绿色建筑合同能源管理柔性机制

吕雪娇， 孙文建， 周 欣

(1. 南京工业大学 土木工程学院， 江苏 南京 211816； 2. 东南大学 建筑学院， 江苏 南京 210096)

绿色建筑自20世纪90年代引入我国以来已得到迅速发展，截至2016年9月累计已有4515个项目获得绿色建筑评价标识。然而，我国绿色建筑发展普遍存在重前期轻后期、重设计轻运维的现象。据统计，获得绿色建筑运行评价标识的项目仅占6%，说明绿色建筑投入的增量成本并未取得预期绿色经济效益。另一方面，在绿色建筑增量成本组成中节能与能源利用项占比高达83.6%，如何充分发挥节能经济效益将对促进绿色建筑发展具有重要意义[1]。合同能源管理(Energy Performance Contracting，简称EPC)作为一种市场化节能服务机制，20世纪70年代起源于美国，我国在世界银行的帮助下于1997年引入该机制。EPC在国内外既有建筑节能改造方面已取得了显著成效，并逐步向具有较大发展空间的新建绿色建筑领域展开探索，如上海浦江国际广场等项目探索实践新建绿色建筑引入EPC[2]。也有学者从理论方面提出新建绿色建筑可引入EPC形成商业机制，并从融资与利益分配等方面展开研究，但研究成果始终无法发挥新建建筑优势，解决传统EPC发展弊端[3～5]。

绿色建筑可通过新建和既有建筑绿色改造途径实现。根据GB/T 51141-2015《既有建筑绿色改造评价标准》,既有建筑绿色改造侧重以维护更新手段使已有建筑实现能源节约，应用EPC已得到认可与推广[6]。而对具有节能需求的新建绿色建筑而言，借助节能服务公司(Energy Service Company，简称ESCo)提供的从决策阶段到运行维护阶段全过程“能源高效利用”整体式服务，将绿色节能从“末端治理”转向“源头预防”的新设想会更具研究意义与现实价值。因此，本文在简要分析新建绿色建筑应用EPC的适用性后，重点探寻两者结合的主要障碍因素，试着借助柔性机制优势改进现有合作模式，应对不确定性风险，改善项目绩效，激励EPC在新建绿色建筑中的应用。

1 绿色建筑应用EPC的障碍性分析

(1)ESCo将新建绿色建筑作为节能服务对象缺乏实践经验与历史数据积累，受能耗基线测定方式局限，以及双方自身内部建设能力不足与责任不均等问题影响，节能效益分享阶段节能量Q核算存在偏差。

(2)全过程服务状态下产生较长的合同服务周期与投资回收期，导致受外部宏观市场环境变化影响较大的能源价格p产生波动。

(3)受运维阶段绿色建筑的实际使用需求与状态难以准确预估影响，初期过高投资将变得低效。而如若前期设计建设阶段欠缺绿色考虑，运维阶段通过改变原有结构设计，采取补充绿色措施和完善基础监控系统设施等手段进行升级与优化，根据既有建筑节能改造成本构成可知，建造运营成本C亦将巨大。如图1所示。

图1 既有建筑节能改造成本构成

(4)上述不确定性风险的存在将直接影响ESCo对基准收益率ic的设定。ic是ESCo能接受的最低回报水平，由无风险利率和风险补贴率构成，不确定性风险越大，ic取值将越高。

综上，Q，p，C，ic等参数受不确定性风险影响较大，不利的波动趋势致使财务评价条件不易通过。除此之外，传统刚性合同条件下ESCo的服务质量标准与节能效益分享比例α不可调整，主控权与效益激励机制的缺失将增添其参与绿色建筑建造顾虑，进而降低积极性。

总之，处于主导地位的用能单位应借助新建绿色建筑优势，采取有效措施管控并分配上述不确定性风险，激发ESCo合作积极性与履约效率性，满足参与双方约束与激励条件下实现项目节能效益经济价值最大化。

2 绿色建筑合同能源管理柔性机制分析

2.1 合同柔性机制概念

为有效应对绿色建筑与EPC合作领域创新性与障碍性带来的风险顾虑，本文引入合同柔性机制。所谓合同柔性机制是指通过信息的搜集与传递，将外部环境要素的多变性与内部个体差异性、利益需求的多元性结合，参与双方据此自我调整权利义务关系与利益风险分配，使得合同具备面对具有机会或威胁特征的不确定性事件变化而应变的弹性，如图2所示。具体体现为项目设计、合同签订和执行过程中主动选择的空间大小，以及以协商与协调机制激励积极努力行为[9～11]。

图2 柔性机制作用机理

2.2 绿色建筑合同能源管理柔性机制内涵

本文结合绿色建筑与EPC特征提出的柔性机制具体包括柔性选择机制与柔性条款机制，是指项目决策与设计阶段通过设计柔性机制下ESCo全过程参与新建绿色建筑的运作体系与合同条款赋予项目运维阶段调整与增值空间，实现柔性机制的动态性和适应性，概括如表1所示。

