基于 CCR 與 SE-DEA 的綠色建筑標(biāo)桿研究

近年來，隨著 GB/T 5037—2014《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的發(fā)布與實(shí)施，全國各地都在大力推進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。然而，在綠色建筑發(fā)展的進(jìn)程中，有些問題卻日益凸顯。其一，政府對綠色建筑的補(bǔ)貼政策是基于項(xiàng)目所獲評價(jià)標(biāo)識的等級(2012 年獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)為：二星級綠色建筑 45 元/m2，三星級綠色建筑 80 元/m2)，而項(xiàng)目間的差異性使得此制度存在不足；其二，開發(fā)商作為推廣綠色建筑的關(guān)鍵參與主體，在實(shí)踐中亟需一個(gè)可供參考學(xué)習(xí)的標(biāo)桿，通過學(xué)習(xí)標(biāo)桿的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)提高自身競爭力?；诖耍疚倪\(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析確定政府視角下的綠色建筑標(biāo)桿，并以此指導(dǎo)補(bǔ)貼政策的制定，同時(shí)為開發(fā)商選擇最佳標(biāo)桿項(xiàng)目，引導(dǎo)綠色建筑開發(fā)企業(yè)的最佳實(shí)踐。這是當(dāng)前推動綠色建筑快速、健康發(fā)展的必然選擇。

1 政府視角下綠色建筑標(biāo)桿樹立

綠色建筑在其全壽命期中能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。作為積極推動綠色建筑發(fā)展的一方，政府需要介入綠色建筑發(fā)展進(jìn)程。一方面，政府可以依據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)確定出不同區(qū)域的標(biāo)桿項(xiàng)目進(jìn)行公示，為缺乏經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)商提供學(xué)習(xí)對象；另一方面，可對標(biāo)桿項(xiàng)目的增量成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以此來為補(bǔ)貼政策的制定提供依據(jù)。

1.1 標(biāo)桿管理與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析概述

標(biāo)桿管理，又稱為基準(zhǔn)管理，是 20 世紀(jì) 70 年代末興起的一種新型管理方法，被認(rèn)為是最有效的績效改善工具之一[1]。本文擬將標(biāo)桿管理引入綠色建筑領(lǐng)域。政府確定不同星級水平的標(biāo)桿項(xiàng)目，既能為開發(fā)商提供參照，也有利于補(bǔ)貼政策的合理制定。綠色建筑開發(fā)商將自建項(xiàng)目與標(biāo)桿項(xiàng)目進(jìn)行比較分析，找出差距所在后改善方向。通過持續(xù)學(xué)習(xí)、借鑒標(biāo)桿項(xiàng)目的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到不斷改進(jìn)甚至超越標(biāo)桿項(xiàng)目的目的，最終提高企業(yè)自身競爭力。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)[2]是用于評價(jià)多輸入-多輸出的復(fù)雜系統(tǒng)中具有可比性的部門或單位相對有效性的一種分析方法。應(yīng)用 DEA 方法測定決策單元的相對有效性，可找出處于生產(chǎn)前沿面上的有效決策單元， DEA 模型確定的有效決策單元可作為標(biāo)桿。同時(shí)對相對無效的單元，運(yùn)用“投影原理”，可找出投入產(chǎn)出的調(diào)整方向及調(diào)整量，通過調(diào)整達(dá)到有效。

1.2 CCR 與綜合技術(shù)效率

DEA 的基本模型是 CCR 。投入導(dǎo)向的 CCR 模型如下。假設(shè)有n個(gè)決策單元，評價(jià)每個(gè)決策單元DMUj相對有效性的 CCR 模型為線性規(guī)劃方程，如式 (1) 所示：

其中：Xj=(x1j，x2j，…xmj)，Yj=(y1j，y2j，…ymj)分別為DMUj的輸入向量和輸出向量。這是為構(gòu)造一個(gè)假想的有效決策單元，組合中第j個(gè)決策單元所占比例；S-=，，…)T，S+=，，…)T 為松弛變量。

CCR 模型下求出的效率θ(0≤θ≤1)為綜合技術(shù)效率。這個(gè)評價(jià)效率同時(shí)代表技術(shù)效率和規(guī)模效率。θ=1 的綠色建筑項(xiàng)目，技術(shù)有效且規(guī)模有效。技術(shù)有效表明此項(xiàng)目投入產(chǎn)出達(dá)到了最佳，不存在投入冗余和產(chǎn)出不足；規(guī)模有效表明此項(xiàng)目處于規(guī)模收益不變的生產(chǎn)方式，輸入增加比例與輸出增加比例一致。如θ＜1 ，則此項(xiàng)目相對無效，即非技術(shù)和規(guī)模同時(shí)有效。無效原因除了可能來自于自身投入產(chǎn)出比例不合理，還可能是規(guī)模因素[4]。

