綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制

呂雪嬌， 孫文建， 周 欣

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 江蘇 南京 211816； 2. 東南大學(xué) 建筑學(xué)院， 江蘇 南京 210096)

綠色建筑自20世紀(jì)90年代引入我國(guó)以來已得到迅速發(fā)展，截至2016年9月累計(jì)已有4515個(gè)項(xiàng)目獲得綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)。然而，我國(guó)綠色建筑發(fā)展普遍存在重前期輕后期、重設(shè)計(jì)輕運(yùn)維的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，獲得綠色建筑運(yùn)行評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)的項(xiàng)目?jī)H占6%，說明綠色建筑投入的增量成本并未取得預(yù)期綠色經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，在綠色建筑增量成本組成中節(jié)能與能源利用項(xiàng)占比高達(dá)83.6%，如何充分發(fā)揮節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益將對(duì)促進(jìn)綠色建筑發(fā)展具有重要意義[1]。合同能源管理(Energy Performance Contracting，簡(jiǎn)稱EPC)作為一種市場(chǎng)化節(jié)能服務(wù)機(jī)制，20世紀(jì)70年代起源于美國(guó)，我國(guó)在世界銀行的幫助下于1997年引入該機(jī)制。EPC在國(guó)內(nèi)外既有建筑節(jié)能改造方面已取得了顯著成效，并逐步向具有較大發(fā)展空間的新建綠色建筑領(lǐng)域展開探索，如上海浦江國(guó)際廣場(chǎng)等項(xiàng)目探索實(shí)踐新建綠色建筑引入EPC[2]。也有學(xué)者從理論方面提出新建綠色建筑可引入EPC形成商業(yè)機(jī)制，并從融資與利益分配等方面展開研究，但研究成果始終無法發(fā)揮新建建筑優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)EPC發(fā)展弊端[3～5]。

綠色建筑可通過新建和既有建筑綠色改造途徑實(shí)現(xiàn)。根據(jù)GB/T 51141-2015《既有建筑綠色改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,既有建筑綠色改造側(cè)重以維護(hù)更新手段使已有建筑實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，應(yīng)用EPC已得到認(rèn)可與推廣[6]。而對(duì)具有節(jié)能需求的新建綠色建筑而言，借助節(jié)能服務(wù)公司(Energy Service Company，簡(jiǎn)稱ESCo)提供的從決策階段到運(yùn)行維護(hù)階段全過程“能源高效利用”整體式服務(wù)，將綠色節(jié)能從“末端治理”轉(zhuǎn)向“源頭預(yù)防”的新設(shè)想會(huì)更具研究意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。因此，本文在簡(jiǎn)要分析新建綠色建筑應(yīng)用EPC的適用性后，重點(diǎn)探尋兩者結(jié)合的主要障礙因素，試著借助柔性機(jī)制優(yōu)勢(shì)改進(jìn)現(xiàn)有合作模式，應(yīng)對(duì)不確定性風(fēng)險(xiǎn)，改善項(xiàng)目績(jī)效，激勵(lì)EPC在新建綠色建筑中的應(yīng)用。

1 綠色建筑應(yīng)用EPC的障礙性分析

(1)ESCo將新建綠色建筑作為節(jié)能服務(wù)對(duì)象缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與歷史數(shù)據(jù)積累，受能耗基線測(cè)定方式局限，以及雙方自身內(nèi)部建設(shè)能力不足與責(zé)任不均等問題影響，節(jié)能效益分享階段節(jié)能量Q核算存在偏差。

(2)全過程服務(wù)狀態(tài)下產(chǎn)生較長(zhǎng)的合同服務(wù)周期與投資回收期，導(dǎo)致受外部宏觀市場(chǎng)環(huán)境變化影響較大的能源價(jià)格p產(chǎn)生波動(dòng)。

(3)受運(yùn)維階段綠色建筑的實(shí)際使用需求與狀態(tài)難以準(zhǔn)確預(yù)估影響，初期過高投資將變得低效。而如若前期設(shè)計(jì)建設(shè)階段欠缺綠色考慮，運(yùn)維階段通過改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采取補(bǔ)充綠色措施和完善基礎(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)施等手段進(jìn)行升級(jí)與優(yōu)化，根據(jù)既有建筑節(jié)能改造成本構(gòu)成可知，建造運(yùn)營(yíng)成本C亦將巨大。如圖1所示。

