既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究

張 悅，陳為公

(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 青島 266520；2.山東省高校智慧城市建設(shè)管理研究中心(新型智庫)，山東 青島 266520)

既有建筑是指已經(jīng)建成投入使用的各類建筑物的總稱，包括既有居住建筑和既有公共建筑.據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國既有建筑中將近90%為高能耗建筑，建筑能耗約占社會(huì)總能耗的三分之一[1]，為了降低社會(huì)總能耗，加大對既有建筑的節(jié)能改造至關(guān)重要.既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目的有效開展依托于合理的投資決策，理想的投資方案不僅可以提高節(jié)能改造項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠推動(dòng)既有建筑節(jié)能改造工作的順利開展，加快我國節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).因此對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目的投資方案決策展開探究具有重要的意義.

對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究的本質(zhì)就是對多個(gè)投資方案進(jìn)行排序擇優(yōu)，選擇最理想的投資方案.作為投資方案優(yōu)選的基礎(chǔ)，評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建至關(guān)重要，對此我國學(xué)者對其展開了相關(guān)研究.李明海[2]等在分析某辦公大樓特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過對節(jié)能率、節(jié)能投資、節(jié)能收益及投資回收期等評價(jià)指標(biāo)的研究，構(gòu)建了方案評價(jià)指標(biāo)體系；劉玉明[3]等通過對節(jié)能改造方案增量投資回收期、追加投資凈現(xiàn)值、增量投資內(nèi)部收益率等評價(jià)指標(biāo)的分析，對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行探究.除對評價(jià)指標(biāo)體系的研究外，作為投資方案優(yōu)選的關(guān)鍵，采用何種方法對既有建筑節(jié)能改造投資方案進(jìn)行評價(jià)也成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn).一些學(xué)者采用期權(quán)定價(jià)理論[4]、層次分析法[5]、TOPSIS法[6]對投資方案進(jìn)行優(yōu)選，為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資決策方案的研究提供了參考建議.可以看出，上述對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策的研究主要聚焦于投資方案評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法兩方面，其為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資決策方案的研究提供了參考建議，豐富了研究思路.但仍存在不足之處：在評價(jià)指標(biāo)體系方面，其選取的指標(biāo)大多數(shù)均是與經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)的指標(biāo)，缺乏對節(jié)能改造項(xiàng)目自身特征以及節(jié)能效益的分析，導(dǎo)致構(gòu)建的指標(biāo)體系缺乏一定的理論依據(jù)；在評價(jià)方法方面，其選擇和應(yīng)用的評價(jià)方法缺乏對指標(biāo)相互依存關(guān)系的分析，同時(shí)忽略了投資方案復(fù)雜性、不確定性的特征，即缺乏對投資方案 “灰性”特征的考慮，導(dǎo)致難以得到科學(xué)有效的決策結(jié)果.

基于此，本文依據(jù)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的特點(diǎn)，對其評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行梳理，并基于“需求-供應(yīng)-效果”(DSE，Demand-Supply-Effect)思想準(zhǔn)建立評價(jià)指標(biāo)體系，采用既能探究評價(jià)指標(biāo)間相互關(guān)系，又能考慮投資方案“灰性”特征的ANP-灰色關(guān)聯(lián)投影法對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案進(jìn)行評判，不僅考慮了指標(biāo)間相互依存的關(guān)系，而且科學(xué)量化了指標(biāo)間的灰關(guān)聯(lián)性，為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策的研究提供了科學(xué)的方法.

1 既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

考慮到目前方案選擇類研究中，指標(biāo)的選取多是依據(jù)方案的特點(diǎn)進(jìn)行簡單的列舉，缺乏對其指標(biāo)關(guān)系的梳理[2-3]，值得商榷.基于此，本文從系統(tǒng)的角度出發(fā)，提出“需求-供應(yīng)-效果”(DSE，Demand-Supply-Effect)思想構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系.人類的生產(chǎn)活動(dòng)均是在一定的系統(tǒng)中進(jìn)行，需求衍生出生產(chǎn)活動(dòng)的目標(biāo)，目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要相應(yīng)的供應(yīng)條件，生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的符合人類需求的效果即為活動(dòng)的最終目標(biāo).由此需求、供應(yīng)、效果三者的關(guān)系可表示為：需求是供應(yīng)活動(dòng)開始進(jìn)行的動(dòng)力，供應(yīng)是滿足生產(chǎn)活動(dòng)需求的重要工具；供應(yīng)是產(chǎn)生效果的基礎(chǔ)，效果是衡量供應(yīng)水平的尺度；需求是效果產(chǎn)生的根源，效果是探究更深層次需求的依據(jù).可以得出DSE思想能夠基于生產(chǎn)活動(dòng)的全過程，對活動(dòng)中需求、供應(yīng)、效果進(jìn)行系統(tǒng)的分析.