表1 柔性机制的内涵

柔性选择机制利用绿色建筑具有调整完善特性，决策阶段用能单位赋予ESCo除一次性建成外自主选择合作方案的权利。设计与施工阶段ESCo以保证绿色建筑基本标准要求为前提，可通过方案优选和预埋后期升级改造建设部分所需管道线路的方式，实施分阶段节能方案投资建设；运维阶段ESCo匹配实际节能现状开展优化。在风险分担视角下，柔性选择机制实现了投资主体、投资时机与投资规模的灵活选择，使得投资成本与风险得到分摊，投资效率得到保证。在项目增值视角下，柔性选择机制创造的推迟期权提升项目柔性管理价值。

柔性条款机制是指以合同条款的缔结执行柔性。在项目绩效改善与激励视角下，柔性条款机制将ESCo自身收益与其提供的服务质量、项目节能效益相关联，通过奖励、补贴等成本补偿方式，以及运用再谈判手段，根据初期实际节能效益调整服务质量和节能效益支付等绩效标准的利益协调与激励方式，提升柔性管理下的ESCo节能目标设定合理性、履约效率与努力程度。

3 绿色建筑合同能源管理柔性机制构建

3.1 绿色建筑合同能源管理柔性选择机制

全过程柔性选择机制体系设计与运行如图3所示。用能单位是绿色建筑合同能源管理柔性选择机制的主导者与节能效益最大收益者，需要对是否聘请ESCo参与做出决策，并以长远发展视角支持ESCo以分阶段建设方式执行柔性选择机制。ESCo是柔性选择机制的实施者与受益者，重点在于拥有设计和运维阶段方案执行选择权。举例如下：某新建办公建筑空调系统，设计阶段，ESCo可选择一次性建成或分阶段建设两种方案。分阶段建设方案下，ESCo首先通过共享引用企业从同类建筑积累的能源监测、分析和优化使用经验，在满足绿色建筑标准和基础负荷运行的前提下，结合今后项目实际节能效果、新能源技术发展、能源价格变动趋势、使用人员与空间功能分布等有关节能潜能与需求的不确定性因素状态变化的预估。开展分区域、分功能的空调机组与水泵数量与类型、风与水系统、在线监测与分项计量系统等统筹优化设计，如全系统与独立系统的分布，水源、空气源热泵技术与VRV系统的选择。然后，在施工阶段以合理预留并预埋潜在负荷运行状态下所需的管道、线路与接口数量，执行分阶段建设柔性选择权。试运行期间，ESCo通过专业人员的管理与能耗统计，掌握了上述不确定性因素实际状态，结合项目服务满意度调查结果与自身投资收益目标等决策判断依据，做出空调设备实际数量与选型，采用变频自控技术、系统质、量调节等空调系统节能运行升级改造动态调整策略选择。

这一柔性选择机制的设计与运行，充分利用新建绿色建筑可全新规划、设计与建设的特征，进而拥有较系统完整的能源管理基础条件优势，激励ESCo合理且高效的完成节能方案系统设计，确保各阶段增量成本投入的有效性，避免了盲目与浪费。配合施工运维阶段的监管与信息收集，ESCo完成内外部不确定性风险对比评价与目标反馈，发挥自身参与程度柔性选择权优势。

图3 绿色建筑合同能源管理全过程柔性选择机制运行体系

3.2 绿色建筑合同能源管理柔性条款机制

柔性选择机制为绿色建筑合同能源管理项目的整体运行构建了基本体系，但决定项目运行能否发挥柔性价值的核心，仍在于柔性条款的设计，因其直接对参与双方实际节能效益产生影响。根据上述分析，绿色建筑合同能源管理项目节能效益由节能量Q、建造运营成本C、基准收益率ic与能源价格p直接决定。因此，将影响可控参数Q，C与ic的合同条款作为利益平衡杠杆的博弈对象引入柔性，以协调各方利益应对外界条件变化[12]。

3.2.1 服务质量指标

通过关系与争端处理维度对ESCo各阶段技术与产出方面的服务质量成果进行全面评判，如表2所示。从服务能力、过程和绩效方面考核打分，综合得分K作为调整节能效益奖惩评价指标，设置柔性条款调节服务质量等级标准适应成本收益现状。一方面，约束ESCo服务用能单位达到绿色建筑设计与运行评价标识评价标准要求；另一方面，激励ESCo努力提高管理能力与服务质量，降低技术与管理成本，实现更高节能量。

表2 ESCo服务质量指标

3.2.2 节能效益分享比例

通过权利与关系维度将ESCo节能效益分享比例与其服务质量评价结果相关联，以最终节能收益的动态调整执行柔性权利，匹配ESCo的节能服务管理能力与成果，确保维系双方合作关系，约束并激励ESCo做出努力行为，实现项目价值最大化。

3.2.3 合同服务周期

通过权利与关系维度发挥柔性条款机制作用，根据前期合同柔性调整权利的执行结果，通过协商在保证节能效益的条件下延长或缩短合同服务周期确保项目顺利完成，发挥各参与方自身优势控制风险，降低交易成本，提高节能效益。