圖1 既有建筑節(jié)能改造成本構(gòu)成

(4)上述不確定性風(fēng)險(xiǎn)的存在將直接影響ESCo對(duì)基準(zhǔn)收益率ic的設(shè)定。ic是ESCo能接受的最低回報(bào)水平，由無風(fēng)險(xiǎn)利率和風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)貼率構(gòu)成，不確定性風(fēng)險(xiǎn)越大，ic取值將越高。

綜上，Q，p，C，ic等參數(shù)受不確定性風(fēng)險(xiǎn)影響較大，不利的波動(dòng)趨勢(shì)致使財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)條件不易通過。除此之外，傳統(tǒng)剛性合同條件下ESCo的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與節(jié)能效益分享比例α不可調(diào)整，主控權(quán)與效益激勵(lì)機(jī)制的缺失將增添其參與綠色建筑建造顧慮，進(jìn)而降低積極性。

總之，處于主導(dǎo)地位的用能單位應(yīng)借助新建綠色建筑優(yōu)勢(shì)，采取有效措施管控并分配上述不確定性風(fēng)險(xiǎn)，激發(fā)ESCo合作積極性與履約效率性，滿足參與雙方約束與激勵(lì)條件下實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目節(jié)能效益經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化。

2 綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制分析

2.1 合同柔性機(jī)制概念

為有效應(yīng)對(duì)綠色建筑與EPC合作領(lǐng)域創(chuàng)新性與障礙性帶來的風(fēng)險(xiǎn)顧慮，本文引入合同柔性機(jī)制。所謂合同柔性機(jī)制是指通過信息的搜集與傳遞，將外部環(huán)境要素的多變性與內(nèi)部個(gè)體差異性、利益需求的多元性結(jié)合，參與雙方據(jù)此自我調(diào)整權(quán)利義務(wù)關(guān)系與利益風(fēng)險(xiǎn)分配，使得合同具備面對(duì)具有機(jī)會(huì)或威脅特征的不確定性事件變化而應(yīng)變的彈性，如圖2所示。具體體現(xiàn)為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、合同簽訂和執(zhí)行過程中主動(dòng)選擇的空間大小，以及以協(xié)商與協(xié)調(diào)機(jī)制激勵(lì)積極努力行為[9～11]。

圖2 柔性機(jī)制作用機(jī)理

2.2 綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制內(nèi)涵

本文結(jié)合綠色建筑與EPC特征提出的柔性機(jī)制具體包括柔性選擇機(jī)制與柔性條款機(jī)制，是指項(xiàng)目決策與設(shè)計(jì)階段通過設(shè)計(jì)柔性機(jī)制下ESCo全過程參與新建綠色建筑的運(yùn)作體系與合同條款賦予項(xiàng)目運(yùn)維階段調(diào)整與增值空間，實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)制的動(dòng)態(tài)性和適應(yīng)性，概括如表1所示。

表1 柔性機(jī)制的內(nèi)涵

柔性選擇機(jī)制利用綠色建筑具有調(diào)整完善特性，決策階段用能單位賦予ESCo除一次性建成外自主選擇合作方案的權(quán)利。設(shè)計(jì)與施工階段ESCo以保證綠色建筑基本標(biāo)準(zhǔn)要求為前提，可通過方案優(yōu)選和預(yù)埋后期升級(jí)改造建設(shè)部分所需管道線路的方式，實(shí)施分階段節(jié)能方案投資建設(shè)；運(yùn)維階段ESCo匹配實(shí)際節(jié)能現(xiàn)狀開展優(yōu)化。在風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)視角下，柔性選擇機(jī)制實(shí)現(xiàn)了投資主體、投資時(shí)機(jī)與投資規(guī)模的靈活選擇，使得投資成本與風(fēng)險(xiǎn)得到分?jǐn)?，投資效率得到保證。在項(xiàng)目增值視角下，柔性選擇機(jī)制創(chuàng)造的推遲期權(quán)提升項(xiàng)目柔性管理價(jià)值。

柔性條款機(jī)制是指以合同條款的締結(jié)執(zhí)行柔性。在項(xiàng)目績(jī)效改善與激勵(lì)視角下，柔性條款機(jī)制將ESCo自身收益與其提供的服務(wù)質(zhì)量、項(xiàng)目節(jié)能效益相關(guān)聯(lián)，通過獎(jiǎng)勵(lì)、補(bǔ)貼等成本補(bǔ)償方式，以及運(yùn)用再談判手段，根據(jù)初期實(shí)際節(jié)能效益調(diào)整服務(wù)質(zhì)量和節(jié)能效益支付等績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)的利益協(xié)調(diào)與激勵(lì)方式，提升柔性管理下的ESCo節(jié)能目標(biāo)設(shè)定合理性、履約效率與努力程度。

