建筑节能改造项目风险层次结构与关联机理

陶　凯，郭汉丁，王毅林，王　星

(1.天津城建大学经济与管理学院， 天津300384；2.天津城建大学生态宜居城市与可持续建设管理研究中心， 天津300384)



建筑节能改造项目风险层次结构与关联机理

陶凯1,2，郭汉丁1,2，王毅林1,2，王星1,2

(1.天津城建大学经济与管理学院， 天津300384；2.天津城建大学生态宜居城市与可持续建设管理研究中心， 天津300384)

为探讨既有建筑节能改造项目不同风险因素间复杂的关联关系，基于文献梳理得到的15项风险，利用ISM方法构建既有建筑节能改造项目风险层次结构模型，探讨风险因素间的层次结构与关联机理；在此基础上，利用AHP方法定量分析不同层级风险的相对重要性权重；研究结果表明：既有建筑节能改造项目风险层次结构模型中，不同层次风险呈现自下而上的传导关系，同一层次风险间具有交互影响；政策法规风险、管理决策风险、融资风险与节能检测风险具有较高权重。建议从强化政府职能发挥、设立风险预警机制、提高风险共担效率等方面加强对既有建筑节能改造项目风险实施有效管理。

既有建筑；节能改造；项目风险；解释结构模型；层次分析法

0　引　言

我国既有建筑存量大、能耗高，在现有超过460亿平方米的既有建筑中，95%以上属于高能耗建筑，而且随着城市化进程的不断加快，建筑能耗已经与工业能耗、交通能耗一起构成了全社会三大耗能体系，预计到2020年前后，建筑能耗将达到全社会总能耗的40%左右，成为最大能耗来源。在此形势下，实施既有建筑节能改造成为了降低建筑能源利用率、实现可持续发展的必然选择。然而，既有建筑节能改造项目中大量风险的存在限制了节能改造业主与投资方的参与积极性，制约着既有建筑节能改造事业的发展。因此，有效的风险管理是消除节能改造双方风险顾虑，推动既有建筑节能改造事业健康发展的重要保证。

目前，国内外关于既有建筑节能改造项目风险的研究已取得了一定的进展，且主要集中在对项目风险的识别与评价等方面。针对风险识别的研究，Guidolin、EvanMills认为既有建筑节能改造项目风险是阻碍节能改造发展的重要因素，风险识别应包括对风险来源、风险性质以及风险分类等方面的研究[1-2]；Evan等[3]指出项目风险具有阶段性与关联性特征，同一风险在项目发展的不同时期呈现出不同的特性，而且不同种风险之间存在关联影响；Ludovic[4]、吴丽梅[5]对项目风险的分类进行了研究，分别依据项目风险的产生根源、项目发展全寿命周期的不同阶段将既有建筑节能改造项目风险划分为不同类别。在风险评价方面，Mehdi等[6]、Pejman等[7]认为传统研究对项目风险影响程度与重要等级的评价具有一定的模糊性，如何实现项目风险的量化分析是有待研究的重要内容；黄志烨[8]构建了既有建筑节能改造项目风险因素的交叉结构矩阵式图表，在识别各个矩阵节点上风险因素的基础上，整合层次分析法与灰色综合评价理论构建了风险评价模型，为项目风险评价提出了新的方法。

可以看出，现有研究已经对项目风险进行了较为系统的识别与评价，但多数停留在对项目风险因素的简单列举与分析层面，尚没有关注项目风险之间的关联影响与层次关系。事实上，既有建筑节能改造项目中的风险并不孤立存在，其各项风险因素间相互影响并共同构成了一个复杂的系统，系统内任何一种风险的发生都会受到其他风险因素的影响，同时也会作用于其他风险进而产生风险传导的“多米诺效应”。因此，系统研究项目风险因素间的层级结构与关联影响对于准确把握项目风险、实施风险有效管理具有重要意义。本文基于系统工程理论中的解释结构方法(ISM，interpretivestructuralmodel)构建了既有建筑节能改造项目风险层次结构模型，探讨系统内各风险因素间的层次结构与关联机理，并利用层次分析法(AHP，analytichierarchyprocess)确定风险因素间的相对重要性权重，以期系统分析既有建筑节能改造项目风险关系，提高项目风险管理效率。