4 绿色建筑合同能源管理柔性机制价值分析

依据前述分析，绿色建筑合同能源管理柔性机制的构成与作用机理已得到清楚认知。后续以节能效益分享型为例，运用参数量化方法论证柔性机制在解决上述障碍因素方面具有的价值。

4.1 绿色建筑合同能源管理柔性选择机制价值分析

4.1.1 风险分担价值

节能效益分享型模式下，用能单位无需资金投入，将投资收益风险转嫁给ESCo。因此，ESCo参与合作并积极履约的关键是自身节能效益的获得。投资决策财务评价指标可用式(1)表示[13]。

(1)

式中：NPV为ESCo经济生命周期内净现值；Tf为项目生命周期；I和C为第t年ESCo节能效益和节能建设投资额；ic为ESCo的基准收益率。

柔性选择机制下ESCo采取分阶段绿色建筑建设方式，为获取关于市场环境、能源价格、节能效果等方面信息而消除不确定性创造了条件，降低了ESCo的风险补贴要求。而且节能建设投资额C将分为初期建设投资额C固定与升级改造投资额C升级，此时，初始投资额C固定因节能方案设计的合理性较高而得到降低，投资压力与风险得到分散。通过前期设计方案预留与后续设计匹配优化，由吊顶、管线的改造拆除成本，及为不影响项目正常运行而投入的使用维护成本等组成的C升级也得到降低。最终形成如下关系：C升级+C固定≤C，C升级

可以看出，伴随着C固定，C升级和ic的降低，NPV增大，NPV>0的决策条件更容易满足，也就意味着ESCo更具参与意愿。

4.1.2 项目增值价值

ESCo采取分阶段建设方式帮助自身从单纯的风险规避转向有效利用风险不确定性与管理柔性，享有推迟期权价值。意味着项目投资决策判断依据转向为包含期权价值的项目价值与投资成本的比较[14，15]。如果ESCo在设计阶段t时刻选择一次建成的节能方案，则其收益为Vt-C(式中：Vt为t时刻项目价)。如果ESCo在t时刻选择分阶段节能方案而等待实际运营情况，说明等待具有更大的价值，推迟投资的收益函数用F(Vt)=E[(Vt-C)e-ρt](式中：ρ为无风险利率)表示，未来的不确定使得等待时间Δt价值变化ΔV，追求投资收益最大化得式：

(2)

式中：E为期望值；V为绿色建筑合同能源管理项目的价值，且服从几何布朗运动；C为预期成本；u为决策变量，ESCo决定分阶段建设时u=0，决定一次建成时u=1。

依据伊藤定理及边界条件求解微分方程，得含有推迟期权的绿色建筑合同能源管理项目投资机会价值如下：

(3)

(4)

式中：V*为最优投资决策临界值；b1为F(V)相异解之一，且b1>1；

上述分析表明，推迟期权下的项目投资价值将高于传统，差额即为分阶段等待建设推迟期权价值，亦是柔性选择机制价值。也表明在考虑推迟期权价值条件下投资决策临界值V*将高于传统以成本为决策参考依据值，如图4所示。

传统投资下的投资区推迟期权下的投资区V=CV=V∗图4 绿色建筑合同能源管理推迟期权下投资区间

4.2 绿色建筑合同能源管理柔性条款激励价值分析

在项目具有升级改造价值的条件下，用能单位为实现项目价值最大化并获得更好的服务质量，应采取激励措施促使ESCo努力提升节能效益I。节能效益计算见式(5)，设计调整ESCo节能效益分享比例的激励函数如式(6)线性表示：

I=αQp-C升级

(5)

α=βα0

(6)

式中：α为实际节能效益分享比例；α0为约定节能效益分享比例；β是用能单位对ESCo提高节能效益的奖励系数，由服务质量评价指标得分K决定，如表3所示。

表3 奖励系数等级设定示例

表3将反映ESCo专业能力与努力程度的节能效益分享比例α采取阶梯级累进制分配方式设定。在用能单位获得基本服务质量满意度前提下，ESCo服务质量综合得分K越高，奖励系数β越高，最终调整实际节能效益分享比例α，使ESCo的付出获得更高节能效益价值回报，以此发挥激励作用。

5 结 论

绿色建筑引入EPC有其必要性和优越性，本文从理论分析与价值模型构建两方面论证柔性机制创造的分阶段建设方式选择权与柔性条款，在提高ESCo参与绿色建筑建造积极性并有效应对不确定性风险，挖掘项目价值最大化方面创造的优势。在今后的研究中，由于现实状况下柔性策略的选择是参与方依据实际节能效果、自身建设管理能力和未来发展预期做出的博弈决策。因此，可通过建立基于期权博弈理论的柔性决策模型，对项目柔性价值做进一步探寻。此外，在管理实践中，双方可根据项目特点与自身能力等因素确定合同形式进而依据上述基本分析确定柔性程度。从宏观层面应逐步开展制定相关政策及激励补偿措施，鼓励绿色建筑合同能源管理的应用与发展。