EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔研究

陳為公，程 準，張 悅，張 娜

（1.青島理工大學 管理工程學院，山東 青島 266520；2.山東省高校智慧城市建設管理研究中心（新型智庫），山東 青島 266520）

既有建筑節能改造是指對已有建筑中不符合民用建筑節能強制性標準的圍護結構、供熱系統、采暖制冷系統、照明設備和熱水供應設施等實施節能改造的活動，是實現節能減排的重要途徑，更是構建新發展格局的戰略工程。利用合同能源管理（Energy Performance Contracting，簡稱EPC）模式進行既有建筑節能改造是經國內外實踐證明的成功運作模式，該模式通過節能服務公司（Energy Service Company，簡稱ESCO）全面負責能源管理，以用戶節省的能源費來支付節能項目全部成本的管理機制［1，2］。在該模式下，ESCO對客戶的節能項目進行投資，并承擔改造過程中的大部分風險，以分享后期的節能效益。為使風險控制在ESCO和各參與方的可承受范圍內，減少因缺乏有效風險管控而造成資源浪費與項目夭折現象的發生，對EPC模式下的節能改造項目進行合理的風險分擔，對推動既有建筑節能改造項目成功實施具有重要意義。

風險分擔即解決誰參與風險分擔，分擔什么風險，如何分擔的問題?；诩扔薪ㄖ澞芨脑祉椖堪l展的動態特性，將風險分擔過程劃分為初步分擔、全面分擔、跟蹤再分擔3個階段［3，4］。而風險初步分擔作為整個風險分擔體系的基礎和前提，其是否科學合理決定著整個項目的成敗。國內外學者對EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險研究多集中于對風險因素的識別［5－7］、風險評價［8］、風險評估［9］和風險管控［10－12］等方面，針對風險分擔方面的研究相對較少。在現有的相關研究中，郭漢丁、張印賢與陶凱［13］分析了EPC模式下既有建筑節能改造項目風險共擔的特征與實施過程；劉曉君、王斌、白春妮［14］采用ANP－Grey法確定出EPC模式下既有建筑節能改造項目各風險因素的權重，并針對關鍵風險因素，分別從企業和政府角度提出風險管控建議，為風險初步分擔提供了有價值的決策指導。但上述研究只是對影響EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險因素及風險共擔特征進行了分析，并未對風險如何分擔做進一步的研究。在風險分擔方面，國內外PPP項目領域對風險的初步分擔研究相對較多，可為EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險初步分擔提供參考借鑒。其中，定性方法因相對簡單而最先受到研究者們的重視。如，Roumboutsos與Anagnostopoulos［15］，Bing、Akintoye、Edwards等［16］分 別采用問卷調查和文獻統計法對阿聯酋和英國的PPP項目風險分擔現狀進行了考察，提出了優化建議，但并未給出具體的風險分擔方案。為了進一步確定風險分擔方案，劉紅勇、袁夢婷、吳之路等［17］將熵權法和模糊綜合評價法相結合構建了風險分擔模型，確定出各參與方應承擔的風險；朱向東、肖翔、征娜［18］基于各參與方的風險偏好對風險分擔問題進行了博弈研究，分析了各參與方應承擔的風險類別。但熵權法無法在考慮指標間存在關聯的基礎上進行科學賦權，博弈模型的計算過程則相對復雜。EPC模式下既有建筑節能改造過程具有復雜性和特殊性，且各風險因素之間相互影響，因此上述方法的適用性都相對較弱。而ANP法恰好可以滿足在元素存在關聯的情景下進行賦權的要求，因此被廣泛應用于各個領域［19，20］。

風險初步分擔的本質就是將風險合理地分配給各參與方進行分擔，所采用的研究方法需要結合項目本身的特殊性進行選擇［21］。EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險初步分擔具有多屬性、多目標的決策特點，而TOPSIS作為解決多屬性、多目標問題的經典方法，常常被用于研究此類問題。如，彭道剛、衛濤、趙慧榮等［22］利用TOPSIS法對火電廠信息系統的安全進行了風險評估；有維寶、王建波、張樵民等［23］將TOPSIS與C－OWA算子相結合構建了風險分擔模型，并對綜合管廊PPP項目進行了風險分擔，根據歐氏距離計算貼近度大小，從而實現風險分擔。但TOPSIS法在運用時極易因為指標間存在線性相關而使決策體系失效，而歐式距離易受變量空間位置的隨機性影響，造成了判定結果的偏差?；诖?，本文采用能考慮各因素之間關聯性的ANP法進行指標賦權，并將矢量余弦投影法用于TOPSIS法中對其進行改進，構建EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔模型，使風險初步分擔更加科學合理，并通過實例分析來驗證該方法的實用性和合理性。

