既有居住建筑節(jié)能改造外部性及其量化研究

趙 琰，劉曉君

（1.河北科技大學建筑工程學院，石家莊050018；2.西安建筑科技大學，西安710055）

1 前言

截至2011年底，我國既有民用建筑面積約為4.69×1010m2，其中85%以上為高能耗建筑。圍護結構隔熱保溫與氣密性能差、采暖效率低下等問題普遍存在于這些建筑中，能源浪費現象嚴重。根據中國建筑能耗模型的研究結果，我國總建筑能耗從1996年的2.59億噸標準煤增長至2011年6.87億噸標準煤，約占2011年社會總能耗的19.74%。由于社會經濟高速發(fā)展與城鎮(zhèn)化進程的不斷深入，我國北方城鎮(zhèn)建筑面積由1996年的1×109m2增至1.02×1010m2，同時采暖面積也大幅度增長。我國采暖地區(qū)能耗在城鎮(zhèn)建筑能源消耗中所占比例較大，且單位建筑面積能源消耗水平相對較高。隨著建筑節(jié)能工作取得顯著成就，能耗強度有所下降，從1996年平均單位面積采暖能耗24.3 kgce/(m2·a）降至2011年的14.7 kgce/(m2·a）。然而，由于非節(jié)能建筑存量較大，且在一定程度上仍在持續(xù)開發(fā)建設，總能耗仍然不斷攀升[1]。

既有商品住宅是我國既有居住建筑的重要組成部分，對其實施節(jié)能改造可有效降低建筑物在運行使用過程中的能耗損失，減少建筑物維保運營費用，提升區(qū)域價值，提高居民住戶的生活品質。從項目全壽命周期角度考慮，節(jié)能改造是有其經濟價值的；從全社會角度來看，節(jié)能改造的實施可降低全社會能源消耗，減少有害氣體、煙塵排放，同時還能拉動相關產業(yè)發(fā)展，促進社會就業(yè)，有利于構建和諧社會，有利于發(fā)揮節(jié)能改造市場潛力，緩解我國日益嚴峻的能源形勢與環(huán)境壓力。實施既有商品住宅節(jié)能改造已成為社會共識，是構建“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”社會的必然要求。然而，既有商品住宅節(jié)能改造參與主體眾多，權屬關系復雜，“籌資難、決策難、協調難”等問題嚴重制約了節(jié)能改造的深入開展。一方面，節(jié)能改造存在一定程度的外部性，導致市場部分失靈；另一方面，節(jié)能改造所形成的效益及外部性量化手段匱乏，外部性償還與內部化缺乏必要依據。系統分析節(jié)能改造外部性的產生、表現及測算方法，是將外部性內部化，破解節(jié)能改造推進難題的根本所在。

2 既有商品住宅節(jié)能改造的外部性

對既有商品住宅實施節(jié)能改造，可減少整個社會對能源的高度依賴，減少空氣污染，提升商品住宅的品質，還能帶動相關產業(yè)的發(fā)展，但相關受體并不會因此而向外部性供體支付報酬，這時節(jié)能行為所帶來的社會效益大于供體的個體效益。因此，節(jié)能改造實施主體的節(jié)能改造行為具有明顯的正外部性。

首先，既有商品住宅節(jié)能改造過程中產生了無形的產品或者服務，為社會或其他個體帶來福利，具有正外部性的特點；其次，由于節(jié)能改造所產生的外部性具有無形性、交叉性和多樣性等特點，并且由此產生的經濟效果、社會效果和環(huán)境效果并沒有建立完善的交易市場，所以其價值難以在現有的市場體系中通過外部性供體與受體的直接交換方式實現，這種外部性是技術外部性。外部性即使主要以正外部性的形式出現，也會造成資源配置失衡等現象的發(fā)生[2]。

假設節(jié)能改造實施主體因節(jié)能改造獲得的邊際個體效益為MR，邊際成本為MC，而節(jié)能改造行為所產生的邊際社會效益為MSR，節(jié)能改造具有明顯的正外部性，因此，節(jié)能改造的邊際社會效益MSR大于用戶的邊際個體效益MR，其差值MER即邊際外在效益[3]。企業(yè)及其他經濟主體是逐利而存在的，如圖1所示，從節(jié)能改造實施主體個體效益最大化角度來看，邊際個體效益曲線MR與邊際成本曲線MC的交點決定了節(jié)能改造實施主體愿意提供節(jié)能改造服務或產品的數量Q1；從全社會角度來看，社會對既有商品住宅節(jié)能改造的均衡量為Q2，它是由邊際社會效益曲線MSR與邊際成本曲線MC的交點所決定的。因此，在自發(fā)市場機制下，節(jié)能改造實施主體所愿意提供的節(jié)能改造服務量Q1小于社會最優(yōu)均衡量Q2，由此可看出，個體行為的水平低于社會要求的最優(yōu)水平，帕累托最優(yōu)狀態(tài)無法實現，從而產生了既有商品住宅節(jié)能改造的外部性[4]。根據上述闡述與論證，可對既有商品住宅節(jié)能改造外部性做出定義：在各方參與實施的節(jié)能改造的過程中，除作為節(jié)能改造實施主體獲取個體效益以外的額外效益，外部性受體并沒有因獲取這部分效益而向改造實施者支付費用，這部分額外效益被稱為節(jié)能改造的外部性。

