓用電量分佈

用電量（千度）

用電分析初步成果：2016 溫度和用電分布的關係

用電量（千度）

用電分析初步成果：2016 電量與機率密度的關係

用電量（千度）

用電量分布圖

Text

Take urgent action to combat climate change and its impacts. 

減緩  mitigation

• 氣候變遷「成因」
• 溫室氣體造成全球暖化
• 節能減碳

調適  adaptation

• 氣候變遷造成的「衝擊」
• 極端氣候頻率增加
• 短延時強降水的防災措施

問題意識

身為（都市中重要）經濟體的大學校園/教育機構為何節電成效不佳？其中哪些問題是可以優化改善的？

政府機關及學校節約能源行動計畫(核定本) - 經濟部能源局

R.pkg

建物用電分析

儲冰系統

效能分析

• 夏季成功延遲午後尖峰用電

• 冬季加裝之後溫控系統成效不佳

• 全年度整體用電大幅提升

[問卦]

有沒有

系館受太陽輻射影響

溫度大幅上升的八卦

？

2016年8月不同研究教學用大樓用電特性

未來氣候情境預測

建議的調適策略/節能措施

• 台大的 R.package 初稿：
  https://goo.gl/vWIjjg
• 105-2 DSP#R：
  https://goo.gl/ezntcf

資訊數據只是表徵，通常只是給你往下開挖來解決問題的一道窄門而已。數據終究只是一堆數字，最難的其實是還原數據的生產跟應用脈絡，還有向下開挖的各種準備功夫，然後，就會撞擊到人的面貌、交錯的權力、和許多的想像。這才是最需要行動和努力的地方。
                                                （洪申翰，2017）

EUI?

”

• 歷史資料的品質，不足以分析建築耗能

• 總圖增設儲冰槽，降了電費卻用電增加

• 建物的空間權力分配跨院系所

建物選定及分類

資料清理：電錶負值

• 單一高壓電錶（整棟）：總圖書館、新生教學館、共同教學館、原分所、新體育館
• 用電量合併計算：
  • 凝態館（含停車場）
  • 博雅教學館（1~4分區分樓層配電錶）
  • 普通教學館（高壓空調、照明、新設電錶1＆2）
  • 舊體育館（水銀燈、健身房、高爾夫、球場、照明、器材室）
  • 行政大樓（高、低壓冷氣、主計室空調照明、資訊室照明、資訊室動力、主計室綜合業務組、行政大樓前棟2樓動力、行政大樓後棟1＆2樓西照明、行政大樓後棟1＆2樓東照明、行政大樓前棟1樓東照明、行政大樓前棟2樓東照明、
    行政大樓後棟3樓東側、行政大樓前棟2樓動力）

資料清理：缺失值

• 行政大樓空調分高低壓，高壓缺失值
• 原分所的缺失值：2014/1/1～2014/3/22
• 其他缺失值：
  • 斷路（Open circuit）
  • 回傳Wifi過程中有其他因素影響
  • 例如：跳電之後的訊號缺失或是維修施工暫時關閉之類。

十棟建築物的用電量

十棟建築物的EUI

EUI 類別：I9
新體育館、舊體育館

EUI 類別：K1
行政大樓

EUI 類別：K2
總圖書館

EUI 類別：K3
共同、博雅、普通、新生教學館

EUI 類別：K5
原分所、凝態館

氣溫與用電量分析

為何不使用EUI？？

超過EUI平均的四棟建築物：

1.總圖書館

2.新體育館

3.凝態館

4.原分所

第一直覺總會認為

「這四棟建築物一定會亂用電？！」

但，或許我們錯怪了他們？

那麼，有什麼因素會影響用電量嗎？

用電量與季節ANOVA分析

用電量與EUI類別ANOVA分析

相對濕度與用電量分析

http://rpubs.com/yenishrepublic/energyTrend_generalLibrary

現況及
問題點概述

兩種節電
思維模式

”

• 硬體設備派

• 制度參與派

1

硬體設備派

• 機械系黃秉鈞老師：「管理的手段已經沒多少改善空間了，我們應該朝向下一步，也就是設備更新的方面著手。」
• 總圖書館曾慶輝副理：「加裝儲冰槽後有成功將尖峰用電的負載延遲，然後在離峰電價較便宜的時間製冰，但會造成總體用電量提升。」

​問題點：

• 硬體設備更換後的節電成效有其極限、經費不足、汰舊換新的不斷迴圈
• 缺乏專門經費及長遠規劃來推動節能政策、系館專責管理人力不足（或不具備相關專業，導致無法評估）
• 制度面：招標、維護廠商不同，維護不易造成年限縮短

制度參與派

• 社會系吳嘉苓老師：「應該由下而上的推動節電，為全球暖化議題從制度面、參與面並行，大家一起動手做！」
• 問題點：參與度不足（空間使用者沒有意識或不感興趣、有意識但不知如何參與）、專責行政單位動能低落（總務處營繕組水電股、能源管理小組）

​問題點：

• 老師們：大多表示肯定，但對校園用電情形也不甚了解。
• 總務處：只要主管機關沒有要求，不會沒事找事做，多一事不如少一事。例如：綠建築標章，只要內政部營建暑沒有要求就不會主動去更新。

無廣泛參與
及明確目標

“

• 納入利害關係人意見（學生、教職員等）
• 獎勵辦法的時效性、行政怠惰及資源浪費

2

湊出的預算
無專款專項

“

• 研究教學外的零星經費，湊出節能預算
• 頭痛醫頭、腳痛醫腳：策略受限便宜行事

3

被電費思維綁架
的節能政策

”

• 歷史資料的品質，不足以分析建築耗能
• 總圖增設儲冰槽，降了電費卻用電增加
• 能源管理小組的專責性/獨立性/必要性？

4

由上而下
策略分析

“

• 台大永續發展會議（時點：暑假、目的：回顧過去訂定目標、系所層級交流）
• 校內工業革命＆綠色永續發展基金（專責專款、科研補助、空間使用人提案申請）

a

由下而上
策略分析

”

• 校園年度四大例行活動：
  電影節、音樂節、藝術季及校園馬拉松
• 其他與管理層面的措施改善

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