1　既有建筑节能改造项目风险因素初始集

既有建筑节能改造项目风险因素复杂，系统识别项目潜在风险是科学风险管理的前提。基于项目发展的不同时期，将既有建筑节能改造项目全寿命周期划分为前期准备阶段、项目实施阶段与运营管理阶段，并分别从以上3个阶段识别出共15项风险。项目风险因素的初始集如图1所示，各阶段风险具体包括：

①项目前期准备阶段风险。既有建筑节能改造在项目实施之前需要准备大量工作，包括前期的市场调研、项目融资以及对待改造建筑的节能量检测等[9]。期间会面临由于节能服务市场发展不成熟而导致的市场需求风险、市场竞争风险，同时也可能会受到由于市场机制不健全而导致的贷款利率波动、通货膨胀风险，以及由此引发的项目融资风险等。在节能量检测环节，由于节能改造双方的信息不对称，项目参与双方均可能出于自身利益向对方隐瞒节能检测信息，因此，在此过程中双方均存在节能量检测风险与信息管理风险。

②项目实施阶段风险。经过大量的前期准备工作之后，节能服务公司向业主提供包括节能改造设计、施工维护等工序在内的一整套节能改造服务[10]，但由于对项目前期节能量检测信息收集的不完备，在节能改造施工设计的过程中会存在节能改造设计风险与节能预期过高风险；此外，既有建筑节能改造的目标是在维护原有建筑基本用途的基础上提高其居住舒适度并降低能耗，节能改造的这一特性对其改造施工的技术提出了较高要求，高标准的施工技术会引发大量的施工维护风险；同时在项目改造过程中也不可避免地会受到不可抗力因素的影响，存在不可抗力风险。

③项目运营管理阶段风险。既有建筑节能改造项目运营管理阶段的风险主要来源于业主与节能服务公司之间复杂的利益关系。以合同能源管理模式实施既有建筑节能改造决定了节能服务公司与业主通过共同分享节能改造后降低的能耗来获取各自收益，然而，改造后建筑物的能耗使用情况完全由业主控制，业主的不规范用能行为会直接影响到节能服务公司的收益[11]，因此，节能服务公司在与业主签订能源管理合同时会面临一定的决策风险与客户支付风险。此外，既有建筑节能改造的正外部性特征决定了政府对节能改造实施激励政策的必要性，通过财政补贴、税收优惠以及必要的融资担保等经济激励手段有助于提高节能改造双方的积极性，是推动节能改造发展的重要驱动[12]，但是政府激励政策的变化以及对节能改造相关标准规定的变更会直接影响到项目的有效实施，给既有建筑节能改造项目带来政策法规风险。

图1　既有建筑节能改造项目风险因素初始集

2　项目风险层次结构的ISM建模分析

2.1研究方法与模型设计

基于已识别到的15项风险因素，利用解释结构模型(ISM)分析既有建筑节能改造项目风险因素间的层次结构与关联机理。解释结构模型的基本思路是将复杂的系统分解为若干个子系统，利用专家经验知识与计算机辅助将系统划分为多级递阶结构，从而使得系统内各要素间关系更加明显。选取10位专家组成ISM分析小组，根据小组成员在理论与实践方面丰富的经验知识利用两轮德尔菲法确定上述15项风险之间的影响关系，结果如图2所示。各个风险因素间影响关系用V、A、X、O表示，其中V表示“Ri影响 Rj”，A表示“Ri受Rj影响”， X表示“Ri与Rj相互影响”，O表示二者没有关联。

图2　既有建筑节能改造项目风险影响关系

2.2构造邻接矩阵

根据项目风险因素间的关联关系图，建立ISM的邻接矩阵A，以矩阵的形式描述图2中两两因素之间的关系。邻接矩阵中的元素aij用0、1表示，当两个风险元素之间存在直接或间接的影响关系时，aij=1；当两个风险因素无关联作用时，aij=0。默认风险对其自身存在影响，得到的邻接矩阵如下：

2.3可达矩阵计算与层级划分

可达矩阵表示关联关系图中各节点经过一定长度的通路后可以达到的程度，其本质体现了不同风险因素间存在的直接与间接的结构关系。根据其可推移性，利用布尔代数运算规则：令A1=A+I,An=(A+I)n(其中I为单位矩阵), 当满足关系A≠A2≠A3…≠Ar-1=Ar时，所求可达矩阵即为M=Ar-1。利用MATLAB软件辅助计算得：