既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系的建立實(shí)質(zhì)是一項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)，其不僅要立足于既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，還應(yīng)考慮既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效益指標(biāo)，同時(shí)還要依托于相關(guān)社會(huì)政策的支持.節(jié)能改造項(xiàng)目的特征是投資方案優(yōu)選進(jìn)行的基礎(chǔ)，社會(huì)政策為投資方案優(yōu)選提供了供應(yīng)條件，財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)為衡量投資方案的效果提供了重要的依據(jù).而DSE思想恰是從活動(dòng)的需求出發(fā)，通過對活動(dòng)供應(yīng)條件的分析，得出對其效果的評價(jià).可以得出既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建與DSE思想內(nèi)涵相契合，依據(jù)DSE思想構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系考慮了指標(biāo)間的相互聯(lián)系，為投資方案的評價(jià)指標(biāo)提供了合理的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對投資方案更加系統(tǒng)準(zhǔn)確的評價(jià).

綜合上述分析，依據(jù)DSE思想內(nèi)涵，可從需求、供應(yīng)、效果三方面劃分投資方案的一級(jí)評價(jià)指標(biāo)，其中需求指標(biāo)指節(jié)能改造項(xiàng)目特征指標(biāo)；供應(yīng)指標(biāo)指社會(huì)政策指標(biāo)；效果指標(biāo)指財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)，參考相關(guān)文獻(xiàn)[2,4-6]，結(jié)合《居住建筑節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)》和《公共建筑節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)》，構(gòu)建了包括3項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)和15項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示.

圖1 既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系

2 既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)模型的構(gòu)建

2.1 基于ANP法指標(biāo)權(quán)重的確立

既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的評價(jià)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、相互影響.考慮到傳統(tǒng)的賦權(quán)方法如AHP法、熵權(quán)法等缺乏對指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性的考慮，導(dǎo)致賦權(quán)的結(jié)果難以有效衡量指標(biāo)的重要程度.而網(wǎng)絡(luò)層次分析法(ANP)是一種基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多準(zhǔn)則決策方法[7]，其將指標(biāo)之間的關(guān)系用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示，更好地考慮了指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，而且其運(yùn)用超級(jí)決策(Super Decision，SD)軟件進(jìn)行計(jì)算，不僅可以減少賦權(quán)過程中的主觀性，而且增加了賦權(quán)結(jié)果的科學(xué)性.故本文采取網(wǎng)絡(luò)層次分析法進(jìn)行賦權(quán).

邀請9位建筑節(jié)能領(lǐng)域的專家對指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行評價(jià)打分，然后將專家打分的數(shù)值輸入SD軟件的打分表中，最后得出的Limit Matrix矩陣中的權(quán)重即是既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案指標(biāo)的權(quán)重.

2.2 指標(biāo)的定量化評價(jià)

2.2.1 定性指標(biāo)的定量化評價(jià)

考慮到定性評價(jià)客觀性較差、缺乏合理性的問題，需要對定性指標(biāo)進(jìn)行定量化評價(jià)，依據(jù)節(jié)能改造工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[8-9]，采用分級(jí)賦值法對定性指標(biāo)進(jìn)行評判，既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案定性指標(biāo)依據(jù)節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)際情況劃分為優(yōu)、良、中、差、極差共5個(gè)等級(jí)，對應(yīng)的評價(jià)值如表1：

表1 既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)值

2.2.2 定量指標(biāo)評價(jià)

(1)生命周期成本，指既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工到竣工驗(yàn)收所消耗的成本的總和，包括項(xiàng)目投資的初始成本和年運(yùn)行成本.其為節(jié)能改造項(xiàng)目主體制定投資方案決策奠定了基礎(chǔ).

(2)投資收益率，指節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案在達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力后年收益總額與方案投資總額的比率，其為衡量節(jié)能改造項(xiàng)目效益的高低提供了標(biāo)準(zhǔn).

(3)靜態(tài)投資回收期，指在不考慮資金時(shí)間價(jià)值的前提之下，節(jié)能改造項(xiàng)目的凈收益抵償全部投資所需的時(shí)間，其是反映節(jié)能改造項(xiàng)目財(cái)務(wù)投資回收能力的重要指標(biāo).

