基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式研究

閻建明，朱開偉，劉　貞,2，呂指臣，蒲剛清

(1.重慶理工大學　a.管理學院； b.機械工程學院，重慶　400054；

2.清華大學 能源環境經濟研究室，北京　100084)

?

基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式研究

閻建明1a，朱開偉1a，劉貞1a,2，呂指臣1a，蒲剛清1b

(1.重慶理工大學a.管理學院； b.機械工程學院，重慶400054；

2.清華大學 能源環境經濟研究室，北京100084)

摘要：通過分析我國EPC主要運作模式，結合利益分配的影響因素和TOPSIS基本原理，提出了基于TOPSIS的合同能源管理利益分配模型。并根據我國EPC實際實施情況，設計出不同的項目背景情景，擬從不同的營運模式、項目規模等角度，對EPC利益分配方式進行研究。研究發現：EPC最終項目收益分配取決于運作模式，而項目投資額對收益結構影響不大；在節能量保證型運作模式下，風險和貢獻程度是企業和ESCo收益的主要影響因素；在能源費用托管型運作模式下，企業收益結構比較穩定，主要受投入和貢獻因素的影響，而ESCo的收益主要受風險因素的影響；在節能收益分享型運作模式下，企業收益主要受到投入因素的影響，而ESCo則主要受到風險和貢獻程度的影響。

關鍵詞：合同能源管理(EPC)；利益分配；TOPSIS；節能服務公司(ESCo)；節能量保證型；能源費用托管型；節能收益分享型

一、引言

合同能源管理(Energy Performance Contracting，EPC)是一種以減少消耗能源的費用來支付整個項目全部投資的節能投資方式。自20世紀90年代EPC引入我國以來，我國節能服務產業迅速發展，節能服務公司不斷增加，服務范圍已擴展到建筑、交通、工業等領域[1-2]。截止到2010年底，我國節能服務產業規模已經達到836.29億元，節能服務公司增加到782家，分別比2006年增長了16倍、9倍[3]。EPC不僅促進了我國低碳經濟的發展，而且對我國實現節能減排也有著重要意義。效益分享作為EPC管理的重要環節，合理的利益分配方式有助于推動我國EPC的發展，同時也對我國節能服務產業的發展有著重要的意義。

目前國內外對EPC利益分配的研究還處于起步階段，雖然國外對EPC的研究要早于國內，但其主要集中在EPC融資及管理模式的分析上，對EPC利益分配的研究較少。國內對EPC利益分配的研究，主要是基于風險分析和EPC某種單一運作方式的利益分配進行研究。如王丹等構建了基于用能企業和節能服務公司作為參與方的博弈模型，并運用納什談判模型和魯賓斯坦討價還價模型研究了節能效益分享型EPC中的利益分配問題[4]；郭俊雄利用層次分析法和模糊綜合評價法分析了節能服務公司、企業和金融機構的風險系數，并利用風險系數對Shapley值理論得到的初步收益分配方案進行了修正[5]；王子彪等利用動態聯盟模型，并結合暖通空調領域的技改節能實例，分析了EPC參與方之間的利益分配問題[6]；王敬敏等介紹并分析了節能效益分享模式在我國運行的狀況和存在的共性問題，并按照風險與收益對等原則構建了基于風險系數的效益分享模型[7]；李翔鵬認為EPC的收益分配過程實質上是一個討價還價過程，因此使用魯賓斯討價還價模型對節能收益分享型運作模式的收益分配進行了研究[8]；劉德軍等根據效益風險對等原則，運用層次分析法和模糊數學評價法對EPC項目的風險進行評估，并據此構建了基于風險系數的效益分享額和分享期限[9]。而國外對EPC項目的利益分配研究如Qianli Deng等根據節能服務公司(ESCo)在合同期間的潛在成本，提出了一種針對契約時間的決策仿真模型，并根據契約時間內能源價格等因素的變化來確定節能企業和ESCo之間的利益分配[10]。