3 綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制構(gòu)建

3.1 綠色建筑合同能源管理柔性選擇機(jī)制

全過程柔性選擇機(jī)制體系設(shè)計(jì)與運(yùn)行如圖3所示。用能單位是綠色建筑合同能源管理柔性選擇機(jī)制的主導(dǎo)者與節(jié)能效益最大收益者，需要對(duì)是否聘請(qǐng)ESCo參與做出決策，并以長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展視角支持ESCo以分階段建設(shè)方式執(zhí)行柔性選擇機(jī)制。ESCo是柔性選擇機(jī)制的實(shí)施者與受益者，重點(diǎn)在于擁有設(shè)計(jì)和運(yùn)維階段方案執(zhí)行選擇權(quán)。舉例如下：某新建辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)階段，ESCo可選擇一次性建成或分階段建設(shè)兩種方案。分階段建設(shè)方案下，ESCo首先通過共享引用企業(yè)從同類建筑積累的能源監(jiān)測(cè)、分析和優(yōu)化使用經(jīng)驗(yàn)，在滿足綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)負(fù)荷運(yùn)行的前提下，結(jié)合今后項(xiàng)目實(shí)際節(jié)能效果、新能源技術(shù)發(fā)展、能源價(jià)格變動(dòng)趨勢(shì)、使用人員與空間功能分布等有關(guān)節(jié)能潛能與需求的不確定性因素狀態(tài)變化的預(yù)估。開展分區(qū)域、分功能的空調(diào)機(jī)組與水泵數(shù)量與類型、風(fēng)與水系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)與分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)等統(tǒng)籌優(yōu)化設(shè)計(jì)，如全系統(tǒng)與獨(dú)立系統(tǒng)的分布，水源、空氣源熱泵技術(shù)與VRV系統(tǒng)的選擇。然后，在施工階段以合理預(yù)留并預(yù)埋潛在負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下所需的管道、線路與接口數(shù)量，執(zhí)行分階段建設(shè)柔性選擇權(quán)。試運(yùn)行期間，ESCo通過專業(yè)人員的管理與能耗統(tǒng)計(jì)，掌握了上述不確定性因素實(shí)際狀態(tài)，結(jié)合項(xiàng)目服務(wù)滿意度調(diào)查結(jié)果與自身投資收益目標(biāo)等決策判斷依據(jù)，做出空調(diào)設(shè)備實(shí)際數(shù)量與選型，采用變頻自控技術(shù)、系統(tǒng)質(zhì)、量調(diào)節(jié)等空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行升級(jí)改造動(dòng)態(tài)調(diào)整策略選擇。

這一柔性選擇機(jī)制的設(shè)計(jì)與運(yùn)行，充分利用新建綠色建筑可全新規(guī)劃、設(shè)計(jì)與建設(shè)的特征，進(jìn)而擁有較系統(tǒng)完整的能源管理基礎(chǔ)條件優(yōu)勢(shì)，激勵(lì)ESCo合理且高效的完成節(jié)能方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保各階段增量成本投入的有效性，避免了盲目與浪費(fèi)。配合施工運(yùn)維階段的監(jiān)管與信息收集，ESCo完成內(nèi)外部不確定性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比評(píng)價(jià)與目標(biāo)反饋，發(fā)揮自身參與程度柔性選擇權(quán)優(yōu)勢(shì)。

圖3 綠色建筑合同能源管理全過程柔性選擇機(jī)制運(yùn)行體系

3.2 綠色建筑合同能源管理柔性條款機(jī)制

柔性選擇機(jī)制為綠色建筑合同能源管理項(xiàng)目的整體運(yùn)行構(gòu)建了基本體系，但決定項(xiàng)目運(yùn)行能否發(fā)揮柔性價(jià)值的核心，仍在于柔性條款的設(shè)計(jì)，因其直接對(duì)參與雙方實(shí)際節(jié)能效益產(chǎn)生影響。根據(jù)上述分析，綠色建筑合同能源管理項(xiàng)目節(jié)能效益由節(jié)能量Q、建造運(yùn)營(yíng)成本C、基準(zhǔn)收益率ic與能源價(jià)格p直接決定。因此，將影響可控參數(shù)Q，C與ic的合同條款作為利益平衡杠桿的博弈對(duì)象引入柔性，以協(xié)調(diào)各方利益應(yīng)對(duì)外界條件變化[12]。

3.2.1 服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)

