既有建筑节能改造项目投资方案决策研究

张 悦，陈为公

(1.青岛理工大学 管理工程学院，山东 青岛 266520；2.山东省高校智慧城市建设管理研究中心(新型智库)，山东 青岛 266520)

既有建筑是指已经建成投入使用的各类建筑物的总称，包括既有居住建筑和既有公共建筑.据资料统计，我国既有建筑中将近90%为高能耗建筑，建筑能耗约占社会总能耗的三分之一[1]，为了降低社会总能耗，加大对既有建筑的节能改造至关重要.既有建筑节能改造项目的有效开展依托于合理的投资决策，理想的投资方案不仅可以提高节能改造项目的经济效益，还能够推动既有建筑节能改造工作的顺利开展，加快我国节能减排目标的实现.因此对既有建筑节能改造项目的投资方案决策展开探究具有重要的意义.

对既有建筑节能改造项目投资方案决策研究的本质就是对多个投资方案进行排序择优，选择最理想的投资方案.作为投资方案优选的基础，评价指标体系的构建至关重要，对此我国学者对其展开了相关研究.李明海[2]等在分析某办公大楼特点的基础上，通过对节能率、节能投资、节能收益及投资回收期等评价指标的研究，构建了方案评价指标体系；刘玉明[3]等通过对节能改造方案增量投资回收期、追加投资净现值、增量投资内部收益率等评价指标的分析，对既有建筑节能改造项目投资方案的经济效益进行探究.除对评价指标体系的研究外，作为投资方案优选的关键，采用何种方法对既有建筑节能改造投资方案进行评价也成为了国内外学者研究的热点.一些学者采用期权定价理论[4]、层次分析法[5]、TOPSIS法[6]对投资方案进行优选，为既有建筑节能改造项目投资决策方案的研究提供了参考建议.可以看出，上述对既有建筑节能改造项目投资方案决策的研究主要聚焦于投资方案评价指标体系和评价方法两方面，其为既有建筑节能改造项目投资决策方案的研究提供了参考建议，丰富了研究思路.但仍存在不足之处：在评价指标体系方面，其选取的指标大多数均是与经济效益相关的指标，缺乏对节能改造项目自身特征以及节能效益的分析，导致构建的指标体系缺乏一定的理论依据；在评价方法方面，其选择和应用的评价方法缺乏对指标相互依存关系的分析，同时忽略了投资方案复杂性、不确定性的特征，即缺乏对投资方案 “灰性”特征的考虑，导致难以得到科学有效的决策结果.

基于此，本文依据既有建筑节能改造项目投资方案的特点，对其评价指标进行梳理，并基于“需求-供应-效果”(DSE，Demand-Supply-Effect)思想准建立评价指标体系，采用既能探究评价指标间相互关系，又能考虑投资方案“灰性”特征的ANP-灰色关联投影法对既有建筑节能改造项目投资方案进行评判，不仅考虑了指标间相互依存的关系，而且科学量化了指标间的灰关联性，为既有建筑节能改造项目投资方案决策的研究提供了科学的方法.

1 既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系构建

考虑到目前方案选择类研究中，指标的选取多是依据方案的特点进行简单的列举，缺乏对其指标关系的梳理[2-3]，值得商榷.基于此，本文从系统的角度出发，提出“需求-供应-效果”(DSE，Demand-Supply-Effect)思想构建评价指标体系.人类的生产活动均是在一定的系统中进行，需求衍生出生产活动的目标，目标的实现需要相应的供应条件，生产活动产生的符合人类需求的效果即为活动的最终目标.由此需求、供应、效果三者的关系可表示为：需求是供应活动开始进行的动力，供应是满足生产活动需求的重要工具；供应是产生效果的基础，效果是衡量供应水平的尺度；需求是效果产生的根源，效果是探究更深层次需求的依据.可以得出DSE思想能够基于生产活动的全过程，对活动中需求、供应、效果进行系统的分析.

既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系的建立实质是一项生产活动，其不仅要立足于既有建筑节能改造项目自身的特点，还应考虑既有建筑节能改造项目经济效益和节能效益指标，同时还要依托于相关社会政策的支持.节能改造项目的特征是投资方案优选进行的基础，社会政策为投资方案优选提供了供应条件，财务评价指标为衡量投资方案的效果提供了重要的依据.而DSE思想恰是从活动的需求出发，通过对活动供应条件的分析，得出对其效果的评价.可以得出既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系的构建与DSE思想内涵相契合，依据DSE思想构建评价指标体系考虑了指标间的相互联系，为投资方案的评价指标提供了合理的依据，实现了对投资方案更加系统准确的评价.