1.3 政府視角下綠色建筑標(biāo)桿樹立

1.3.1 確定綠色建筑項(xiàng)目范圍

由于 DEA 模型中的決策單元必須是同類型、具有可比性的單元，樹立綠色建筑標(biāo)桿項(xiàng)目應(yīng)分區(qū)域進(jìn)行。可根據(jù)綠色地圖，在同一地區(qū)中選擇同類型已獲得綠色建筑評價(jià)標(biāo)識的典型項(xiàng)目作為決策單元進(jìn)行分析。GB/T 5037—2014 的最大的特點(diǎn)是調(diào)整了評價(jià)方法，對各評價(jià)指標(biāo)分別評分，并以總得分率確定綠色建筑等級。一星、二星、三星 3 個(gè)等級的綠色建筑都應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)中所有控制項(xiàng)的要求，且每類指標(biāo)的評分項(xiàng)得分率不應(yīng) ＜50%。3 個(gè)等級的最低總得分率分別為 50%、65%、80%。由此可對不同定位的綠色建筑項(xiàng)目(達(dá)標(biāo)型、實(shí)效型、領(lǐng)先型)進(jìn)行劃分，如表1 所示。

表1 綠色建筑項(xiàng)目不同定位下的總得分率

從政府的角度來看，政府希望開發(fā)的綠色建筑項(xiàng)目偏向?qū)嵭?，同時(shí)合理的選用新技術(shù)。因此，本文旨在政府視角下樹立綠色建筑標(biāo)桿，項(xiàng)目范圍限定為實(shí)效型項(xiàng)目。

1.3.2 構(gòu)建綠色建筑標(biāo)桿樹立指標(biāo)體系

本文旨在考量綠色建筑項(xiàng)目在投入產(chǎn)出上的有效性，界定投入為增量成本，產(chǎn)出為增量效益。考慮數(shù)據(jù)的可得性和分析的便利性，構(gòu)建如下指標(biāo)體系。

輸入指標(biāo)：X1增量成本(為滿足“節(jié)能與能源利用” 和“節(jié)水與水資源利用”兩大指標(biāo)所付出的增量建造成本)。

輸出指標(biāo)：Y1單位面積年節(jié)電量；Y2單位面積年節(jié)水量。

最后，應(yīng)用式(1)及投入產(chǎn)出的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷，CCR 模型下效率值為 1 的項(xiàng)目即為政府視角下的標(biāo)桿。

1.4 綠色建筑標(biāo)桿項(xiàng)目樹立的實(shí)用性分析

葉祖達(dá)等[3]指出，雖然設(shè)計(jì)目標(biāo)為同一星級水平，但設(shè)計(jì)單位與開發(fā)商對技術(shù)的具體選擇不一定有高經(jīng)濟(jì)效率性。這種技術(shù)措施選擇上的盲目性使得很多開發(fā)商對綠色建筑望而卻步。為此，可對 CCR 模型下篩選出的有效項(xiàng)目所應(yīng)用的技術(shù)措施進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，列出同地區(qū)同類型同星級的標(biāo)桿項(xiàng)目選用技術(shù)措施的清單。缺乏經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)商可以此為依據(jù)，同時(shí)結(jié)合考慮特定項(xiàng)目所處地理環(huán)境等可能影響技術(shù)選擇的因素，選取適合的綠色建筑技術(shù)。

另外，綠色建筑產(chǎn)生的環(huán)境價(jià)值、社會價(jià)值的享有者除了成本支付者以外，還包括社會群眾。這種外部性使得綠色建筑的發(fā)展無法單純依靠市場機(jī)制達(dá)到帕累托最優(yōu)狀態(tài)[4-5]。政府作為社會群體的代表，理應(yīng)為綠色建筑成本支付主體(開發(fā)商和消費(fèi)者)提供一定的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)?，F(xiàn)階段，政府的補(bǔ)貼政策之一是根據(jù)項(xiàng)目所獲評價(jià)標(biāo)識等級來確定補(bǔ)貼力度，但此方法既忽略了項(xiàng)目間的差異性，又不能有效激勵(lì)開發(fā)商將開發(fā)達(dá)標(biāo)型項(xiàng)目的意愿轉(zhuǎn)為開發(fā)實(shí)效型項(xiàng)目。CCR 模型下，從所選決策單元范圍及標(biāo)桿樹立指標(biāo)體系的輸入輸出指標(biāo)可以看出，確定的標(biāo)桿是實(shí)效型綠色建筑中的佼佼者，這正符合政府所希望的綠色建筑定位?；诖耍纱_定補(bǔ)貼基數(shù)為實(shí)效型中有效項(xiàng)目增量成本的均值：政府補(bǔ)貼力度=補(bǔ)貼系數(shù)×補(bǔ)貼基數(shù)。

