基于生命周期視角的綠色建筑項(xiàng)目組合選擇分析

陳 琳，王 洋 ，陳 潔，陳 曦

(1.西北工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安710129;2.西安石油大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，陜西 西安 710065)

一、引 言

目前，全球正面臨著嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境污染問題，嚴(yán)峻的形勢要求人們在改善生活質(zhì)量的同時(shí)，重視資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展[1]。建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)在建造和使用過程中消耗大量的資源和能源。據(jù)IPCC統(tǒng)計(jì)，建筑業(yè)能源消耗約占全社會總能耗的40%，且造成了36%的碳排放量。針對建筑行業(yè)高耗能、高排放、高污染的特點(diǎn)，20世紀(jì)60年代國際社會提出了綠色建筑的概念，它是指以為人類提供健康、適用和高效的使用空間為宗旨，在建筑物整個(gè)生命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、減少污染，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生[2]。

我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，大規(guī)模的建設(shè)活動使得資源和環(huán)境承受著前所未有的壓力。政府相繼出臺一系列政策法規(guī)來緩解資源環(huán)境問題，其中，國務(wù)院關(guān)于主張節(jié)能減排也發(fā)布了一系列政策，明確提出要“開展綠色建筑行動”。顯然，這意味發(fā)展綠色建筑是轉(zhuǎn)變我國建筑業(yè)發(fā)展方式和城鄉(xiāng)建設(shè)模式的一個(gè)難得的機(jī)遇，但也將不可避免地面臨巨大的挑戰(zhàn)，既要解決眾多復(fù)雜的技術(shù)性難題，還需要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。綠色建筑成本被視為影響其發(fā)展的首要因素[3]，這也是各參與方最終能否認(rèn)可和接受的關(guān)鍵。由此可見，分析預(yù)測綠色建筑項(xiàng)目的各項(xiàng)成本并據(jù)此進(jìn)一步做出科學(xué)的管理決策對于綠色建筑的深入推廣具有非常重要的意義。本文聚焦于基于生命周期的綠色建筑項(xiàng)目價(jià)值評估，并采用項(xiàng)目組合結(jié)合建模的方式對綠色建筑項(xiàng)目的成本進(jìn)行評估，可以對后續(xù)綠色建筑項(xiàng)目發(fā)展形成一定程度的參考。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.綠色建筑成本相關(guān)研究

綠色建筑首先在國外興起，成本方面的研究也相應(yīng)起步較早。Kats等[4]134引領(lǐng)了美國關(guān)于綠色建筑成本分析的潮流，他們比較了加州33棟綠色建筑的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)達(dá)到美國綠色建筑委員會LEED認(rèn)證級建筑物需要比傳統(tǒng)建筑多投入1.84%的成本，而達(dá)到LEED金級水平認(rèn)證則需要額外2%～5%的成本。Davis[5-6]研究發(fā)現(xiàn)如果在初期設(shè)計(jì)建筑物時(shí)就充分考慮綠色因素，那么建造過程產(chǎn)生的增量成本是極為有限的，并指出在綠色建筑及建筑物構(gòu)配件決策過程中應(yīng)用生命周期成本法有利于減少業(yè)主的成本負(fù)擔(dān)，同時(shí)該方法在投資項(xiàng)目初始成本以及運(yùn)營成本都不同的情況下是非常有用的決策工具。Zuo等[7]系統(tǒng)回顧了生命周期視角下綠色建筑評價(jià)方面的研究，主張應(yīng)將用于環(huán)境評估的生命周期評價(jià)和用于經(jīng)濟(jì)分析的生命周期成本相結(jié)合，構(gòu)建模型來實(shí)現(xiàn)綠色建筑環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的平衡。何丹彤[8]則將綠色建筑全生命周期成本劃分為建筑成本、社會自然成本以及消費(fèi)者成本，構(gòu)建了基于模糊識別方法以及蒙特羅卡法的綠色建筑全生命周期成本估算模型，為綠色建筑的投資決策提供依據(jù)。苗澤惠等[9]認(rèn)為運(yùn)用全生命周期理論可以更好地研究綠色建筑成本并進(jìn)行綠色建筑的成本控制。王芳等[10]分別從開發(fā)商和使用者的角度建立綠色建筑成本效益測算模型，為雙方的決策提供了依據(jù)。Tsai W等[11]則指出運(yùn)用作業(yè)成本法估算綠色建筑項(xiàng)目成本，并將其劃分為土地獲取成本、直接成本、單位級、批次級、項(xiàng)目級以及環(huán)境級作業(yè)成本六大部分，并以作業(yè)中心為橋梁估算綠色建筑項(xiàng)目生命周期內(nèi)的碳排放量以及碳稅，通過引入案例計(jì)算發(fā)現(xiàn)，低碳建造技術(shù)以及碳稅對于房地產(chǎn)公司的投資決策具有非常重要的影響。