(4)財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值，指根據(jù)折現(xiàn)率i，將節(jié)能改造項(xiàng)目的凈收益折算到投資期初的現(xiàn)值累加值，其是考察節(jié)能改造項(xiàng)目投資盈利水平的重要指標(biāo).

2.3 基于灰色關(guān)聯(lián)投影法的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究

既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案受到定性指標(biāo)和定量指標(biāo)的雙重影響，上述評價(jià)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，但關(guān)系不明確，實(shí)質(zhì)上是一種灰色關(guān)系.考慮到指標(biāo)間的灰關(guān)聯(lián)性，本文采用灰色關(guān)聯(lián)投影法探究既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案問題.灰色關(guān)聯(lián)投影法是一種簡單加性加數(shù)方法[10]，將灰色系統(tǒng)理論知識(shí)與向量夾角余弦相結(jié)合，既考慮因素的關(guān)聯(lián)性，又可以衡量備選方案與理想方案之間的差距，能夠?qū)崿F(xiàn)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的優(yōu)選.本文將灰色關(guān)聯(lián)投影法運(yùn)用在既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案研究過程中，不僅可以適應(yīng)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對指標(biāo)灰關(guān)聯(lián)性的科學(xué)量化，而且能夠以更加合理的方式對既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案做出科學(xué)的決策.

將灰色關(guān)聯(lián)投影法應(yīng)用在既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究中的基本步驟如下所示.

(1)確定決策矩陣

假設(shè)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的集合和指標(biāo)集合分別為A和X，最理想的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案A0的指標(biāo)Y0j,所以指標(biāo)Y0j滿足下列各式：

當(dāng)因素指標(biāo)Xj是效益型指標(biāo)時(shí)：Y0j=max(Y1j,Y2j,…，Ynj)

(1)

當(dāng)因素指標(biāo)Xj是成本型指標(biāo)時(shí)：Y0j=min(Y1j,Y2j,…，Ynj)

(2)

則矩陣Y=(Yij)(n+1)×m為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的集合對指標(biāo)集合的決策矩陣.其中i=0,1,2…,n;j=1,2,…,m

(2)初值化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化的決策矩陣

為了消除上述指標(biāo)量綱以及量綱單位不同帶來的差異，選用數(shù)值歸一化的方法來進(jìn)行無量綱化處理，數(shù)值歸一化的公式為：

(3)

(4)

其中λ為分辨系數(shù)，其主要用來衡量環(huán)境對因素影響的程度，通常取0.5[10].

(4)構(gòu)造(n+1)×m個(gè)r組成的灰色關(guān)聯(lián)矩陣M

將上述求出的關(guān)聯(lián)度組合形成灰色關(guān)聯(lián)矩陣M，以此更好地比較灰色空間中方案之間的差異

(5)構(gòu)造(n+1)×m個(gè)r組成的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)矩陣M′

考慮到評價(jià)指標(biāo)對方案選擇影響程度的差異，依據(jù)ANP法得到的權(quán)重，構(gòu)造(n+1)×m個(gè)r組成的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)矩陣

(6)計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)投影值

為衡量既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的優(yōu)劣，計(jì)算每個(gè)方案的灰關(guān)聯(lián)投影值，具體步驟如下所示：

①將每個(gè)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案看成一個(gè)行向量,則稱每個(gè)節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案Ai與理想節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案A0之間的夾角θ為灰色關(guān)聯(lián)投影角.

設(shè)評價(jià)指標(biāo)間的加權(quán)向量為ω=(ω1，ω2，…，ωm)T，則每個(gè)節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案與理想節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案之間的夾角余弦值為:

(5)

(6)

③既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案Ai與理想既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的灰色關(guān)聯(lián)投影值Dj滿足下列的式子

(7)

(8)

(9)

投影值越大，表示既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的效益越好；投影值越小，表示既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案效益越差.

3 案例分析

青島市某既有建筑業(yè)主方為響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的號(hào)召，邀請了某節(jié)能服務(wù)公司與其合作對既有建筑實(shí)施節(jié)能改造.該節(jié)能改造項(xiàng)目受到自身資金儲(chǔ)備以及施工進(jìn)度的影響，面臨的不確性問題較多.為了實(shí)現(xiàn)投資效益的最大化，節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案制定主體業(yè)主方依據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況，制定了三個(gè)投資方案.經(jīng)測算方案C1生命周期成本為520萬元，投資收益率為56%，靜態(tài)投資回收期為2.92年，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為146.59萬元；方案C2生命周期成本為568萬元，投資收益率為54.55%，靜態(tài)投資回收期為2.95年，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為151.31萬元；C3生命周期成本為504萬元，投資收益率為60.42%，靜態(tài)投資回收期為2.80年，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為181.52萬元.