圖1 既有商品住宅節(jié)能改造的外部性Fig.1 The externality of energy-saving retrofit for existing commercial residential buildings

3 不同節(jié)能改造模式下的外部性表現

節(jié)能改造外部性與節(jié)能改造模式息息相關，只有確立了節(jié)能改造的實施主體，才能明確節(jié)能改造的外部性表現。節(jié)能改造模式是指解決既有商品住宅節(jié)能改造相關問題的方法論，包括從改造決策到改造實施，直至項目運營全過程中相關問題的解決方式與策略[5]。就節(jié)能改造外部性這一具體問題而言，辨別節(jié)能改造實施主體及受益主體是確定節(jié)能改造模式的首要問題。目前，我國北方采暖區(qū)既有建筑節(jié)能改造主要存在以下幾種模式：第一，政府主導、居民參與模式，即政府機構提供一定資金支持，同時居民個人出資參與節(jié)能改造；第二，供熱企業(yè)投資改造模式；第三，房地產企業(yè)或物業(yè)企業(yè)投資改造模式。此外，還包括政府機構委托節(jié)能服務公司實施節(jié)能改造的模式，以及上述模式的不同組合等。

3.1 政府主導、居民參與模式下的外部性表現

在做好既有建筑節(jié)能改造規(guī)劃的前提下，政府為具有改造價值的社區(qū)提供一定比例的資金支持，社區(qū)居民個人投資參與節(jié)能改造。此種模式在既有建筑圍護結構、室內采暖系統及社區(qū)二次網節(jié)能改造中較為常見。政府與居民是節(jié)能改造的出資主體，同時也是該模式下的外部性供體，政府作為社會公共利益的代言人，享有節(jié)能改造帶來的相應效益，主要包括：節(jié)約能源，減少有害氣體排放，提升區(qū)域形象，拉動就業(yè)，提升居民環(huán)保意識，拉動相應產業(yè)發(fā)展等。在實施熱計量和溫控裝置改造的前提下，有可能為居民帶來實實在在的效益，主要包括：減少采暖費用，提升熱舒適度，增加建筑面積等。以上效益主要受益主體為節(jié)能改造的實施主體，可被識別為內部效益，在此基礎上，可明確此種模式下的外部性表現如圖2所示。

圖2 模式一下的外部性表現Fig.2 The externality manifestations of the 1st mode

3.2 供熱企業(yè)投資改造模式下的外部性表現

在城市熱源與一次網節(jié)能改造過程中，常采用供熱企業(yè)投資改造的模式。一方面，熱源與一次網一般屬于供熱企業(yè)，產權較為明晰；另一方面，實施節(jié)能改造對供熱企業(yè)具有顯著的效益，如提升管網使用效率，減少管網運營成本，減少熱源重復投資等。與此同時，也帶來了一定的額外效益，而這部分效益的受益者并未向供熱企業(yè)支付相應費用，從而在一定程度上產生了外部效應。在此模式條件下，節(jié)能改造的外部性表現主要包括：房屋熱舒適度提升，節(jié)能減排，提升區(qū)域形象，增加就業(yè)人數，帶動相關產業(yè)發(fā)展，減輕電力負荷帶來的調峰壓力，減少物業(yè)維修與運營費用等，具體如圖3所示。

圖3 模式二下的外部性表現Fig.3 The externality manifestations of the 2nd mode

3.3 房地產或物業(yè)企業(yè)改造模式下的外部性表現

在既有商品住宅節(jié)能改造實踐過程中，存在著物業(yè)公司投資的節(jié)能改造模式。在這種模式下，物業(yè)公司通過合同能源管理方式為社區(qū)居民提供節(jié)能改造相關服務，并通過分享改造項目完成后的節(jié)能效益回收投資，獲取利潤。節(jié)能改造完成后，物業(yè)公司分享的節(jié)能效益主要以減少物業(yè)維修與運營費用的形式呈現。

