绿色大学校园能效管理研究与实践
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2.5 基于SPSS相关性分析的高校电耗模型与水耗模型构建

如前文所述,高校的建筑能耗与生活用水消耗量的影响因素受使用人数、建筑面积、仪器设备数量及使用频率、科研体量、为社会提供的服务量、高校的管理水平、设备的能效等均存在一定的相关性,而这些影响因素与能耗、水耗总量的相关性如何,目前尚停留于探讨阶段,部分学者对单个高校的单个建筑作过回归分析,但着眼于地区、全国高校的总量模型的分析,目前尚未有研究案例。

本报告在全国70所样本高校2011—2013年能耗、水耗数据的基础上,基于SPSS相关性分析,构建不同气候区的高校建筑电力消耗模型和生活用水量消耗模型。

2.5.1 模型构建思路

根据公共机构能源统计的相关统计指标,以及经验认定的高校能耗、水耗影响因素,将学生规模作为影响高校能耗总量和水耗总量的主要参数进行相关性分析。具体步骤如下:选取学生人数作为影响高校能耗与水耗的主要影响参数,通过SPSS软件进行相关性分析确定影响因子系数,根据样本数据确定能耗或水耗无相关数,进而构建能耗或水耗总量模型,见图2-26。

图2-26 基于学生人数的能耗与水耗模型构建步骤

2.5.1.1 参数选取

为了更加准确地反映实际用能的等价人数,本模型提出了标准化人数P的概念,即以高校全日制本科生人数作为计量因子,其他不同类型的全日制在校生、在编教职工人数与本科生人数进行等价折算。根据高校的学生类型,主要选取的参数有:全日制本科人数P1、全日制专科人数P2、硕士生人数P3、博士生人数P4、在编教职工人数P5、非在编教职工人数P6

此处因为以本科生人数作为基础统计单位,因此,取值a1=1。结合经验,初步确定各个a值的取值范围,然后进行插值取值,分析不同取值下的相关性,直到达到符合显著性要求为止。

2.5.1.2 能耗或水耗无相关数

为了更加实际地反映标准化人数情况下的能耗总量,本模型提出能耗或水耗无相关数[E]的概念。能耗或水耗无相关数即为单位标准化人员数[P]的单位能耗或单位水耗。通过建立能耗或水耗无相关数,可以对一个学校、地区以及全国高校的能耗或水耗总量按照公式(2)进行计算得到:

2.5.2 高校电力消耗模型构建

2.5.2.1 电力消耗的相关性分析

将不同的系数取值得到的P值取其以e为底的对数即LnP,在SPSS软件中逐个得出其与全年电耗的对数值之间的相关系数,如表2-13所示。

表2-13 电耗相关性分析结果

其中,当a1~a6分别取1、0.5、2、6、10、10和1、0.5、3、6、10、10时,相关性的P值均为0,相关性极强。对应的系数即斜率分别为0.553和0.569。在本报告中,电力消耗模型的相关性系数分别取1、0.5、3、6、10、10。

2.5.2.2 电力消耗无相关数

2011—2013年统计范围内的高校总电耗数为6506493055kW·h,总标准化人数为13799287人。根据模型计算方法,分建筑热工分区得到不同气候区及不分气候区的电力消耗无相关数,见表2-14。

表2-14 电力消耗无相关数

2.5.3 高校水量消耗模型构建

2.5.3.1 水耗相关性分析

将不同的系数取值得到的P值取其以e为底的对数即LnP,在SPSS软件中逐个得出其与全年水耗的对数值之间的相关系数,如表2-15所示。

表2-15 水耗相关性分析结果

根据统计经验,高校的用水量消耗直接与用水人数相关,即a1~a6均取1时,相关性P值为0.003,对应的系数为0.307。在计算过程中发现,当系数取1、0.5、2、3、6、6时,用水人数与水耗总量相关性极强,则取这组系数作为水耗模型构建的最优系数,此时,相关性P值均为0。

2.5.3.2 水耗无相关数

2011—2013年统计范围内的高校总水耗为:407384005t;总标准化人数为9841299人。根据模型计算方法,分建筑热工分区得到不同气候区及不分气候区的水量消耗无相关数,见表2-16。

表2-16 水量消耗无相关数

2.5.4 基于模型的高校电量与水量评价

基于电力总量和用水总量消耗模型,根据2013年度全国高校全日制在校生人数和教职工人数对当年的全国高校电量和水量进行测算与验证。

2013年,全日制在校生本科人数为P1=14944353人、专科人数为P2=9736373人、硕士人数为P3=1495670人、博士人数为P4=298283人、在编教工人数为P5=2296262人、非在编人数教育部没有统计数据,根据样本调研约为在编教职工人数的80%,故取该数据为P6=2296262×0.8=1837000人。据此,可根据模型测算2013年度全国高校的总电耗和总水耗为:

1.全国高校2013年度总标准化人数

P=P1+0.5P2+3P3+6P4+10P5+10P6=67421867

2.全国高校园2013年总能耗与总水量模型测算

E=[EP=451.5588×67421867.5=30444937582(kW·h)

E=[EP=41.3953×67421867.5(t)=2790948432(t)

即全国高校2013年度用电量约为304.45亿千瓦时;全国高校的生活用水量约为27.91亿吨。

以上数据是根据模型测算后得出的2013年度全国高校的用电量与用水总量,与本章中根据统计样本的算术平均值测算相比,用电量约为统计样本算术平均值测算值(360.39亿千瓦时)的84.47%,水量约为统计样本算术平均值测算值(21.87亿吨)的127.62%。