综合上述分析，依据DSE思想内涵，可从需求、供应、效果三方面划分投资方案的一级评价指标，其中需求指标指节能改造项目特征指标；供应指标指社会政策指标；效果指标指财务评价指标，参考相关文献[2,4-6]，结合《居住建筑节能改造标准》和《公共建筑节能改造标准》，构建了包括3项一级指标和15项二级指标的既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系，如图1所示.

图1 既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系

2 既有建筑节能改造项目投资方案评价模型的构建

2.1 基于ANP法指标权重的确立

既有建筑节能改造项目投资方案的评价指标相互关联、相互影响.考虑到传统的赋权方法如AHP法、熵权法等缺乏对指标间的关联性的考虑，导致赋权的结果难以有效衡量指标的重要程度.而网络层次分析法(ANP)是一种基于网络结构的多准则决策方法[7]，其将指标之间的关系用网络结构进行表示，更好地考虑了指标之间的关联性，而且其运用超级决策(Super Decision，SD)软件进行计算，不仅可以减少赋权过程中的主观性，而且增加了赋权结果的科学性.故本文采取网络层次分析法进行赋权.

邀请9位建筑节能领域的专家对指标之间的关联性进行评价打分，然后将专家打分的数值输入SD软件的打分表中，最后得出的Limit Matrix矩阵中的权重即是既有建筑节能改造项目投资方案指标的权重.

2.2 指标的定量化评价

2.2.1 定性指标的定量化评价

考虑到定性评价客观性较差、缺乏合理性的问题，需要对定性指标进行定量化评价，依据节能改造工程的实践经验以及统计学的相关知识，同时依据相关文献[8-9]，采用分级赋值法对定性指标进行评判，既有建筑节能改造项目投资方案定性指标依据节能改造项目的实际情况划分为优、良、中、差、极差共5个等级，对应的评价值如表1：

表1 既有建筑节能改造项目投资方案评价值

2.2.2 定量指标评价

(1)生命周期成本，指既有建筑节能改造项目从设计、施工到竣工验收所消耗的成本的总和，包括项目投资的初始成本和年运行成本.其为节能改造项目主体制定投资方案决策奠定了基础.

(2)投资收益率，指节能改造项目投资方案在达到设计生产能力后年收益总额与方案投资总额的比率，其为衡量节能改造项目效益的高低提供了标准.

(3)静态投资回收期，指在不考虑资金时间价值的前提之下，节能改造项目的净收益抵偿全部投资所需的时间，其是反映节能改造项目财务投资回收能力的重要指标.

(4)财务净现值，指根据折现率i，将节能改造项目的净收益折算到投资期初的现值累加值，其是考察节能改造项目投资盈利水平的重要指标.

2.3 基于灰色关联投影法的既有建筑节能改造项目投资方案决策研究

既有建筑节能改造项目投资方案受到定性指标和定量指标的双重影响，上述评价指标相互关联，但关系不明确，实质上是一种灰色关系.考虑到指标间的灰关联性，本文采用灰色关联投影法探究既有建筑节能改造项目投资方案问题.灰色关联投影法是一种简单加性加数方法[10]，将灰色系统理论知识与向量夹角余弦相结合，既考虑因素的关联性，又可以衡量备选方案与理想方案之间的差距，能够实现既有建筑节能改造项目投资方案的优选.本文将灰色关联投影法运用在既有建筑节能改造项目投资方案研究过程中，不仅可以适应既有建筑节能改造项目自身的特点，实现对指标灰关联性的科学量化，而且能够以更加合理的方式对既有建筑节能改造项目投资方案做出科学的决策.

将灰色关联投影法应用在既有建筑节能改造项目投资方案决策研究中的基本步骤如下所示.

(1)确定决策矩阵

假设既有建筑节能改造项目投资方案的集合和指标集合分别为A和X，最理想的既有建筑节能改造项目投资方案A0的指标Y0j,所以指标Y0j满足下列各式：

当因素指标Xj是效益型指标时：Y0j=max(Y1j,Y2j,…，Ynj)

(1)

当因素指标Xj是成本型指标时：Y0j=min(Y1j,Y2j,…，Ynj)

(2)

则矩阵Y=(Yij)(n+1)×m为既有建筑节能改造项目投资方案的集合对指标集合的决策矩阵.其中i=0,1,2…,n;j=1,2,…,m

(2)初值化处理得到标准化的决策矩阵

为了消除上述指标量纲以及量纲单位不同带来的差异，选用数值归一化的方法来进行无量纲化处理，数值归一化的公式为：

(3)

(4)

其中λ为分辨系数，其主要用来衡量环境对因素影响的程度，通常取0.5[10].