1 風險初步分擔方法概述

解決EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險初步分擔需要解決以下兩個方面的問題：一是能夠判定各風險因素的分擔方，并得到風險分擔結果；二是需要滿足EPC模式下既有建筑節能改造項目多目標、多屬性的要求。逼近理想解法（TOPSIS法）也稱優劣解距離法，是多目標決策分析中常用的距離綜合評價方法，也是解決歸屬性問題的常用方法，由Hwang和Yoon于1981年提出［24］。其基本思想是：通過計算各方案到其構造的正負理想解的距離，將其接近程度作為選擇各方案的評判依據，從而對方案進行排序和選擇。TOPSIS法因計算簡便靈活，被廣泛應用于各個領域［25，26］，但在獲取數據過程中容易引發變量之間產生線性相關問題。為此，李華、何正柯、李群等［27］引入馬氏距離來解決該問題，但馬氏距離的應用要求決策指標屬性數不多于備選方案數，而EPC模式下既有建筑節能改造項目的復雜性決定了目標的多屬性，因此屬性數不多于備選方案數局限性較大。在此基礎上，陳為公、閆紅、劉艷等［28］提出將向量夾角距離代替TOPSIS中的歐氏距離，從而解決了變量之間易產生線性相關的問題?？紤]到向量夾角距離雖避免了馬氏距離的缺陷，但仍然是高維空間的距離計算，要避免線性相關問題，除采用角度的方式外還可以運用投影的方法，即利用數據信息構造多維空間中的特征向量，通過計算向量與正負理想解之間的投影值大小來反映投影強度，以此表示兩者之間的關聯程度，即貼近度［29］。這樣既滿足了貼近度大小的計算，又避免了線性相關問題的發生，同時實現了EPC模式下既有建筑節能改造項目多屬性多目標特性下計算相對簡單的要求。

圖1 三維空間距離示意圖

上述計算所得的投影強度并非傳統TOPSIS中的歐式距離（即兩點之間的絕對距離），而是反映各風險評價指標向量與各分擔方分擔風險的最優、最劣方案（即正、負理想解）之間的相對貼近程度，相較于距離遠近，貼近程度能更好地解決風險與哪一方更貼合的問題（即相似性問題）。將ANP法與矢量余弦投影法結合改進傳統的TOPSIS法，有助于更科學合理地對EPC模式下既有建筑節能改造項目進行風險的初步分擔。

2 風險初步分擔模型的構建

2.1 確定風險因素

EPC模式下既有建筑節能改造過程如圖2所示。其中，工程公司指施工單位，其他相關單位為供熱公司、供電公司、設計單位。

圖2 EPC模式下既有建筑節能改造流程

就項目改造過程來說，前期ESCO需結合相關用能資料深入現場進行用能診斷，利用圖紙資料進行方案設計。而既有建筑經長期使用，相關資料存在不同程度丟失的可能性較大，將會增加項目改造的成本與設計難度。同時，我國多數ESCO還處于發展階段，銀行資信等級較低，貸款較為困難，難以緩解因提前墊付資金導致的資金壓力，對ESCO來說存在著很高的融資風險。項目改造完成后，客戶需對照能耗測定結果與改造前進行對比來衡量節能效果的好壞，以此檢驗是否達到ESCO承諾的節能效益，并完成支付工作。由此看來，無論是從項目立項、改造、交付使用這一時間維度來看，還是從ESCO、客戶、工程公司、金融機構等項目參與方的視角來看都會產生諸多的風險因素，要想全過程、多角度、多方位地梳理出改造過程的各風險因素，需要依靠系統性、動態性的方法來實現。