補(bǔ)貼系數(shù)的確定要考慮到政府補(bǔ)貼力度不大于項(xiàng)目帶來的環(huán)境、社會價(jià)值等條件，非本文論述重點(diǎn)，不再繼續(xù)探討。達(dá)標(biāo)型項(xiàng)目在此補(bǔ)貼力度的基礎(chǔ)上下降一個(gè)檔次，領(lǐng)先型可在此力度上增加采用新技術(shù)的補(bǔ)貼。這種綜合性的補(bǔ)貼方式，以項(xiàng)目所達(dá)到的實(shí)效程度為基準(zhǔn)，使得開發(fā)商必須力爭達(dá)到直至超越實(shí)效型綠色建筑水平，僅僅以達(dá)標(biāo)為目標(biāo)將難以取得競爭優(yōu)勢?；跇?biāo)桿的補(bǔ)貼基數(shù)的確定，能更有效的推進(jìn)綠色建筑的健康發(fā)展。

2 開發(fā)商綠色建筑標(biāo)桿選擇

現(xiàn)階段，大力發(fā)展綠色建筑已是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略途徑[6]。開發(fā)商作為綠色建筑產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)起者和組織者，其開發(fā)熱情與綠色建筑的發(fā)展息息相關(guān)。企業(yè)在綠色建筑上的競爭力是影響開發(fā)商是否選擇綠色建筑的關(guān)鍵因素之一，而向標(biāo)桿學(xué)習(xí)則有助于開發(fā)企業(yè)改進(jìn)自身能力。CCR 模型評價(jià)相對效率時(shí)可能得到多個(gè)效率值為 1 的決策單元，有效決策單元間的效率水平無法進(jìn)行比較，導(dǎo)致有效項(xiàng)目難以找到標(biāo)桿，而無效項(xiàng)目又面臨幾個(gè)優(yōu)于自身的有效項(xiàng)目，標(biāo)桿樹立同樣受阻。本文應(yīng)用超效率 DEA 模型以及系統(tǒng)聚類法以彌補(bǔ)這種缺陷。

2.1 超效率 DEA 模型與超效率

為了彌補(bǔ) CCR 模型對有效決策單元無法進(jìn)行排序的缺陷，Andersen 和Petersen[7]提出了一種 DEA 超效率(Super-Efficiency)。SE-DEA 的基本思想是在對第j個(gè)決策單元計(jì)算超效率時(shí)，將此單元排除在外，用其他決策單元投入產(chǎn)出的線性組合替代。在 SE-DEA 模型中，無效決策單元的超效率值與基本模型中保持一致，但在基本模型中效率值為 1 的有效單元，超效率值θ≥1。具體模型如式(2) 所示：

2.2 系統(tǒng)聚類法

為了保證標(biāo)桿的可追趕性，以輸入指標(biāo)——增量建造成本為基準(zhǔn)進(jìn)行聚類分析，基本步驟如下：

(1) 先將n個(gè)項(xiàng)目的增量建造成本從小到大排列，各看成一類，G1，G2, ……Gn。計(jì)算相鄰兩類的距離D(Gi，Gi+1)= (i=1，2，…n-1) ，Ci為項(xiàng)目i的增量建造成本。

(2) 將距離最近的兩類合并為新類，然后計(jì)算新類與相鄰類的距離，如果全部的類都已成一類，則過程中止。

2.3 開發(fā)商綠色建筑標(biāo)桿選擇及效率改進(jìn)

2.3.1 標(biāo)桿選擇方法設(shè)計(jì)

DMUj的最佳標(biāo)桿選擇按如下步驟進(jìn)行：

(1) 尋找可比照組。按照系統(tǒng)聚類得到的分類結(jié)果確定每個(gè)項(xiàng)目的可比照組。組內(nèi)項(xiàng)目的增量成本較為接近，對于開發(fā)商而言具有可追趕性。

(2) 比較超效率值確認(rèn)標(biāo)桿。在組內(nèi)尋找超效率值超過DMUj的項(xiàng)目，并確定其中最大超效率值對應(yīng)的項(xiàng)目為最佳標(biāo)桿。若某項(xiàng)目超效率值為組內(nèi)最大，其標(biāo)桿定為鄰近組內(nèi)超過自身的最大超效率值對應(yīng)項(xiàng)目。

2.3.2 效率改進(jìn)方法

標(biāo)桿選擇的后續(xù)階段即為效率改進(jìn)。本文提出的的效率改進(jìn)方法分為以下步驟：

(1) 確定決策單元集。標(biāo)桿選擇方法已經(jīng)為綠色建筑項(xiàng)目找到了成本上可追趕的最佳標(biāo)桿。假定DMUj的標(biāo)桿為DMUk，確定決策單元集包含所有以DMUk為標(biāo)桿的項(xiàng)目，同時(shí)DMUk也作為集合中的一個(gè)元素。