本文在以上研究的基礎上，通過分析我國EPC的主要運作模式和利益相關者，綜合利益分配的影響因素和TOPSIS基本原理，提出了基于TOPSIS的合同能源管理利益分配模型。并根據我國EPC實際實施情況，設計不同的項目背景情景，擬從不同的營運模式、項目規模等角度，對EPC利益分配方式進行研究，找出在不同項目規模下、不同運作模式下最優的利益分配方法，為我國EPC項目的利益分配方式提供參考依據。

二、基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式模型構建

(一)合同能源管理運作模式及利益相關者分析

合同能源管理的利益分配方式與其運作模式、營運過程中的利益相關者和利益分配影響因素等有著密切的聯系。因此文章從以上3個角度，結合TOPSIS基本原理，構建了基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式評價模型，具體思路如圖1所示。

圖1　技術路線

自合同能源管理引入我國以來，其主要運作模式可以分為3類[11-13]：節能量保證型、能源費用托管型和節能收益分享型，其中節能量保證型是我國現階段運用最廣的合同能源管理運作模式。節能量保證型合同能源管理的運作模式是節能企業主動邀請ESCo實施節能項目，節能企業負責解決項目實施的資金問題等，而ESCo在節能公司的幫助下實施節能項目。當項目完成時，如果承諾的節能量或節能效益得到實現，則節能企業向ESCo支付相應費用；否則，ESCo不僅得不到相應的能源服務費用，還需要向節能企業支付相應的補償，其具體運作流程如圖2(a)所示。

對于能源費用托管型的運作模式，ESCo按照雙方規定的自籌資金為企業進行節能改造，如果達到雙方規定的指標，則ESCo取得全部節省的能源費用；否則，ESCo按照能源服務合同的規定向企業支付未達到的節能效益作為補償，其具體運作流程如圖2(b)所示。

對于節能收益分享型的運作模式而言， ESCo是EPC項目資金和節能服務的提供者，而企業只需配合ESCo實施節能項目。在節能收益分配方面，ESCo與企業按照合同約定的比例分享節能收益。節能合同期滿后，企業享有全部的節能效益并成為節能設備的所有者，其具體運作流程如圖2(c)所示。

從合同能源管理的3種運作模式可以看出，EPC涉及的主要利益相關者有：企業、ESCo、其他相關合作公司和金融機構等。

圖2　EPC 3種運作模式

(二)利益分配影響因素分析

利益分配的傳統影響因素很多，例如風險、品牌、資源投入等等。對合同能源管理而言，由于其宏觀層面涉及的參與主體相對較少，主要為節能實施企業、ESCo和金融機構。其中金融機構通常為銀行或者基金組織，而在EPC開始實施的融資環節，金融機構都會采取一定的方式使其風險轉移給企業或者ESCo。因此在實際收入分配時，主要是企業和ESCo參與分配。

對于企業和ESCo而言，最終收益分配與其各自所承擔的風險、資源投入和對整個EPC項目的貢獻程度是息息相關的。在不同的運作模式下，企業和ESCo所面臨的影響和壓力是不同的，但主要內容是相互一致的，具體如表1所示。

表1　利益分配影響因素說明

(三)TOPSIS基本原理

(四)綜合模型構建

根據以上分析，綜合TOPSIS基本原理，ESCo和企業所獲得的收益可以表示為式(1)：

(1)

其中，π1、π2、π3和φ1、φ2、φ3分別表示在不同運作模式下，ESCo和企業最終的利潤分配額；α、β、γ分別表示風險、資源投入和貢獻程度；Π表示整個EPC項目所獲得的最終收益，即待分配收益；f1(α,β,γ)、f2(α,β,γ)和f3(α,β,γ)分別表示在不同運作模式下利益分配影響因素和最終收益之間的對應法則；τ1i、τ2i、τ3i分別表示在不同運作模式不同影響因素下，按照單因素進行分配時ESCo所獲得的利潤；ω1i、ω2i和ω3i分別表示在不同運作模式下不同影響因素所獲得分配占最終分配的權重。ω1i、ω2i、ω3i和τ1i、τ2i、τ3i可以表示為式(2)：