與其他模式相比，此種模式具有以下優(yōu)點：a.物業(yè)公司作為社區(qū)日常運營管理的責任主體，熟知社區(qū)建筑構件、設備以及居民等情況，相關技術資料充分；b.可有效避免短視行為，在節(jié)能改造過程中，物業(yè)公司出于自身利益考慮，不但會考慮實施改造的初始成本，還會從全壽命周期角度考慮節(jié)能改造完成后維保運營成本，從而提升節(jié)能改造的可持續(xù)性；c.物業(yè)公司擁有完備的專業(yè)技術人員，在節(jié)能改造方面具有一定的專業(yè)優(yōu)勢[6]。

物業(yè)公司實施節(jié)能改造可提升居民對其的認可度，并降低物業(yè)日常維修與運營費用，具有顯著的內部效益。同時，還會引致相應的外部效益，而這部分受益主體并沒有向物業(yè)公司支付相應的報酬。在此模式下，節(jié)能改造的外部性表現如圖4所示。

圖4 模式三下的外部性表現Fig.4 The externality manifestations of the 3rd mode

4 既有商品住宅節(jié)能改造外部性測算方法

4.1 既有商品住宅節(jié)能改造外部性一般測算方法

從既有商品住宅節(jié)能改造外部性的概念入手，在各參與主體參與實施的節(jié)能改造的過程中，各外部性受體獲得了額外效益，而并沒有向外部性供體支付費用。可以認為既有商品住宅節(jié)能改造所產生的全部效益價值與外部性供體獲取的效益的差值即為節(jié)能改造的外部性價值，在實際計算過程中，還應注意資本時間價值對外部性量化的影響，應采用現值計算，將各效益值折算到節(jié)能改造項目開始時，即前期準備期第一年年初。節(jié)能改造外部性量化可用下式表示

式（1）中，E總為節(jié)能改造的外部性價值；B總為節(jié)能改造所引致的總效益價值；B供為節(jié)能改造外部性供體所獲取的效益價值。

根據具體內容，可以將節(jié)能改造的總體效益分類為功能效益、環(huán)境效益、社會效益與經濟效益。相應地，在節(jié)能改造具體模式確定的條件下，未向節(jié)能改造主體支付相應費用的額外效益便可認定為功能外部性、環(huán)境外部性、社會外部性與經濟外部性，即可得到

式（2）中，E功為節(jié)能改造的功能外部性；E環(huán)為節(jié)能改造的環(huán)境外部性；E社為節(jié)能改造的社會外部性；E經為節(jié)能改造的經濟外部性。

4.2 考慮節(jié)能改造具體模式的外部性測算方法

以房地產或物業(yè)企業(yè)投資改造模式為例，闡述在該種模式下的節(jié)能改造外部性測算方法。在該種節(jié)能改造模式中，房地產或物業(yè)公司是外部性的主要供體。外部性受體主要包括政府（社會）、社區(qū)居民、供熱企業(yè)和供電部門等。則該模式下外部性量化模型可表示為

式（3）中，E總為此種模式下節(jié)能改造的外部性價值；B物為節(jié)能改造為房地產或物業(yè)企業(yè)帶來的效益價值。

功能外部性主要表現為被改造住房熱舒適度水平的提升，根據經濟學中的替代原則，如果不實施節(jié)能改造，也可使用其他設備達到此種效用，如居民常用的空調，則可認為使用空調達到此種效果所消耗的電費是熱舒適度提升效益的價值量[7]。可采用如下公式表示

式（4）中，n冬為節(jié)能改造后冬季采暖期可提高溫度，℃；P熱為家庭常用空調制熱輸入功率，W；f為每提高或降低1℃的功耗變化，%；Z暖為當地冬季采暖天數，d；H為居民采暖期每天平均使用空調時間，h；X為擬改造社區(qū)居民戶數；P電為當地居民電價，元/（kW·h）。

環(huán)境外部性表現形式為采暖能耗水平的降低，測算公式如下

式（5）中，E環(huán)為環(huán)境外部性；ΔQH為節(jié)能改造所產生的能源節(jié)約量，W/m2；HC為標準煤熱值，取8.14×103W·h/kg；η1為室外管網輸送效率，采取節(jié)能措施前后分別取0.85和0.90；η2為鍋爐運行效率，采取節(jié)能措施前后分別取0.55和0.68；A0為實施節(jié)能改造的既有商品住宅建筑面積，m2；P煤為標準煤單位價格，元/kg。

社會外部性主要表現為增加就業(yè)與拉動相關產業(yè)發(fā)展，其測算公式如下

式（6）中，J為每億元新增固定資產投資平均增加就業(yè)崗位個數；I為項目建設期內年投資規(guī)模，億元；L為當地年最低生活保障金額，元；VA為年增加值，根據年投資額與建筑業(yè)增加值率相乘估算。

經濟外部性主要表現為減少熱源重復投資等，采用如下公式表示

式（7）中，ΔQH為節(jié)能改造所產生的能源節(jié)約量，W/m2；A0為實施節(jié)能改造的既有商品住宅建筑面積，m2；為當地住宅建筑平均能耗，W/m2；C熱為單位供熱面積熱源建設費用。