(4)构造(n+1)×m个r组成的灰色关联矩阵M

将上述求出的关联度组合形成灰色关联矩阵M，以此更好地比较灰色空间中方案之间的差异

(5)构造(n+1)×m个r组成的加权灰色关联矩阵M′

考虑到评价指标对方案选择影响程度的差异，依据ANP法得到的权重，构造(n+1)×m个r组成的加权灰色关联矩阵

(6)计算灰色关联投影值

为衡量既有建筑节能改造项目投资方案的优劣，计算每个方案的灰关联投影值，具体步骤如下所示：

①将每个既有建筑节能改造项目投资方案看成一个行向量,则称每个节能改造项目投资方案Ai与理想节能改造项目投资方案A0之间的夹角θ为灰色关联投影角.

设评价指标间的加权向量为ω=(ω1，ω2，…，ωm)T，则每个节能改造项目投资方案与理想节能改造项目投资方案之间的夹角余弦值为:

(5)

(6)

③既有建筑节能改造项目投资方案Ai与理想既有建筑节能改造项目投资方案的灰色关联投影值Dj满足下列的式子

(7)

(8)

(9)

投影值越大，表示既有建筑节能改造项目投资方案的效益越好；投影值越小，表示既有建筑节能改造项目投资方案效益越差.

3 案例分析

青岛市某既有建筑业主方为响应国家“节能减排”的号召，邀请了某节能服务公司与其合作对既有建筑实施节能改造.该节能改造项目受到自身资金储备以及施工进度的影响，面临的不确性问题较多.为了实现投资效益的最大化，节能改造项目投资方案制定主体业主方依据工程项目实际情况，制定了三个投资方案.经测算方案C1生命周期成本为520万元，投资收益率为56%，静态投资回收期为2.92年，财务净现值为146.59万元；方案C2生命周期成本为568万元，投资收益率为54.55%，静态投资回收期为2.95年，财务净现值为151.31万元；C3生命周期成本为504万元，投资收益率为60.42%，静态投资回收期为2.80年，财务净现值为181.52万元.

3.1 初始评价结果的获取

邀请5名建筑节能领域的专家以及5名建筑经济领域的专家对影响既有建筑节能改造项目投资方案的定性评价指标进行0-1打分，分数越高，表示指标越优越，同时结合上述三个方案测算的财务评价指标值，得出初始评价结果如表2所示.

表2 初始评价结果表

3.2 基于灰色关联投影法的既有建筑节能改造项目投资方案决策研究

首先由表2可知，在影响既有建筑节能改造项目投资方案决策的评价指标中，除了生命周期成本、静态投资回收期评价指标外，其余均为效益型指标.

(1)根据式(3)以及上述评价数据，得出初始化决策矩阵Y′，依据式(4)及Y′得到灰色关联矩阵M

根据式(9)即可得出三个节能改造项目投资方案的正负理想灰色关联投影值，依据投影值的大小即可实现对这三种方案的排序，灰色关联投影值越大，投资方案越优越，计算获得投资方案灰色关联投影值排序为C3>C2>C1，可以得出C3是最理想的一种投资方案.

上述方法不仅能够对投资方案进行优选，而且还可以对各个投资方案的评价指标值与理想评价指标值的差距进行分析，找出各个投资方案存在的不足之处.根据灰色关联矩阵可以绘制出各个投资方案指标数据的折线图，以此对上述三个投资方案指标进行研究.峰值越大表示评价指标越优越.方案C3在节能改造项目的资金储备、政府激励政策的实施力度等多数指标方面优于其他投资方案，另外两个投资方案也能够通过折线图发现自身在资金储备、国家经济政策的辅助、投资收益率等方面具有较大的劣势.依据此劣势，其可以完善自身的准备工作、优化投资结构，通过招商引资增加资金储备，以此寻求国家经济政策更多的辅助，提升自身的实力.可以看出灰色关联投影法不仅实现了对节能改造项目投资方案的排序，而且能够对各个方案存在的优势劣势进行分析，具有一定的可行性.

4 结 论

(1)通过分析影响既有建筑节能改造项目投资方案的相关因素，并依据DSE思想构建了包括节能改造项目特征指标X1、社会政策指标X2、财务评价指标X3三方面的既有建筑节能改造项目投资方案评价指标体系.

(2)在既有建筑节能改造项目投资方案研究过程中，考虑到评价指标具有灰色、不确定的关系，构建了ANP和灰色关联投影法相结合的投资方案评价模型，该模型的构建不仅使得评价指标的赋权更加合理，而且科学量化了评价指标之间的灰关联性，为既有建筑节能改造项目投资方案提供了更为有效的评价方法.

(3)实例分析表明将灰色关联投影法运用在既有建筑节能改造项目投资方案决策研究中具有一定的可行性和合理性，其不仅可以实现对投资方案的排序优选，而且还能够发现方案存在的优势和不足，为既有建筑节能改造项目主体进一步完善投资方案提供了参考依据.