(2)

綜上所述，ESCo和企業最終的收益可以表示為式(3)：

(3)

三、EPC項目利益分配情景設計

(一)項目投資及收益情景設計

據中國節能協會節能服務產業委員會(EMCA)的研究報告[3]和其他文獻[1，14-16]研究發現，項目一期期間，我國EPC項目平均投資規模為200萬元，最大投資額為2 000萬元；項目二期前期，EPC項目的平均投資規模為360萬元，最大投資額為8 000萬，而最小投資額為0.47萬元，平均項目投資回收期約為1.3年。從EPC項目一期和項目二期投資額來看，其項目投資額相對集中，極大或極小投資額項目數量較少。因此在情景設計時，不考慮極大或極小投資額情況，取投資額集中段。由于不同性質的EPC項目收益率是不相同的，因此根據平均項目投資回收期對其年項目收益進行計算，具體如表2所示。

(二)項目風險情景設計

EPC項目實施過程中，其主要風險包括政策風險、市場風險、融資風險、營運風險和效益風險[17-18]。其中政策風險主要包括：宏觀政策法規和節能政策法規；市場風險主要包括：技術先進性、信息流暢性、主要設備成本、能源價格和通貨膨脹；融資風險主要包括：融資方式、融資渠道及銀行利率、匯率波動；運營風險主要包括：資金周轉、人力資源、管理水平、工作質量、設備故障及運行和維護；效益風險主要包括：客戶運營風險、客戶支付誠信風險和預期節能量能否實現。

整個項目的風險主要由節能實施企業和ESCo雙方共同承擔，但在不同的運作模式和投資額下，合同雙方所承擔的風險大小是不完全相同的。因此，首先利用德爾菲法對不同運作模式和投資額下，節能企業和ESCo雙方風險承擔比例進行預測，然后采用加權平均法，根據文獻[17]所提供的風險數據對不同運作模式和投資額下，合同雙方的風險承擔系數進行運算，具體如表3所示。

表2　項目投資及年收益情景設計

(三)項目資源投入及貢獻程度情景設計

由于EPC項目具有個體特殊性，即在不同運作模式、不同節能領域和不同融資額下，其資源投入和貢獻程度是不盡相同的。因此，采用德爾菲法確定ESCo和節能實施企業在某一特定的運作模式和投資額下的資源投入程度和貢獻程度是不科學的。而本文主要是在TOPSIS基本理論框架下，研究不同利益分配影響因素對最終EPC利益分配的影響。基于此，結合EPC項目實際實施情況，針對資源投入程度和貢獻程度設置了3種不同情景，即低分配情景、中分配情景和高分配情景，具體如表4所示。

表4　項目資源投入及貢獻程度情景設計

四、情景分析及評價

(一)節能量保證型情景分析及評價

在節能量保證型運作模式下，分析了在一定風險分擔程度下，企業和ESCo雙方受益分配隨著資源投入程度和貢獻程度的變化。在企業低投入和低貢獻程度情景下，對企業而言其風險收入、投入收入和貢獻收入分別約占最終收入的25%、35%、40%；且隨著EPC項目投資額的增加，企業的風險收入和貢獻收入占最終收入的比重會逐漸增加，投入收入會相應降低。而對ESCo而言，其風險收入占最終收入的比例較小，平均約13%，但其貢獻收入平均約占最終收入的56%。

在企業中投入和中貢獻情景下，企業和ESCo的風險收入、投入收入和貢獻收入分別約占最終收入的25%、21%、54%和20%、15%、65%。且企業和ESCo的貢獻收入、投入收入占最終收入的比例，隨著EPC項目投資額的增加而遞減；但企業和ESCo的風險收入都隨著項目投資額的增加而增加。