3.1 初始評價(jià)結(jié)果的獲取

邀請5名建筑節(jié)能領(lǐng)域的專家以及5名建筑經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的專家對影響既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的定性評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行0-1打分，分?jǐn)?shù)越高，表示指標(biāo)越優(yōu)越，同時(shí)結(jié)合上述三個(gè)方案測算的財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)值，得出初始評價(jià)結(jié)果如表2所示.

表2 初始評價(jià)結(jié)果表

3.2 基于灰色關(guān)聯(lián)投影法的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究

首先由表2可知，在影響既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策的評價(jià)指標(biāo)中，除了生命周期成本、靜態(tài)投資回收期評價(jià)指標(biāo)外，其余均為效益型指標(biāo).

(1)根據(jù)式(3)以及上述評價(jià)數(shù)據(jù)，得出初始化決策矩陣Y′，依據(jù)式(4)及Y′得到灰色關(guān)聯(lián)矩陣M

根據(jù)式(9)即可得出三個(gè)節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的正負(fù)理想灰色關(guān)聯(lián)投影值，依據(jù)投影值的大小即可實(shí)現(xiàn)對這三種方案的排序，灰色關(guān)聯(lián)投影值越大，投資方案越優(yōu)越，計(jì)算獲得投資方案灰色關(guān)聯(lián)投影值排序?yàn)镃3>C2>C1，可以得出C3是最理想的一種投資方案.

上述方法不僅能夠?qū)ν顿Y方案進(jìn)行優(yōu)選，而且還可以對各個(gè)投資方案的評價(jià)指標(biāo)值與理想評價(jià)指標(biāo)值的差距進(jìn)行分析，找出各個(gè)投資方案存在的不足之處.根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣可以繪制出各個(gè)投資方案指標(biāo)數(shù)據(jù)的折線圖，以此對上述三個(gè)投資方案指標(biāo)進(jìn)行研究.峰值越大表示評價(jià)指標(biāo)越優(yōu)越.方案C3在節(jié)能改造項(xiàng)目的資金儲(chǔ)備、政府激勵(lì)政策的實(shí)施力度等多數(shù)指標(biāo)方面優(yōu)于其他投資方案，另外兩個(gè)投資方案也能夠通過折線圖發(fā)現(xiàn)自身在資金儲(chǔ)備、國家經(jīng)濟(jì)政策的輔助、投資收益率等方面具有較大的劣勢.依據(jù)此劣勢，其可以完善自身的準(zhǔn)備工作、優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)，通過招商引資增加資金儲(chǔ)備，以此尋求國家經(jīng)濟(jì)政策更多的輔助，提升自身的實(shí)力.可以看出灰色關(guān)聯(lián)投影法不僅實(shí)現(xiàn)了對節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的排序，而且能夠?qū)Ω鱾€(gè)方案存在的優(yōu)勢劣勢進(jìn)行分析，具有一定的可行性.

4 結(jié) 論

(1)通過分析影響既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案的相關(guān)因素，并依據(jù)DSE思想構(gòu)建了包括節(jié)能改造項(xiàng)目特征指標(biāo)X1、社會(huì)政策指標(biāo)X2、財(cái)務(wù)評價(jià)指標(biāo)X3三方面的既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案評價(jià)指標(biāo)體系.

(2)在既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案研究過程中，考慮到評價(jià)指標(biāo)具有灰色、不確定的關(guān)系，構(gòu)建了ANP和灰色關(guān)聯(lián)投影法相結(jié)合的投資方案評價(jià)模型，該模型的構(gòu)建不僅使得評價(jià)指標(biāo)的賦權(quán)更加合理，而且科學(xué)量化了評價(jià)指標(biāo)之間的灰關(guān)聯(lián)性，為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案提供了更為有效的評價(jià)方法.

(3)實(shí)例分析表明將灰色關(guān)聯(lián)投影法運(yùn)用在既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目投資方案決策研究中具有一定的可行性和合理性，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對投資方案的排序優(yōu)選，而且還能夠發(fā)現(xiàn)方案存在的優(yōu)勢和不足，為既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目主體進(jìn)一步完善投資方案提供了參考依據(jù).