根据可达矩阵，计算其矩阵中各风险因素Ri的可达集P(Ri)、先行集Q(Ri)。其中可达集是指受Ri影响的所有风险因素的集合，先行集表示影响Ri的所有因素的集合；当某一风险因素Ri满足关系式P(Ri)∩Q(Ri)=P(Ri)时，表明因素Ri属于表层风险，确定了表层风险因素集L1之后，将可达矩阵中表层风险要素所在的行和列消除，并依据同样的运算准则从余下的可达矩阵中逐级确定风险集，直到找出最底层的风险因素集合Ln。经计算，既有建筑节能改造项目风险系统共分为5个层级，各个层级所包含的风险元素分别为：L1={R11，R14，R15};L2={R1, R6，R7，R8，R12};L3={R3，R9，R10，R13};L4={R4，R5};L5={R2}；得到的风险层次结构ISM模型如图3所示。

图3　既有建筑节能改造项目风险ISM模型

3　项目风险权重的AHP分析

在风险层次结构的基础上，利用AHP方法对项目风险因素间的影响关系进行定量分析，确定同一层次中不同风险对上一层风险影响的相对重要性权重。根据层次分析法的原理与计算程序，从ISM分析小组中选取5位专家对各层风险因素的重要性进行评价，从风险层次结构的首层(L1层)开始，利用成对比较法和1～9比较尺度[13]，对影响上一层因素的同层风险因素构造判断矩阵，并依次构造其余各层风险的判断矩阵。

在构造出各层风险因素的判断矩阵之后，采用和积法、方根法计算各判断矩阵的最大特征根及其相应的特征向量，并对特征向量做归一化处理，确定各层次风险重要性排序的权重向量。对每一个判断矩阵求其各行因素的乘积，并计算其n次开方：

(1)

(2)

(3)

(4)

其中，n为判断矩阵的阶数，利用最大特征值计算一致性指标如下：

(5)

(6)

其中，CI为层次总排序一致性指标，RI为平均一致性指标，其取值如表1。当CI、CR的值不超过0.1时，表明判断矩阵满足一致性要求，否则认为判断矩阵不具有一致性。

表1　平均随机一致性指标Tab.1　Mean random consistency index

根据以上权重计算规则与一致性检验方法，从ISM模型第一层风险因素开始，逐层计算各层级风险因素的相对重要性权重及其一致性检验指标，结果如表2所示。

表2　ISM各层风险因素权重数据表Tab.2　Risk factor weight data in ISM model

4　研究结果与对策

4.1ISM模型结果分析

基于ISM方法，构建既有建筑节能改造项目风险的5级递阶结构模型，反映了项目不同风险因素的层次结构与逻辑关系，风险的层次结构与关联机理分析如下：

4.1.1层次结构

利用ISM方法将既有建筑节能改造项目风险划分为5个层次，不同层次风险的性质、发生概率、影响范围等存在差异。最上层风险包括管理决策风险、节能预期风险与客户支付风险，该层风险的发生主要受到主体意识的影响，且其发生概率偏高。第二层风险主要涉及资金、市场与施工技术等因素，是影响项目实施的关键，在该层风险因素中，节能服务市场发展不完善、融资渠道狭窄以及施工工艺落后是导致风险发生的主要原因，市场机制的不完善容易造成节能改造主体积极性不高，资金匮乏会影响到施工进度，施工工艺则决定了项目的质量与成本，因此，本层风险对项目影响相对较强，但由于受主观因素影响较弱，故该层风险发生概率比首层略低。第三层风险的发生则主要来源于信息层面，信息的有效性提高了节能改造管理决策的准确性，而贷款利率、节能检测等信息掌握的不全面会引发管理决策风险、融资风险以及施工设计风险的发生，故本层风险对项目有效实施也会产生重要影响。相对于前三层风险，第四层风险更侧重于宏观经济因素对节能改造的影响，通货膨胀、能源价格波动等因素对整个节能改造行业产生作用，而并不仅仅局限于对项目的信息、资金以及施工技术的影响，因此，该层风险的作用范围更广，但由于较少受到其他因素干扰，故其发生概率较低。第五层风险为政策法规风险，属于深层次风险，对项目发展的作用强度最大。既有建筑节能改造的正外部性特征决定了政府的激励政策与法规是影响其发展的关键[14]，激励力度的变化与法律法规的变更会影响到整个节能改造行业的发展，因而，政策法规风险在整个风险层次结构中处于基础地位。