在企業高投入和高貢獻情景下，企業和ESCo的風險收入、投入收入和貢獻收入分別約占最終收入的43%、10%、47%和47%、10%、43%；且隨著項目投資額的增大，企業和ESCo的風險收入逐漸增大，貢獻收入呈現遞減趨勢，而其投資收入呈現先減少后增加的趨勢。不同情景下企業的收入和收益比如圖3所示。

圖3　節能保障型運作模式下企業收益及收益比

(二)能源費用托管型情景分析及評價

在能源費用托管型運作模式下，在企業低投入和低貢獻程度情景下，企業和ESCo風險收入、投入收入、貢獻收入占最終收入的5%、47%、48%和9%、45%、46%。隨著項目投資額的增加，企業和ESCo風險收入所占比例逐漸下降，但投入收入和貢獻收入所占比例平穩上升，且投入收入和貢獻收入占最終收入比例基本持平，企業和ESCo的收益比維持在0.23左右。

在企業中投入和中貢獻程度情景下，企業和ESCo風險收入、投入收入和貢獻收入占其最終收益的比例分別約為5%、47%、48%和30%、35%、36%，且隨著投資額的增加二者風險收入比呈下降趨勢，相比而言ESCo風險收入較為穩定，始終維持在30%左右，而企業的風險收入比例則從7%下降到3%，二者收益比維持在0.73左右。與企業低投入和低貢獻程度情景相比，企業的最終收益結構變化不大，而ESCo的收益結構變化較大，主要由風險收入引起。

在企業高投入和高貢獻程度情景下，企業和ESCo風險收入、投入收入和貢獻收入占最終收益的比例分別約為6%、47%、47%和66%、17%、17%，二者收益比維持在1.4左右。與企業中投入和中貢獻程度情景相比，企業最終的收益結構變化不大，而ESCo的收益結構變化較大。不同情景下企業最終收益和收益比如圖4所示。

圖4　能源費用托管型運作模式下企業收益及收益比

(三)節能收益分享型情景分析及評價

在節能收益分享型運作模式下的企業低投入和低貢獻程度情景下，風險收入、投入收入和貢獻收入分別約占企業和ESCo最終收入的10%、80%、10%和32%、37%、31%，企業和ESCo的收益比約為0.45。隨著項目投資額的增加，企業風險收入比例增長較快，而ESCo風險收入所占比例保持平穩，維持在32%。對企業而言，其收入主要集中在投入收入，而ESCo比較分散。

在企業中投入和中貢獻程度情景下，風險收入、投入收入、貢獻收入分別約占企業和ESCo最終收益的8%、68%、24%和18%、22%、60%，企業和ESCo的收益比約為0.32。且隨著項目投資額的增加，企業和ESCo的風險收入和投入收入占比都呈上升趨勢，分別上升約3%、2%和2%、1%，而貢獻收入占比分別下降約4%和3%。

在企業高投入和高貢獻程度情景下，風險收入、投入收入、貢獻收入分別約占企業和ESCo最終收益的10%、10%、80%和23%、18%、59%，企業和ESCo的收益比約為0.3。且隨著項目投資額的增加，企業和ESCo的風險收入占比上升，分別約上升了6%和4%，投入收入和貢獻收入占比均下降，分別下降了約1%、5%和2%和3%。不同情景下企業的最終收益和收益比如圖5所示。

圖5　節能收益分享型運作模式下企業收益及收益比

參考文獻：

[1]董十弓.電信企業合同能源管理模式問題研究[D].北京：北京郵電大學，2010.

[2]范曉俊.基于合同能源管理的太陽能光伏并網示范項目運營模式研究[D].武漢：武漢科技大學，2012.

[3]中國節能協會節能服務產業委員會.“十一五”中國節能服務產業發展報告[R].2011.

[4]王丹，張小曼，劉琳.效益分享型合同能源管理利益分配的博弈分析——基于合作與非合作博弈解的比較[J].建筑經濟，2013(10)：101-104.

[5]郭雄俊.基于Shapley值理論的合同能源管理利益相關者收益分配研究[D].天津：天津大學，2011.

[6]王子彪，范長娜.分享型合同能源管理項目利益分配問題分析[J].黑龍江科技信息，2013(28)：242.