2.綠色建筑項(xiàng)目管理相關(guān)研究

與綠色建筑成本研究相比，綠色建筑項(xiàng)目管理方面的研究相對較少。Wu等[12]認(rèn)為綠色建筑項(xiàng)目管理涉及理論和實(shí)踐兩個(gè)層面，建筑工程公司應(yīng)當(dāng)從這兩方面考慮如何滿足綠色建筑項(xiàng)目的需求。綠色建筑項(xiàng)目選擇決策方面，Karla等[13]借助成本效益分析工具研究社會和企業(yè)投資綠色建筑項(xiàng)目的動因，以比利時(shí)一家房地產(chǎn)投資公司為例，進(jìn)行綠色屋頂項(xiàng)目的決策應(yīng)用研究。Huang等[14]研究顯示，由于缺乏合適的管理框架，新加坡的綠色建筑開發(fā)面臨著一些障礙，提出可以在未來的綠色建筑項(xiàng)目中通過引入可持續(xù)發(fā)展的思想來構(gòu)建綠色建筑項(xiàng)目的管理框架。緊接著，Huang等[15]分析未來項(xiàng)目經(jīng)理在實(shí)施綠色建筑項(xiàng)目時(shí)可能會面臨的挑戰(zhàn)，識別綠色建筑項(xiàng)目管理過程中需要掌握的關(guān)鍵知識和技能，提出建立一套基礎(chǔ)管理體系以幫助項(xiàng)目經(jīng)理實(shí)行有效和可持續(xù)的項(xiàng)目管理。Hadas等[16]通過分析以色列綠色辦公建筑的成本及其企業(yè)和社會效益，詳細(xì)地測算并選擇最優(yōu)綠色建筑以及可替代項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)以最少的資金和能源投入以獲取最大效益。何小雨等[17]運(yùn)用群層次分析法和證據(jù)推理法構(gòu)建綠色建筑的評價(jià)體系，從中找出其存在的問題并進(jìn)行改進(jìn)。盛佳等[18]基于BIM技術(shù)建立綠色建筑項(xiàng)目管理評價(jià)模型，并結(jié)合項(xiàng)目管理的全生命周期理論，分析影響綠色建筑項(xiàng)目管理的因素。

通過分析以上文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，目前綠色建筑成本方面的研究成果豐富，且集中于生命周期視角下經(jīng)濟(jì)環(huán)境成本計(jì)算，增量成本測算以及綠色建筑生命周期成本的研究，然而進(jìn)一步相關(guān)的管理決策研究還很薄弱，能夠連接企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)和項(xiàng)目實(shí)施的綠色建筑項(xiàng)目組合管理的研究更是欠缺，這些都是當(dāng)前發(fā)展推廣綠色建筑亟待解決的重要問題。鑒于此，本文充分結(jié)合建筑行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，分析和估算綠色建筑項(xiàng)目的生命周期成本和碳排放，并在傳統(tǒng)的衡量方法基礎(chǔ)之上充分考慮企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合目標(biāo)規(guī)劃的形式，對綠色建筑項(xiàng)目投資組合建模并進(jìn)行求解，從而得到最優(yōu)發(fā)展決策。