4.1.2关联机理

①单向传导关系。从风险因素的5级递阶结构模型中可以看出，风险层次结构中从下到上的风险因素之间呈现出逐级传导的作用关系，并且形成了以信息、资金、技术为载体的三条关键风险传导路径。首先，以信息为载体的风险传导路径主要是由于系统内信息传递与甄别的不完善而产生，其贯穿于市场发展、项目融资、节能检测等项目发展全过程的各个环节。如在层次结构图中，政策法规风险→能源价格风险→信息管理风险→市场需求风险→决策风险就是由于管理者对市场信息识别与判断失误而导致的风险连锁效应。其次，以资金为载体的风险传导路径会影响项目融资效率，并作用于项目整体决策，在层次结构中体现为：政策法规风险→通货膨胀风险→贷款利率风险→融资风险→管理决策风险。此外，以技术为载体的风险传导路径发生于项目施工阶段，不规范的节能检测会影响后续的节能设计与施工，并最终影响到项目节能预期与管理决策，其传导路径在层次结构图中表现为：节能检测风险→节能设计风险→节能预期风险。因此，既有建筑节能改造项目风险因素间存在传递作用，并常常以项目关键要素作为载体而存在。

②双向交互影响。在风险因素的5级递阶结构模型中，同一层次风险性质相似，彼此存在相互作用。以第二层风险因素为例，市场需求风险、市场竞争风险同属于节能服务市场发展不完善引发的风险，并且均对项目管理决策造成影响。节能改造市场需求紊乱影响到节能服务公司间正常的竞争关系，节能服务公司间的不正当竞争又反作用于市场需求，并引发节能改造市场发展的不均衡，其二者之间构成了相互影响的作用关系。因此，综合以上分析，既有建筑节能改造项目风险因素之间不仅存在单向的传导作用，而且还存在风险因素间双向的交互影响，多种风险关联形式的共存使得既有建筑节能改造项目风险因素之间形成了一个复杂的网络结构。

4.2AHP风险权重分析

根据AHP方法计算得到的风险因素重要性权重分析，在表层风险因素当中，决策风险所占权重最高，这是由于在节能改造过程中节能服务公司与业主通过签订能源管理合同来确定彼此的风险与利益分配关系，合同双方合理的风险分担与利益分配策略是决定项目成败的关键，因此，决策风险在表层风险因素中所占权重较高。在第二层风险因素当中，融资风险对项目的影响更为明显，这是因为既有建筑节能改造项目的全部费用需要由节能服务公司承担，节能服务公司的融资能力是项目能否顺利实施的关键。在第三层风险因素当中，节能检测风险权重较高，这是由于项目前期对待改造建筑的节能量检测会影响到后面的节能设计、施工维护，以及项目管理决策与预期收益等环节，而节能量检测结果又容易受到节能改造双方信息不对称的影响，故其发生概率较高，对项目的影响权重较大[15]。第四层风险因素间权重没有较大差异，通货膨胀与能源价格之间互相影响，共同作用于其上各层风险因素。

4.3既有建筑节能改造项目风险管控策略

既有建筑节能改造项目风险管理是一个系统的过程，根据对以上风险因素间影响关系与重要性权重的分析，提出相应风险管理对策：

①强化政府在既有建筑节能改造中发挥的推动作用。政策法规风险在整个既有建筑节能改造项目风险层次结构中占据基础性地位，是引发其他各类风险的根源，稳定的经济激励政策与法律法规是避免该类风险发生的重要保证。政府作为既有建筑节能改造项目的推动者，通过设立贷款优惠、税收减免等经济激励政策可以有效避免由于经济外部性导致的节能改造双方积极性不高，市场失灵等风险发生；同时，政府作为节能改造项目的监督者，通过设立能效标识制度与法律法规可以为既有建筑节能改造项目风险的合理分配提供依据，避免了因节能改造双方风险与利益划分不明确而导致的决策风险与客户支付风险发生。