霍爾三維結構是由美國系統工程專家Hall于1969年提出的系統方法論，其基本思想是通過時間維、知識維和邏輯維組成三維空間結構，據此對項目進行全面、系統、動態分析。本文借助霍爾三維結構思想，將項目立項、改造等階段作為時間維（X軸）進行項目全生命周期分析，政策、經濟、法律等外界環境因素作為風險類別代替知識維稱作風險類別維（Y軸），各參與方作為風險的來源方代替邏輯維稱作參與方維（Z軸）。據此，構建基于時間—風險類別—參與方的EPC模式下既有建筑節能改造項目風險識別三維結構模型，從時間、參與方、外界環境等角度全方位識別風險因素（圖3）。

圖3 EPC模式下既有建筑節能改造項目風險因素識別

風險識別的基本思路是：由X軸（項目實施階段）某點出發，依次尋找該階段下與Y軸（風險類別）和Z軸（參與方）的交點，即風險識別點（如點R），對其進行編號，使其具有唯一的三維坐標，結合相關文獻［13，15，17，19，30－32］進行分析，進而確定初步的風險識別清單。為使風險識別更具科學性與合理性，邀請10位相關領域專家（包括具有既有建筑節能改造經驗的工程師5名、節能服務公司項目經理5名），根據EPC模式下既有建筑節能改造項目的實際運行特點，確定出最終風險因素清單，構建包含4項一級指標和20項二級指標的風險因素指標體系（圖4）。

圖4 EPC模式下既有建筑節能改造項目風險因素指標體系

2.2 計算風險初步分擔的指標權重

考慮到風險指標之間存在關聯性，采用Saaty提出的網絡層次分析法（ANP）確定指標權重，使賦權更符合工程實際。首先，通過邀請10位相關領域專家（同風險識別組的專家），分析指標間的相互影響及反饋關系來構建指標體系模型。其次，結合相關文獻［4，33］，將各參與方對風險的控制性（即參與方對風險的控制能力）、效果性（即參與方化解風險的效果）、承擔偏好（即參與方對風險的承擔意愿）作為風險分擔的準則置于控制層，將質量指標、外部環境指標、運營指標、收益指標等網絡層中元素設為二級指標，構建網絡結構模型圖（圖5）。

圖5 網絡結構模型

從圖5可見，用箭頭的指向表示一組元素對另一組元素的影響作用，如質量風險與運營風險會相互影響、相互作用。環形箭頭表示同一組元素內部節點之間存在相互作用，如ESCO合同的完備性不足會導致權責不清，從而對施工進度和成本產生影響，最終影響改造效果，造成客戶支付風險。

邀請10位相關領域的專家采用九分法對各個風險指標間的關系兩兩比較進行打分，并將具體數據輸入到SD（Super Decision）軟件中得到Limit Matrix矩陣，分析矩陣得出各個指標的權重（表1）。

表1 項目風險初步分擔指標權重表

2.3 構建風險初步分擔模型

將矢量余弦投影法運用在TOPSIS中對其進行改進，構建EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔模型，其基本思路是：首先將各風險分擔方對各風險的控制性、效果性、承擔偏好3項指標數據轉化為三維空間中的評價向量，構建初始化決策矩陣并將矩陣規范化；其次，從標準化矩陣中確定各方承擔風險的最優和最劣方案，構成正、負理想解，根據各風險因素與最優解和最劣解的矢量余弦投影值即投影強度計算與各風險分擔方的貼近度大?。蛔詈?，根據風險判定準則進行風險分擔。具體模型如下：

構建加權決策矩陣A：

邀請20位相關領域專家按照1—9標度法和風險判定準則對分擔方進行打分，得到原始數據，取其平均值構建風險分擔初始決策矩陣。為削弱專家打分的主觀影響，采用數值歸一化的方式將初始決策矩陣標準化，數值歸一化公式為。

將指標權重wj與rij相乘，得到加權決策矩陣：

式中，n為對各參與方進行風險分擔的準則數；m為風險評價的指標數（1≤i≤m；1≤j≤n）。

確定承擔方承擔風險的最優解、最劣解：

式中，I＋具有效益屬性，表示數值越大越優的指標集合；I－具有成本屬性，表示數值越大越劣的指標集合。

計算各風險評價向量與最優最劣解的投影值：

到正理想解的投影值：

到負理想解的投影值：

式中，Ai為風險分擔方對各風險的控制性、效果性、承擔偏好的評價值構成的評價向量。

計算各風險對風險分擔方的貼近度：

確定判定標準：

貼近度Gi在［0－1］之間，越靠近1，表示選擇該分擔方越優；數值越小，表示選擇該分擔方越劣。為進一步明確風險承擔方，使判定結果顯化，需采用風險判定值界定風險承擔方［33］。