二、生命周期理論和作業(yè)成本法

1.生命周期理論

生命周期評價(jià)(life cycle assessment, LCA)的思想起源于20世紀(jì)60年代，是一種用來識別并量化特定產(chǎn)品或者活動在整個(gè)生命周期內(nèi)(從搖籃到墳?zāi)?的能源消耗和環(huán)境影響的方法，包括原材料的采集加工運(yùn)輸、產(chǎn)品的生產(chǎn)包裝銷售、消費(fèi)者使用維修、以及最終的循環(huán)利用與處置等階段。自綠色建筑理念興起以來，國內(nèi)外很多學(xué)者將LCA應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的環(huán)境影響評估，尤其是建筑物的碳排放。這種評價(jià)方法能夠有效地避免評價(jià)的局部性與片面性，促進(jìn)建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，走向可持續(xù)發(fā)展之路。

生命周期成本(life cycle cost, LCC)是指產(chǎn)品或者項(xiàng)目在生命周期各階段總的費(fèi)用支出。這里生命周期所涵蓋的時(shí)間范圍與LCA相同，不同的是，生命周期成本關(guān)注的是研究對象的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)而非環(huán)境影響。對于建筑物而言，其使用年限一般長達(dá)30～70年，因此需要采用凈現(xiàn)值法將建筑物未來成本折算為現(xiàn)值以計(jì)算生命周期成本。

根據(jù)綠色建筑項(xiàng)目的基本建設(shè)程序，本文將綠色建筑項(xiàng)目生命周期劃分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造(包括建材的生產(chǎn)和運(yùn)輸)、運(yùn)營維護(hù)以及拆除填埋四個(gè)階段，并據(jù)此分析計(jì)算綠色建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。

2.作業(yè)成本法

作業(yè)成本法是一種先進(jìn)的成本計(jì)算管理方法。它以“作業(yè)消耗資源、產(chǎn)品消耗作業(yè)”為指導(dǎo)思想，主張以作業(yè)為橋梁，以驅(qū)動間接費(fèi)用發(fā)生的成本動因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，將資源成本分配至成本對象(產(chǎn)品、項(xiàng)目、服務(wù)、市場等)。根據(jù)作業(yè)成本法的基本思想，上述分配過程需要經(jīng)歷兩個(gè)階段:第一階段，將資源耗費(fèi)按照資源動因分配到作業(yè)中心，形成作業(yè)成本庫；第二階段，以作業(yè)動因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)將作業(yè)成本庫中的成本分配到成本對象。據(jù)此計(jì)算綠色建筑項(xiàng)目生命周期成本的過程和原理(圖1)。而綠色建筑項(xiàng)目作業(yè)成本估算可以視為作業(yè)成本計(jì)算的逆過程，因此包括兩個(gè)步驟：估算綠色建筑項(xiàng)目消耗作業(yè)動因的數(shù)量和作業(yè)消耗資源的價(jià)值。與傳統(tǒng)的成本方法相比，作業(yè)成本法不僅能夠客觀真實(shí)地反映產(chǎn)品成本，更有利于進(jìn)一步管理作業(yè)、優(yōu)化價(jià)值鏈，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)。

圖1 作業(yè)成本計(jì)算原理

以Copper和Kaplan對于作業(yè)的分類為基礎(chǔ)，結(jié)合綠色建筑項(xiàng)目特點(diǎn)，本文將其作業(yè)成本劃分為以下五個(gè)層次：(1)單位級作業(yè)，指每個(gè)成本對象都受益的作業(yè)；(2)批次級作業(yè)，指使一批成本對象受益的作業(yè)；(3)環(huán)境級作業(yè)，指與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的作業(yè)；(4)項(xiàng)目級作業(yè)，指針對特定項(xiàng)目而執(zhí)行的作業(yè)；(5)維持級作業(yè)，指為維持企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營能力而執(zhí)行的作業(yè)。