[7]王敬敏，王李平.合同能源管理機制的效益分享模型研究[J].能源技術與管理，2007(4)：92-93,107.

[8]李翔鵬.基于討價還價理論的節能效益分享型EPC模式利益分配研究[D].天津：天津大學，2010.

[9]劉德軍，呂林.合同能源管理項目的風險與效益評估[J].電力需求側管理，2009(1)：20-23.

[10]DENG Q L,ZHANG L,CUI Q,et al.A simulation-based decision model for designing contract period in building energy performance contracting[J].Building and Environment,2014,71(2):71-80.

[11]吳琦，譚玉茹.合同能源管理運行模式分析[J].電工電氣，2013(12):55-58.

[12]郭霞，計永毅.基于合同能源管理的北京市建筑節能市場融資機制的研究[J].北京聯合大學學報，2013,27(3)：63-67.

[13]尚天成，劉培紅，李欣欣，等.節能量保證型合同能源管理項目的收益分配[J].天津大學學報(社會科學版)，2013,15(4)：298-301.

[14]國家發改委外資司亞行技援節能減排課題組.中國合同能源管理產業發展現狀和建議[J].中國科技投資，2009(8):56-58.

[15]中國社會經濟調查研究中心.2010年中國合同能源管理(EPC)市場調查研究分析報告[R].2011.

[16]宗欽原，申建平.基于 M-Copula-EGARCH-M-GED 模型的相關風險度量及投資組合優化[J].重慶理工大學學報(社會科學)，2015(2)：37-46.

[17]胡珀.合同能源管理項目的風險管理研究[D].保定：華北電力大學，2007.

[18]周亮.合同能源管理風險評價研究[D].上海：復旦大學，2009.

(責任編輯許若茜)

Profit Distribution Research of Energy Performance Contracting Based on TOPSIS Model

YAN Jian-ming1a, ZHU Kai-wei1a, LIU Zhen1a, 2, LYU Zhi-cheng1a, PU Gang-qing1b

(1.a.College of Management; b.College of Mechanical Engineering,Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China;2.Institute of Energy, Environment and Economic, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Abstract:We analyzed the main operation mode and stakeholders of EPC in China, and then comprehensively considered the influence factors of benefit distribution and basic principle of TOPSIS, and put forward the contract energy management profit distribution model which based on TOPSIS. And according to the actual implementation of EPC in China, different scenarios were designed. From the aspects of different operating mode and project size, the EPC profit distribution mode were studied. The study found that: the eventual profit distribution depends on the operation model of EPC and the investment has a little influence on the profit structure; In the scenario of energy guarantee operation mode, the risk and the contribution are the main influencing factor of the enterprise and ESCo earnings; In energy costs hosting type operation mode, the enterprise income structure is stable and mainly affected by input and contributions; but the earning of ESCo is mainly affected by risk; In the energy-saving benefit sharing operation mode, the income of enterprise is mainly affected by the input factors, and the earns of ESCo is mainly affected by the degree of risk and contribution.

Key words:energy performance contracting (EPC); profit distribution; TOPSIS; energy conservation service company(ESCo); energy saving guarantee type; energy costs hosting type; energy revenue sharing model

文章編號：1674-8425(2016)02-0069-07

中圖分類號：F062.4

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(s).2016.02.011

作者簡介：閻建明(1968—)，男，副教授，碩士，研究方向：低碳經濟、可再生能源發展戰略。

基金項目：重慶市教育委員會人文社會科學研究基金資助項目“基于情景分析的能源供應商合同能源管理多方利益均衡機制研究”(12SKL09)

收稿日期：2015-01-04

引用格式：閻建明，朱開偉，劉貞，等.基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式研究[J].重慶理工大學學報(社會科學)，2016(2):69-75.

Citation format：YAN Jian-ming, ZHU Kai-wei, LIU Zhen, et al.Profit Distribution Research of Energy Performance Contracting Based on TOPSIS Model[J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science)，2016(2):69-75.