②建立科学的项目风险预警机制。既有建筑节能改造项目风险因素间具有复杂的影响关系，完善的风险预警机制可以识别各类风险因素的影响关系，为制定有效的风险管理对策提供依据。风险预警是一种主动型的风险管理，科学的风险预警机制应遵循系统性、准确性与灵活性的原则，其构建过程不仅要系统识别各类风险因素，而且还须准确梳理各风险因素的关联传导机理及其触发机制；在此基础上，当潜在的风险发生时即可采取预先设置的防范措施对其进行管控，避免了风险发生对项目造成的损失，起到未雨绸缪的效果。

③提高项目风险共担决策效率。合理的风险共担是改善项目主体关系、降低决策风险的有效手段。风险共担注重项目主体间的优势互补与互利共赢，其过程建立在对项目风险准确识别与评价的基础之上，综合考虑风险共担的影响因素与作用关系，并最终通过签订合同来达到项目风险的合理分配目标。科学的风险共担决策要满足风险共担的公平性原则、风险利益对等性原则，而且还需要对项目主体风险管理行为起到一定的激励作用[16]。另外，基于项目风险性质的可变性以及主体行为动机的动态演化特性，通过向能源管理合同内注入一定的柔性条款可扩展风险共担的事后治理空间，提高项目风险管理效率。

5　结　语

既有建筑节能改造项目风险因素间影响关系复杂，系统识别项目风险层次机构与关联机理是实施风险有效管理的关键。利用解释结构模型构建了既有建筑节能改造项目风险5级递阶结构模型，梳理了项目风险因素间的层次结构特性与不同风险因素间的关联机理，指出在结构模型中的不同层次风险因素之间呈现出自下而上的单向传导作用，同一层次风险存在双向的交互影响。在5级递阶结构模型的基础上，利用层次分析法计算得到各层风险的相对重要性权重，确定了管理决策风险、融资风险与节能检测风险等关键风险因素，为项目风险的针对性管理提供了依据。最后针对研究结果提出强化政府职能发挥、建立科学风险预警机制与提高项目风险共担决策效率三个方面的发展对策，以期提高既有建筑节能改造项目风险管理效率，推动既有建筑节能改造事业健康发展。

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(责任编辑唐汉民梁碧芬)

Research on risk hierarchy and related mechanism of building energy saving innovation project

TAO Kai1,2, GUO Han-ding1,2, WANG Yi-lin1,2, WANG Xing1,2

(1.SchoolofEconomicandManagement,TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China;2.ResearchCenterofEcolivableCityandSustainableConstructionManagement,TianjinChengjianUniversity,Tianjin300384,China)

Inordertoexplorethecomplexrelationofdifferentriskfactorsinbuildingenergysavingprojects,theISMmethodwasusedtobuildariskhierarchymodelbasedonthe15riskfactors,andtherelativemechanismofthefactorshasbeenstudied.Then,usingtheAHPmethod,theweightsfordifferentlevelsofrisksweredetermined.Theresultsshowthattherisksatdifferentlevelsconducted,therisksatthesamelevelinteracted,andpolicyrisks,decision-makingrisks,financingrisksandenergysavingdetectionriskshavehigherweights.Suggestionstostrengthentheriskmanagementofpresentenergysavinginnovationprojectwereputforwardfromthreeaspects,suchasintensifyingthefunctionofgovernment,establishingtheriskwarningmechanismandimprovingrisksharingefficiency.

excitingbuilding;energysavingreconstruction;projectrisk;interpretivestructuralmodel;analytichierarchyprocess

2016-02-18；

2016-03-28

国家自然科学基金资助项目 (71171141)；天津市社科规划后期资助项目 (TJGLHQ1403)

郭汉丁(1962—)，男，山西河津人，天津城建大学教授，博士后;E-mail:guohanding@126.com。

10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2016.0973

F276

A

1001-7445(2016)04-0973-09

引文格式：陶凯，郭汉丁，王毅林,等.建筑节能改造项目风险层次结构与关联机理[J].广西大学学报(自然科学版)，2016，41(4)：973-981.