三、模型設(shè)計(jì)

綠色建筑與傳統(tǒng)建筑物相比，注重居住者體驗(yàn)，致力于人與自然的和諧統(tǒng)一；強(qiáng)調(diào)在整個(gè)生命周期內(nèi)最大限度地降低資源能源消耗，保護(hù)環(huán)境；追求經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會綜合效益最大化等。考慮到現(xiàn)階段綠色建筑社會成本研究仍然處于探索階段，本文構(gòu)建資源約束下以經(jīng)濟(jì)效益(凈現(xiàn)值)和環(huán)境負(fù)荷(碳排放量)為雙目標(biāo)項(xiàng)目組合選擇模型。

1. 綠色建筑項(xiàng)目組合選擇流程

綠色建筑項(xiàng)目組合選擇是項(xiàng)目組合管理的前提。在設(shè)計(jì)綠色建筑項(xiàng)目組合選擇流程的過程中，需要注意以下幾點(diǎn)：第一，綠色建筑強(qiáng)調(diào)最大限度降低建筑物在生命周期內(nèi)對環(huán)境造成的負(fù)面影響，基于此，在綠色建筑項(xiàng)目選擇的過程中需要測算各備選項(xiàng)目的碳排放量，并將其作為重要的指標(biāo)納入到投資決策過程中。第二，現(xiàn)階段綠色建筑高昂的成本仍然是阻礙其發(fā)展的重要原因，因此，當(dāng)務(wù)之急是管理控制綠色建筑項(xiàng)目的成本，以確保各利益相關(guān)者能夠接受和認(rèn)可。第三，綠色建筑是可持續(xù)發(fā)展理論在實(shí)踐應(yīng)用中的延伸，基于此，綠色建筑項(xiàng)目評價(jià)的本質(zhì)應(yīng)是建筑物的可持續(xù)性評價(jià)。

綜合上述分析，結(jié)合項(xiàng)目組合選擇的一般流程，本文構(gòu)建的綠色建筑項(xiàng)目組合選擇流程如圖2所示。

圖2 綠色建筑項(xiàng)目組合選擇流程

傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理沒有將項(xiàng)目和企業(yè)戰(zhàn)略有效地銜接起來，不利于企業(yè)戰(zhàn)略的實(shí)施以及戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而項(xiàng)目組合管理是連接企業(yè)戰(zhàn)略和項(xiàng)目的媒介，通過將資源合理地分配到各個(gè)備選項(xiàng)目并實(shí)施動態(tài)管理，能夠有效地保證戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

綠色建筑項(xiàng)目的戰(zhàn)略符合度和影響度的評價(jià)可建立基于平衡積分卡的指標(biāo)體系，從顧客需求的滿意度、戰(zhàn)略目標(biāo)優(yōu)勢、企業(yè)的內(nèi)部發(fā)展、企業(yè)的價(jià)值貢獻(xiàn)度等維度進(jìn)行評價(jià)分析，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)以及評價(jià)的目的科學(xué)地選擇評價(jià)方法，并根據(jù)結(jié)果對備選綠色建筑項(xiàng)目的戰(zhàn)略符合度進(jìn)行排序等。據(jù)此，剔除那些不符合企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展方向和對企業(yè)戰(zhàn)略貢獻(xiàn)度低的項(xiàng)目，符合條件的綠色建筑項(xiàng)目將進(jìn)入下一階段的分析。

2.預(yù)測綠色建筑項(xiàng)目生命周期碳排放量

根據(jù)綠色建筑項(xiàng)目生命周期的劃分，其碳排放量可以表示為：

LCCEi=CEiDE+CEiCO+CEiOP+CEiDI

(1)