通過關(guān)系與爭(zhēng)端處理維度對(duì)ESCo各階段技術(shù)與產(chǎn)出方面的服務(wù)質(zhì)量成果進(jìn)行全面評(píng)判，如表2所示。從服務(wù)能力、過程和績(jī)效方面考核打分，綜合得分K作為調(diào)整節(jié)能效益獎(jiǎng)懲評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)置柔性條款調(diào)節(jié)服務(wù)質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)成本收益現(xiàn)狀。一方面，約束ESCo服務(wù)用能單位達(dá)到綠色建筑設(shè)計(jì)與運(yùn)行評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求；另一方面，激勵(lì)ESCo努力提高管理能力與服務(wù)質(zhì)量，降低技術(shù)與管理成本，實(shí)現(xiàn)更高節(jié)能量。

表2 ESCo服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)

3.2.2 節(jié)能效益分享比例

通過權(quán)利與關(guān)系維度將ESCo節(jié)能效益分享比例與其服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果相關(guān)聯(lián)，以最終節(jié)能收益的動(dòng)態(tài)調(diào)整執(zhí)行柔性權(quán)利，匹配ESCo的節(jié)能服務(wù)管理能力與成果，確保維系雙方合作關(guān)系，約束并激勵(lì)ESCo做出努力行為，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)r(jià)值最大化。

3.2.3 合同服務(wù)周期

通過權(quán)利與關(guān)系維度發(fā)揮柔性條款機(jī)制作用，根據(jù)前期合同柔性調(diào)整權(quán)利的執(zhí)行結(jié)果，通過協(xié)商在保證節(jié)能效益的條件下延長(zhǎng)或縮短合同服務(wù)周期確保項(xiàng)目順利完成，發(fā)揮各參與方自身優(yōu)勢(shì)控制風(fēng)險(xiǎn)，降低交易成本，提高節(jié)能效益。

4 綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制價(jià)值分析

依據(jù)前述分析，綠色建筑合同能源管理柔性機(jī)制的構(gòu)成與作用機(jī)理已得到清楚認(rèn)知。后續(xù)以節(jié)能效益分享型為例，運(yùn)用參數(shù)量化方法論證柔性機(jī)制在解決上述障礙因素方面具有的價(jià)值。

4.1 綠色建筑合同能源管理柔性選擇機(jī)制價(jià)值分析

4.1.1 風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)價(jià)值

節(jié)能效益分享型模式下，用能單位無需資金投入，將投資收益風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)嫁給ESCo。因此，ESCo參與合作并積極履約的關(guān)鍵是自身節(jié)能效益的獲得。投資決策財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)可用式(1)表示[13]。

(1)

式中：NPV為ESCo經(jīng)濟(jì)生命周期內(nèi)凈現(xiàn)值；Tf為項(xiàng)目生命周期；I和C為第t年ESCo節(jié)能效益和節(jié)能建設(shè)投資額；ic為ESCo的基準(zhǔn)收益率。

柔性選擇機(jī)制下ESCo采取分階段綠色建筑建設(shè)方式，為獲取關(guān)于市場(chǎng)環(huán)境、能源價(jià)格、節(jié)能效果等方面信息而消除不確定性創(chuàng)造了條件，降低了ESCo的風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)貼要求。而且節(jié)能建設(shè)投資額C將分為初期建設(shè)投資額C固定與升級(jí)改造投資額C升級(jí)，此時(shí)，初始投資額C固定因節(jié)能方案設(shè)計(jì)的合理性較高而得到降低，投資壓力與風(fēng)險(xiǎn)得到分散。通過前期設(shè)計(jì)方案預(yù)留與后續(xù)設(shè)計(jì)匹配優(yōu)化，由吊頂、管線的改造拆除成本，及為不影響項(xiàng)目正常運(yùn)行而投入的使用維護(hù)成本等組成的C升級(jí)也得到降低。最終形成如下關(guān)系：C升級(jí)+C固定≤C，C升級(jí)

可以看出，伴隨著C固定，C升級(jí)和ic的降低，NPV增大，NPV>0的決策條件更容易滿足，也就意味著ESCo更具參與意愿。

4.1.2 項(xiàng)目增值價(jià)值

ESCo采取分階段建設(shè)方式幫助自身從單純的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避轉(zhuǎn)向有效利用風(fēng)險(xiǎn)不確定性與管理柔性，享有推遲期權(quán)價(jià)值。意味著項(xiàng)目投資決策判斷依據(jù)轉(zhuǎn)向?yàn)榘跈?quán)價(jià)值的項(xiàng)目?jī)r(jià)值與投資成本的比較[14，15]。如果ESCo在設(shè)計(jì)階段t時(shí)刻選擇一次建成的節(jié)能方案，則其收益為Vt-C(式中：Vt為t時(shí)刻項(xiàng)目?jī)r(jià))。如果ESCo在t時(shí)刻選擇分階段節(jié)能方案而等待實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，說明等待具有更大的價(jià)值，推遲投資的收益函數(shù)用F(Vt)=E[(Vt-C)e-ρt](式中：ρ為無風(fēng)險(xiǎn)利率)表示，未來的不確定使得等待時(shí)間Δt價(jià)值變化ΔV，追求投資收益最大化得式：