4.3 案例分析

所選案例位于河北省石家莊市，處于寒冷（B）區(qū)，計算采暖期為97 d，采暖期室外平均溫度為0.9℃。該節(jié)能改造項目為兩棟6層磚混結構建筑，總建筑面積為9 561.6m2，建成于1998年，于2009年實施節(jié)能改造，采取外保溫形式對外墻實施保溫改造，并對室外管網（二次網）、熱交換站及室內采暖系統實施了節(jié)能改造。節(jié)能改造前后能源節(jié)約量約為14.49W/m2，社區(qū)改造后可平均提升溫度4℃，當地每億元新增固定資產投資平均增加就業(yè)崗位1 550個，節(jié)能改造建設實施期為一年，設計使用年限為20年，項目投資337.92萬元。根據《中國統計年鑒2010》，河北省建筑業(yè)增加值率為17.6%。根據上述公式，可測算節(jié)能改造外部效益，如下所示

功能與環(huán)境外部性為逐年產生與消費的外部性，需要對其進行折現，測算現值，折現率按照現行社會折現率8%計算。社會與經濟外部性為一次性產生與消費的外部性。按照資本時間價值相關原理可計算得到外部效益現值，即2.953 5×106元。

5 政策建議

既有商品住宅節(jié)能改造具有顯著的正外部性，導致市場資源配置無法達到帕累托最優(yōu)，阻礙節(jié)能改造深入開展。減輕或消除外部性的存在，采取必要手段將節(jié)能改造外部性內部化是構建基于市場化的節(jié)能改造新模式的關鍵所在。將既有商品住宅節(jié)能改造內部化，可采取如下政策手段。

1）構建統一的節(jié)能改造外部性測算方法與報告體系。一方面，建立分層次、分類別的效益與外部性測算體系，將相關信息通過統一適用的測算量化方法顯示出來；另一方面，建立統一的節(jié)能改造效益與外部性報告機制，在報告中將節(jié)能改造效益與外部性信息集中詳細地予以披露，從宏觀、微觀角度全方位、系統地反映節(jié)能改造價值信息。

2）建立節(jié)能改造外部性償還機制。節(jié)能改造外部效益受體應在一定程度上向外部效益供體償還部分費用。仍以房地產或物業(yè)企業(yè)投資改造模式為例，社會是除節(jié)能改造實施主體之外最大的受益主體，作為社會代言人的政府應以外部效益測算結果為依據，向節(jié)能改造實施主體支付一定費用。一方面，政府可通過貸款貼息、財政補貼、稅收減免等財稅手段為節(jié)能改造實施提供助力；另一方面，政府可制定政策允許和鼓勵節(jié)能改造實施者利用政策性資金，如住房公積金、住宅專項維修資金、新型墻體材料專項基金等。除此之外，居民、供熱企業(yè)等外部性受體也應該通過向物業(yè)企業(yè)支付額外物業(yè)費、增加采暖費差額等方式向其償還部分外部效益，從而減輕或消除節(jié)能改造領域存在的外部性。

3）建立節(jié)能改造節(jié)能量交易機制。應盡快建立既有商品住宅節(jié)能改造節(jié)能量交易機制，使節(jié)能改造所形成的節(jié)能量在不同區(qū)域、不同市場主體間實現流動與交易，構建以市場化為核心的節(jié)能改造資金融通與價值發(fā)現模式，從而減輕或消除既有商品住宅節(jié)能改造領域存在的外部性，發(fā)揮市場在配置資源中的主導作用[8]。

[1] 清華大學建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告（2013）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013．

[2] 科 斯.社會成本問題[M].上海：上海人民出版社，1990.

[3] 盧雙全.建筑節(jié)能改造的外部性分析與激勵政策[J].建筑經濟，2007(4）：43-46.

[4] Tuominen Pekka，Klobut Krzyszt of，Tolman Anne，et al.Energy savings potential in buildings and overco mingmarket barriers in member states of the European Union[J]．Energy and Buildings，2012，51：48-55.

[5] 陳硯祥，劉曉君.既有居住建筑節(jié)能改造籌資問題探討[J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2010，42(6）：841-845.

[6] Painuly JP，Park H，LeeM-K，etal.Promoting energy efficiency financing and ESCOs in developing countries：Experiences from Korean ESCO business[J]．Energy Policy，2003（11）：651-657.

[7] 趙 軍，馬洪亭，李德英.既有建筑供能系統節(jié)能分析與優(yōu)化技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[8] Steven Sorrell，Jos Sijm.Carbon trading in the policy mix[J].Oxford Review of Economic Policy，2003，19(3）：420-437.