式中，CEiDE、CEiCO、CEiOP、CEiDI表示綠色建筑項(xiàng)目i在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造、運(yùn)營維護(hù)以及拆除填埋階段的碳排放量。

對綠色建筑項(xiàng)目進(jìn)行碳排放清單分析發(fā)現(xiàn)，建材生產(chǎn)和能源消耗是最主要的碳排放源頭?？紤]建材的可回收利用，采用排放系數(shù)法預(yù)測綠色建筑項(xiàng)目生命周期碳排放量可表示為：

(2)

式中，m為建材的種類；pη為第η種建材的碳排放因子；qiη為綠色建筑項(xiàng)目i第η種建材的消耗量；aη為第η種建材的回收系數(shù)；n為能源的種類；wiδ為綠色建筑項(xiàng)目i第δ種能源的消耗量；Aδ為第δ種能源的碳排放因子。

3.估算綠色建筑項(xiàng)目生命周期成本

作業(yè)成本法下，綠色建筑項(xiàng)目的成本包括直接成本和作業(yè)成本。其中，直接成本指直接材料、直接人工、機(jī)器成本、土地獲取成本、碳排放成本等可以直接劃分到特定項(xiàng)目的成本；而作業(yè)成本可劃分為單位級、批次級、環(huán)境級、項(xiàng)目級以及維持級五大類。因此，綠色建筑項(xiàng)目總成本可以表示為：

TCi=DCi+ABCi=DMCi+DLCi+MCi+LCCEiPCO+LDCi+∑k∈UNSkλik+∑k∈BASkκik+∑k∈ENSkρik+∑k∈PRSkσik+ ∑k∈MASkφik

(3)

式中，TCi表示綠色建筑項(xiàng)目的總成本；DCi、ABCi分別為直接成本和作業(yè)成本；DMCi、DLCi、MCi依次為直接材料成本、直接人工成本以及機(jī)器工時(shí)成本；LCCEi為綠色建筑項(xiàng)目i生命周期碳排放數(shù)量；PCO為碳排放交易機(jī)制下碳排放的交易單價(jià)；LDCi為土地獲取成本；Sk為作業(yè)k的作業(yè)動因率，即單位作業(yè)動因的成本；λik、κik、ρik、σik、φik依次為綠色建筑項(xiàng)目i對于單位級、批次級、環(huán)境級、項(xiàng)目級以及維持級作業(yè)的需求量。

在估算綠色建筑項(xiàng)目生命周期成本時(shí)，考慮資金的時(shí)間價(jià)值和投資風(fēng)險(xiǎn)等因素，將未來的成本支出折算為現(xiàn)值。以開始施工的時(shí)點(diǎn)為基準(zhǔn)期，假設(shè)前期設(shè)計(jì)和施工階段的成本支出在基準(zhǔn)期一次性發(fā)生，則綠色建筑項(xiàng)目生命周期成本可表示為：

(4)

綠色建筑項(xiàng)目折現(xiàn)率的選定可參考《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)[19]中采用的專家調(diào)查法計(jì)算出的房地產(chǎn)行業(yè)折現(xiàn)率取值，以此為基礎(chǔ)，綜合考慮企業(yè)的發(fā)展經(jīng)營戰(zhàn)略、項(xiàng)目特點(diǎn)、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)以及資金的機(jī)會成本等因素，自行調(diào)整并最終確定綠色建筑項(xiàng)目的折現(xiàn)率。

4.構(gòu)建項(xiàng)目評價(jià)指標(biāo)體系

綠色建筑項(xiàng)目組合遴選階段評價(jià)的實(shí)質(zhì)是建筑物在全生命周期內(nèi)的可持續(xù)性評價(jià)，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會三個(gè)維度[20]。本文基于可持續(xù)發(fā)展理論，通過查閱相關(guān)圖書文獻(xiàn)[21-23]，以經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益為準(zhǔn)則構(gòu)建綠色建筑項(xiàng)目遴選階段的評價(jià)指標(biāo)體系，最終確定的各層次指標(biāo)如圖3所示。