(2)

式中：E為期望值；V為綠色建筑合同能源管理項(xiàng)目的價(jià)值，且服從幾何布朗運(yùn)動(dòng)；C為預(yù)期成本；u為決策變量，ESCo決定分階段建設(shè)時(shí)u=0，決定一次建成時(shí)u=1。

依據(jù)伊藤定理及邊界條件求解微分方程，得含有推遲期權(quán)的綠色建筑合同能源管理項(xiàng)目投資機(jī)會(huì)價(jià)值如下：

(3)

(4)

式中：V*為最優(yōu)投資決策臨界值；b1為F(V)相異解之一，且b1>1；

上述分析表明，推遲期權(quán)下的項(xiàng)目投資價(jià)值將高于傳統(tǒng)，差額即為分階段等待建設(shè)推遲期權(quán)價(jià)值，亦是柔性選擇機(jī)制價(jià)值。也表明在考慮推遲期權(quán)價(jià)值條件下投資決策臨界值V*將高于傳統(tǒng)以成本為決策參考依據(jù)值，如圖4所示。

傳統(tǒng)投資下的投資區(qū)推遲期權(quán)下的投資區(qū)V=CV=V?圖4 綠色建筑合同能源管理推遲期權(quán)下投資區(qū)間

4.2 綠色建筑合同能源管理柔性條款激勵(lì)價(jià)值分析

在項(xiàng)目具有升級(jí)改造價(jià)值的條件下，用能單位為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)r(jià)值最大化并獲得更好的服務(wù)質(zhì)量，應(yīng)采取激勵(lì)措施促使ESCo努力提升節(jié)能效益I。節(jié)能效益計(jì)算見式(5)，設(shè)計(jì)調(diào)整ESCo節(jié)能效益分享比例的激勵(lì)函數(shù)如式(6)線性表示：

I=αQp-C升級(jí)

(5)

α=βα0

(6)

式中：α為實(shí)際節(jié)能效益分享比例；α0為約定節(jié)能效益分享比例；β是用能單位對(duì)ESCo提高節(jié)能效益的獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)，由服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)得分K決定，如表3所示。

表3 獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)等級(jí)設(shè)定示例

表3將反映ESCo專業(yè)能力與努力程度的節(jié)能效益分享比例α采取階梯級(jí)累進(jìn)制分配方式設(shè)定。在用能單位獲得基本服務(wù)質(zhì)量滿意度前提下，ESCo服務(wù)質(zhì)量綜合得分K越高，獎(jiǎng)勵(lì)系數(shù)β越高，最終調(diào)整實(shí)際節(jié)能效益分享比例α，使ESCo的付出獲得更高節(jié)能效益價(jià)值回報(bào)，以此發(fā)揮激勵(lì)作用。

5 結(jié) 論

綠色建筑引入EPC有其必要性和優(yōu)越性，本文從理論分析與價(jià)值模型構(gòu)建兩方面論證柔性機(jī)制創(chuàng)造的分階段建設(shè)方式選擇權(quán)與柔性條款，在提高ESCo參與綠色建筑建造積極性并有效應(yīng)對(duì)不確定性風(fēng)險(xiǎn)，挖掘項(xiàng)目?jī)r(jià)值最大化方面創(chuàng)造的優(yōu)勢(shì)。在今后的研究中，由于現(xiàn)實(shí)狀況下柔性策略的選擇是參與方依據(jù)實(shí)際節(jié)能效果、自身建設(shè)管理能力和未來發(fā)展預(yù)期做出的博弈決策。因此，可通過建立基于期權(quán)博弈理論的柔性決策模型，對(duì)項(xiàng)目柔性價(jià)值做進(jìn)一步探尋。此外，在管理實(shí)踐中，雙方可根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)與自身能力等因素確定合同形式進(jìn)而依據(jù)上述基本分析確定柔性程度。從宏觀層面應(yīng)逐步開展制定相關(guān)政策及激勵(lì)補(bǔ)償措施，鼓勵(lì)綠色建筑合同能源管理的應(yīng)用與發(fā)展。