(2) 確定投入冗余及產(chǎn)出不足量，并進(jìn)行調(diào)整。式(1)是含有松弛變量的 CCR 模型，模型求解結(jié)果可以得到投入和產(chǎn)出的調(diào)整量，按照松弛變量進(jìn)行調(diào)整，無效決策單元會達(dá)到生產(chǎn)前沿面而變?yōu)橛行?。DMU0在生產(chǎn)前沿面上的投影如式 (3) 所示：

3 實(shí)證分析

現(xiàn)選取某地區(qū) 11 個(gè)已獲得三星級評價(jià)標(biāo)識的住宅項(xiàng)目(實(shí)效型)作為決策單元進(jìn)行實(shí)證分析，原始數(shù)據(jù)見表2。

表2 11 個(gè)決策單元的輸入輸出數(shù)據(jù)

運(yùn)用 DEAP2.1 及 Lindo 軟件，對 11 個(gè)決策單元進(jìn)行有效性判斷，評價(jià)結(jié)果見表3。

表3 DEA 模型評價(jià)結(jié)果

由表3 可知，共有 5 個(gè)項(xiàng)目的效率值為 1，超效率值＞1。CCR 模型下 11 個(gè)項(xiàng)目中的有效項(xiàng)目為 1號、 2號、6號、9號、10號，這些均可作為政府視角下的標(biāo)桿進(jìn)行公示。統(tǒng)計(jì)這 5 個(gè)項(xiàng)目所選用的技術(shù)措施，發(fā)現(xiàn)多選用了技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的措施，譬如高效照明、太陽能熱水系統(tǒng)等。統(tǒng)計(jì) 5 個(gè)標(biāo)桿項(xiàng)目的增量建造成本，均值為 31.826 元/m2，補(bǔ)貼基數(shù)可定為 31.826 元/m2，即此地區(qū)獲得三星級評價(jià)標(biāo)識的住宅項(xiàng)目(總得分率處于實(shí)效型區(qū)間)以 31.826元/m2的增量建造成本為基準(zhǔn)制定補(bǔ)貼策略，增量建造成本包括節(jié)電和節(jié)水成本。

應(yīng)用系統(tǒng)聚類法，以綠色建筑項(xiàng)目的輸入指標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行聚類分析，根據(jù)聚類結(jié)果，將項(xiàng)目分為三類：第一類包括1 號、2 號，第二類包括 3 號、4 號、5 號、6 號，第三類包括 7 號、8 號、9 號、10 號、11 號。

根據(jù)標(biāo)桿選擇方法可確定每個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)桿，具體如表4所示。

表4 綠色建筑項(xiàng)目最佳標(biāo)桿選擇結(jié)果

由表4 可知，本文提出的效率選擇方法，能同時(shí)為有效及非有效項(xiàng)目找到最佳標(biāo)桿。對于沒有找到標(biāo)桿的項(xiàng)目，其原因在于其自身超效率值較高。

就效率改進(jìn)而言，本文以項(xiàng)目 7 號為例進(jìn)行說明。由表3 可知，7號的最佳標(biāo)桿為10號，以10號為最佳標(biāo)桿的項(xiàng)目還包括8號、9號、11號，確定決策單元集合為U={ 7 號，8 號，9 號，10 號，11 號 }。

計(jì)算含有松弛變量的 CCR 模型，得到松弛變量如表(5) 所示。

表5 投入產(chǎn)出松弛變量表

7 號選擇 10 號 為最佳標(biāo)桿，為了通過標(biāo)桿學(xué)習(xí)達(dá)到有效，需要調(diào)整投入產(chǎn)出量。7 號初始投入為 59.650 元/m2，產(chǎn)出為 14.3 kWh/m2·a、0.49 m3/m2·a。根據(jù)式 (3)，7 號的投入應(yīng)調(diào)整為 39.130 元/m2，產(chǎn)出不存在不足，仍為原值。

4 結(jié) 語

為了推進(jìn)綠色建筑的快速發(fā)展，本文從政府角度出發(fā)確定了標(biāo)桿項(xiàng)目，并據(jù)此提出了相應(yīng)的制定補(bǔ)貼策略的思路。既可以有效激勵(lì)開發(fā)企業(yè)開發(fā)符合可持續(xù)發(fā)展思想的實(shí)效型綠色建筑項(xiàng)目，也可以鼓勵(lì)新技術(shù)的開發(fā)使用。本文還為開發(fā)商選擇具有可追趕性的標(biāo)桿項(xiàng)目設(shè)計(jì)了策略，并提出了改進(jìn)效率的方法。本文的研究結(jié)果對綠色建筑的健康發(fā)展將有所裨益。

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