圖3 綠色建筑項(xiàng)目組合遴選階段可持續(xù)性評價(jià)指標(biāo)體系

在建立備選綠色建筑項(xiàng)目組合評價(jià)指標(biāo)體系之后，需要選擇合適的項(xiàng)目評價(jià)方法，計(jì)算評價(jià)結(jié)果并對其優(yōu)先性進(jìn)行排序，以此作為項(xiàng)目組合選擇的重要依據(jù)。而項(xiàng)目綜合評價(jià)的方法各種各樣，多達(dá)幾十種，處理問題的思路和角度也不盡相同。比較常用的包括層次分析法、模糊綜合評價(jià)法、灰色系統(tǒng)理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析等方法。

本文綠色建筑項(xiàng)目組合選擇評價(jià)研究的目的是在各備選綠色建筑方案基本確定的前提下進(jìn)行優(yōu)選決策，且評價(jià)涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會三個(gè)維度，既有定量指標(biāo)又有定性指標(biāo)，問題相對復(fù)雜。基于此，本文選擇在理論知識和方法體系都比較成熟且廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目優(yōu)選決策的層次分析法作為綜合評價(jià)方法，通過運(yùn)用層次分析法，可以計(jì)算出各備選項(xiàng)目的分值或權(quán)重。

5.選擇最優(yōu)綠色建筑項(xiàng)目組合

科學(xué)分析和評價(jià)單個(gè)備選綠色建筑項(xiàng)目是項(xiàng)目組合選擇的基礎(chǔ)和前提，然而，并不是所有評價(jià)結(jié)果優(yōu)秀的項(xiàng)目都能入選最終的綠色建筑項(xiàng)目組合，決策者還需要綜合考慮其他因素，比如資源和管理能力的限制，備選綠色建筑項(xiàng)目之間的相關(guān)性等等。針對上述問題，解決的方法通常是運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)中的數(shù)學(xué)規(guī)劃思想，由于本文中綠色建筑項(xiàng)目組合選擇的目標(biāo)并非單一的投資利潤最大化，而是綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的綜合效益最大化，目標(biāo)規(guī)劃法可以有效地解決有限資源下(硬約束)多目標(biāo)問題?；诖耍疚臉?gòu)建了如下基于目標(biāo)規(guī)劃法的綠色建筑項(xiàng)目組合選擇模型。

(1)模型假設(shè)

1)各備選綠色建筑項(xiàng)目的收益和成本不具有協(xié)同效應(yīng)； 2)企業(yè)未來的收入與成本費(fèi)用均不存在應(yīng)收應(yīng)付業(yè)務(wù)，即收入與成本體現(xiàn)為同等金額的現(xiàn)金流入與流出，且成本支出在每年末一次性發(fā)生；3)各備選綠色建筑項(xiàng)目生命周期內(nèi)不可預(yù)測的成本支出金額很小，可忽略不計(jì)；4)建筑公司的財(cái)務(wù)部門、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以提供詳細(xì)的包括作業(yè)動因，成本動因率等信息足以支持綠色建筑項(xiàng)目的作業(yè)成本估算。

(2)決策變量

定義決策變量Xi，i=1,2,3,…,n。Xi為0-1整數(shù)變量，與備選綠色建筑項(xiàng)目一一對應(yīng)。當(dāng)Xi=1時(shí)，表示綠色建筑項(xiàng)目i被選中；當(dāng)Xi=0時(shí)，則表示綠色建筑項(xiàng)目i未被選中。

(3)約束條件

1)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)約束。站在投資者的角度，以期望收益率作為折現(xiàn)率，綠色建筑項(xiàng)目組合的凈現(xiàn)值應(yīng)大于等于零，這是實(shí)施綠色建筑項(xiàng)目的前提，公式表示為：

(5)

