《Sustainable Cities and Society》：A modular framework for quantifying the impact of multi-domain modelling assumptions on urban building energy demand
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城市区域是脱碳与气候韧性行动的核心。据国际能源署（IEA）统计，城市约占全球能源消耗的75%和温室气体排放的70%。城市建筑能耗需求会因建筑类型、使用模式、围护结构及能源系统特性、局地气候条件（即微气候）以及电动汽车（EV）充电等新兴负荷而产生显著差异。因此，
城市区域是脱碳与气候韧性行动的核心。据国际能源署（IEA）统计，城市约占全球能源消耗的75%和温室气体排放的70%。城市建筑能耗需求会因建筑类型、使用模式、围护结构及能源系统特性、局地气候条件（即微气候）以及电动汽车（EV）充电等新兴负荷而产生显著差异。因此，城市建筑性能评估不能简单地采用平均建筑存量值或统计数据，否则可能忽略对城市能耗需求有重要影响的局部条件。为满足这一需求，城市建筑能耗建模（UBEM）成为一种自下而上的、基于物理的方法，利用建筑几何、围护结构材料、使用时间表、系统及天气状况等建筑特定数据，对建筑存量的热工和能耗性能进行建模。然而，UBEM工作流程面临一个重大挑战，即详细建筑级与城市级数据的可用性、完整性和一致性有限。因此，城市模型常常依赖典型建筑类型、默认假设或通用模板，这可能给年度能耗估算和终端用途分配计算带来显著不确定性。为评估不同建模决策对UBEM输出的影响，研究人员提出了一种模块化、可扩展的框架，用于系统评估多个建模域中建模假设对城市建筑能耗预测的影响。该框架具体考察三个建模域，即城市环境、当前及未来气候、以及EV采用与充电需求，并分别及组合评价这些域的影响。研究人员在加拿大安大略省渥太华的一所大学校园进行了案例研究，开发并对照当地能耗基准校准了UBEM。研究采用全因子参数化设计，模拟了两个城市环境水平、四个气候情景和五个EV采用水平，共40种组合。结果表明，城市环境对年度能耗强度（EUI）的影响有限（总能耗变化约0.5%），而气候和EV充电是能耗需求的主要驱动因素。更温暖的气候条件使供暖需求减少最多34.9%，同时使制冷相关电力需求增加最多13.8%；EV充电使电力需求增加最多7.4%，总能耗增加最多3.5%。当这些因素组合时，会出现加性或抵消性效应：在变暖气候与高EV采用情景下，电力需求增加最多达21.2%，而供暖需求的大幅下降部分抵消了总能耗的增长，导致总EUI变化范围相对温和（-7.9%至+4.0%）。该框架支持对建模假设进行模块化、可转移的评估，为城市能源规划、基础设施投资、电气化战略和气候适应提供更全面的决策依据。
城市建筑能耗建模（UBEM）是评估城市尺度建筑存量热工与能耗性能的重要方法，其在低碳转型和气候适应规划中发挥关键作用。然而，现有UBEM工作流程常受限于数据可用性与建模假设的不确定性，不同建模域（如城市环境、气候条件、新兴负荷）的假设选择会对预测结果产生显著影响，而现有研究多将这些因素孤立分析，缺乏对其组合交互效应的系统量化。为此，研究人员提出并验证了一种模块化、可扩展的框架，旨在量化多域建模假设对城市建筑能耗需求的影响，并通过加拿大渥太华一所大学校园的案例进行实证研究。该框架基于开源UBEM平台City Energy Analyst（CEA）构建，首先开发并校准了包含74栋建筑的校园基础能耗模型，使其年度天然气和电力能耗强度（EUI）分别与安大略省高校基准值偏差控制在5%以内。随后，研究人员确定了三个独立建模域：城市环境（考虑或忽略相邻建筑遮蔽）、气候（典型气象年TMY、实际气象年AMY、2080年可持续路径SSP126及化石燃料路径SSP585的未来天气文件）以及EV采用与充电水平（0%、25%、50%、75%、100%的乘员采用率）。采用全因子实验设计，共模拟40种情景组合，并系统分析各域单独效应、两两交互效应及三域联合效应。关键方法包括使用DAYSIM辐射算法评估建筑遮阳效应、利用未来天气生成器基于CMIP6多模式集合生成未来气候文件、以及结合出行调查和电网未管理充电曲线构建EV充电负荷剖面。研究结果表明，城市环境域对年度EUI影响微弱（总能耗变化约0.5%），主要因为校园建筑密度较低且遮阳对供暖和制冷的对冲效应；气候域是最大驱动因素，未来气候情景使天然气供暖需求降低最多34.9%，同时使电力需求增加最多13.8%（因制冷需求上升）；EV充电域按采用比例线性增加电力消费，最高使电力EUI增加7.4%，总EUI增加3.5%，且不直接影响天然气需求。在组合效应中，气候与EV充电的交互最为显著：变暖气候与高EV采用共同使电力需求增加最多21.2%，但供暖需求下降部分抵消了总能耗增长，导致总EUI变化范围仅为-7.9%至+4.0%。这一现象表明，年度总能耗指标可能掩盖各终端用途之间的显著负荷转移，尤其是制冷与EV充电负荷的同步增长对电网峰值和基础设施规划构成潜在压力。该研究的价值在于提供了一种可转移、可扩展的模块化评估框架，使研究人员和规划者能够系统识别多域建模假设的敏感性与交互作用，从而为城市能源规划、电网扩容、充电基础设施部署以及气候适应策略提供更稳健的决策支持。研究结论强调，单一情景的建筑能耗评估容易遗漏跨域不确定性，未来应推广多情景、多域联合评估方法，并将EV充电、气候变暖与城市形态等因素纳入统一的能耗分析体系。