2)環(huán)境目標(biāo)約束。盡管節(jié)能減排是綠色建筑項(xiàng)目關(guān)注的重點(diǎn)問題之一，然而忽視成本效益原則一味地強(qiáng)調(diào)降低碳排放量會影響投資者的經(jīng)濟(jì)利益，不利于綠色建筑項(xiàng)目的進(jìn)一步推廣。因此，綠色建筑項(xiàng)目組合的碳排放量應(yīng)滿足：

(6)

3)權(quán)重目標(biāo)約束。根據(jù)構(gòu)建的以經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益為準(zhǔn)則的評價(jià)指標(biāo)體系計(jì)算得出的各備選項(xiàng)目的分值或權(quán)重，可以用以建立權(quán)重目標(biāo)約束。故而，為實(shí)現(xiàn)綠色建筑項(xiàng)目組合產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會的綜合效益最大化，綠色建筑項(xiàng)目組合的分值或權(quán)值之和應(yīng)盡量最大化，公式表示為：

(7)

4)資源約束。綠色建筑項(xiàng)目組合在特定時(shí)間的資源消耗(包括資本)之和應(yīng)不大于該時(shí)段的供應(yīng)量：

(8)

式中，Riηt指綠色建筑項(xiàng)目i在t時(shí)間段內(nèi)對于η資源的需求數(shù)量；Fηt為資源η在t時(shí)間段內(nèi)的供應(yīng)量。

(4)目標(biāo)函數(shù)

經(jīng)過以上分析，結(jié)合各約束方程中相關(guān)指標(biāo)的性質(zhì)，以綠色建筑項(xiàng)目組合的成本效益和環(huán)境符合為雙目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件可表示如下：

(9)

(10)

式中，P1、P2為優(yōu)先因子，P1>P2，即首先要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境負(fù)荷目標(biāo)，然后是保證權(quán)重大的項(xiàng)目被優(yōu)先選擇。

(5)模型求解

求解目標(biāo)規(guī)劃的經(jīng)典方法有圖解法和單純形法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，運(yùn)用Lindo軟件可以簡單快速地求解模型。

四、案例分析

近年來，為響應(yīng)政府號召，萬達(dá)集團(tuán)大力開發(fā)綠色酒店項(xiàng)目。經(jīng)相關(guān)部門評估，初步篩選出四個(gè)符合企業(yè)長期發(fā)展戰(zhàn)略的綠色酒店項(xiàng)目，分別是位于西安、無錫、太原和長春的部分綠色酒店，其星級分別為四星級、四星級、六星級和三星級?？紤]到企業(yè)資源以及管理能力等方面的限制，需對四個(gè)綠色酒店項(xiàng)目進(jìn)行既定條件下的組合選擇。

備選綠色酒店項(xiàng)目的優(yōu)先次序在指標(biāo)評價(jià)階段已產(chǎn)生，權(quán)重依次為0.218 9、0.235 4、0.279 3、0.266 4。表1為分析估算出的基于作業(yè)成本法的綠色建筑項(xiàng)目生命周期成本信息，表2是生命周期評價(jià)方法下預(yù)測的各項(xiàng)目的碳排放信息。公司計(jì)劃在建造階段最多投入資金8 000萬元，碳排放量的理想值為1.1萬噸，人工工時(shí)通過加班和雇用臨時(shí)工的方式擴(kuò)展后最大供應(yīng)量可達(dá)700萬/小時(shí)。其中，由于萬達(dá)擬向高端酒店市場發(fā)展，因此，作為六星級酒店的太原綠色酒店項(xiàng)目為必選項(xiàng)目。

表1 備選綠色酒店項(xiàng)目成本信息 萬

表2 備選綠色酒店項(xiàng)目生命周期CO2排放量 t

根據(jù)上述信息，設(shè)X1、X2、X3、X4四個(gè)變量依次對應(yīng)位于西安、無錫，太原和長春的四個(gè)城市中的綠色酒店項(xiàng)目，構(gòu)建的目標(biāo)規(guī)劃模型如下：

運(yùn)用Lindo求解，可得：

計(jì)算結(jié)果表明，在既定條件下，綜合考慮經(jīng)濟(jì)績效和環(huán)境負(fù)荷的最優(yōu)綠色酒店項(xiàng)目組合分別為位于西安、太原和長春的綠色酒店項(xiàng)目。

五、結(jié) 論

隨著人們對環(huán)境問題的日益重視，綠色建筑迎來了難得的發(fā)展機(jī)遇和相應(yīng)的巨大挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)綠色建筑成本方面關(guān)于管理決策研究還很薄弱。首先,運(yùn)用作業(yè)成本法將綠色建筑項(xiàng)目作業(yè)成本劃分為單位級、批次級、環(huán)境級、項(xiàng)目級和維持級作業(yè)五個(gè)層次以準(zhǔn)確地估算綠色建筑項(xiàng)目的總成本；其次，考慮資金的時(shí)間價(jià)值和投資風(fēng)險(xiǎn)等因素，將未來的成本支出折算為現(xiàn)值來估算綠色建筑項(xiàng)目的生命周期成本，并綜合碳排放源采用排放系數(shù)法分析預(yù)測綠色建筑項(xiàng)目碳排放量；最后，運(yùn)用0-1目標(biāo)規(guī)劃法構(gòu)建綠色建筑項(xiàng)目組合優(yōu)選決策模型時(shí)，考慮資源約束和備選項(xiàng)目之間的相關(guān)性，構(gòu)建以碳排放量、凈現(xiàn)值和全面可持續(xù)性為目標(biāo)的0-1目標(biāo)規(guī)劃模型，并通過對模型求解來選擇最優(yōu)的綠色建筑項(xiàng)目組合。為驗(yàn)證所構(gòu)建的模型，結(jié)合具體案例驗(yàn)證了目標(biāo)規(guī)劃模型的可行性與有效性。得出主要結(jié)論和研究啟示如下。

(1)綠色建筑項(xiàng)目組合選擇流程不同于一般項(xiàng)目流程，在進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)該充分考慮綠色建筑項(xiàng)目的生命周期成本，綠色建筑項(xiàng)目的可持續(xù)性評價(jià)，在考慮綠色建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)和社會效益的同時(shí)應(yīng)該充分考慮綠色建筑項(xiàng)目的環(huán)境收益。

(2)由于綠色建筑項(xiàng)目組合選擇評價(jià)研究涉及定量指標(biāo)又有定性指標(biāo)，問題相對復(fù)雜，運(yùn)用層次分析法可以充分考慮不同影響因素的交互作用，計(jì)算出各備選項(xiàng)目的分值或權(quán)重。實(shí)現(xiàn)從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會評價(jià)三個(gè)角度對其進(jìn)行綜合評價(jià)的目的，方法上具有一定的優(yōu)選性。

(3)由于綠色建筑項(xiàng)目組合選擇的目標(biāo)并非單一的投資利潤最大化，而是綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的綜合效益最大化，目標(biāo)規(guī)劃法可以有效地解決有限資源下多目標(biāo)問題，并且可以幫助決策者綜合考慮其他因素，比如資源和管理能力的限制，備選綠色建筑項(xiàng)目之間的相關(guān)性等。可以改進(jìn)現(xiàn)有綠色項(xiàng)目組合選擇中存在的不足。實(shí)現(xiàn)科學(xué)地分析和評價(jià)單個(gè)備選綠色建筑項(xiàng)目。

由于本文僅是對綠色建筑項(xiàng)目組合選擇的初步探索，今后的研究可以進(jìn)一步深入研究綠色建筑項(xiàng)目生命周期內(nèi)各階段作業(yè)中心的劃分和成本動因的選擇，量化綠色建筑項(xiàng)目社會成本效益，并將其納入目標(biāo)規(guī)劃模型中，以便完善綠色建筑項(xiàng)目組合選擇模型的研究。