依據風險判定值判定風險承擔方的過程：

3 算例分析

節能服務公司W對我國北方地區某住宅小區B進行節能改造。W公司是由國內外眾多知名高校和研究院所、D工程建設有限公司和海外留學生創業團隊而組建起來的高新技術企業，公司的主要節能業務和技術產品包括建筑綜合節能技術、空調系統節能技術、照明節能技術。B小區共有13棟建筑，層數為10—20層。對該小區改造內容主要有兩項：一是對房屋內供熱計量系統和室內溫度調控系統進行改造；二是對外圍護系統進行改造。前期節能服務公司W與銀行E進行了部分融資，改造過程較為順利。節能服務公司W是整個項目的投資者和服務者，應作為主要的風險承擔方；節能技術的實現程度對整個改造效果起決定性作用，需依靠工程公司來實現；銀行可緩解節能服務公司巨大的資金壓力；客戶是項目本身的受益者，理應幫助節能服務公司共同抵御外界環境帶來的風險。因此，本文選取節能服務公司W、工程建設有限公司D、住宅小區B和銀行E作為研究對象（下文中用W、D、B、E分別表示以上參與方），將矢量余弦投影法運用在TOPSIS中對其進行改進，并對項目進行合理的風險初步分擔。

首先，邀請20名相關領域專家（包括具有既有建筑節能改造經驗的工程師10名、節能服務公司項目經理10名），按照確定出的風險因素清單對W、D、B和E按照風險判定準則進行1—9打分，各指標評分由專家打分結果的平均分來確定，得到初始決策矩陣。利用公式（1）將初始決策矩陣規范化，并分別與權重Wj相乘，得到加權決策矩陣：

確定各參與方承擔風險最優解、最劣解：

計算各風險對各分擔方的貼近度，根據公式（5）、（6）計算各風險因素投影值，進而依據公式（8）計算各風險因素貼近度（表2）。

表2 各風險因素對各分擔方貼近度

（續表2）

對EPC模式下既有建筑節能改造項目的風險初步分擔結果具體如表3所示。從表3可見，首先，由節能服務公司W單獨承擔的風險主要與項目質量相關，如缺乏原始技術材料、節能診斷不準確等。由于既有建筑建造時間久遠，原始專業圖紙、設備運行記錄和各用能系統的計量資料等一旦缺失，必將大大增加設計難度，因此ESCO必須與專業的設計團隊或具有節能改造項目設計經驗的設計院合作來保證項目質量。同理，ESCO只有與專業權威的第三方能效診斷單位進行合作，才能保證后期實施改造和客戶運營維護的價值性；反之，項目很可能產生質量問題和仲裁糾紛，造成企業負擔因此，ESCO需積極承擔此類風險。其次，需ESCO與工程公司共同承擔的風險主要與施工階段組織管理有關，如施工規劃組織管理風險、節能技術的實現和信息不對稱等。在改造過程中，科學合理的施工組織是項目有序推進的有力保證，工程公司需準確理解所采用的技術章程、文件和標準，才能保證項目的質量和效果產生，若工程公司與ESCO及項目之間信息不對稱則將會造成項目參與者搜集信息的成本提高。但ESCO對此類風險的控制效果有限，而工程公司的實際操控能力更佳，因此需與ESCO共同承擔。第三，在合同談判中，客戶通常更具有話語權，因此ESCO只能與客戶承擔外界環境帶來的風險，如能源價格變化、通貨膨脹、不可抗力等因素。當前，我國ESCO處于發展階段，很多城市缺乏適應本地市場的金融支持和財務管理政策，因此客戶與ESCO共同應對此類風險才更能保證項目的成功。第四，ESCO在實際改造過程面臨著十分巨大的資金壓力，多數ESCO銀行資信等級較低，申請貸款和擔保手續繁瑣，貸款利率的波動可能對處于發展階段的ESCO造成很大障礙，因此與銀行共同承擔，建立和完善相關的法律法規，落實相關激勵機制，將對風險的防控將起到較好效果。

表3 EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔結果

4 結論與建議

4.1 結論

本文基于多主體、全周期的系統思想，通過霍爾三維結構，確定了包括質量風險、外部環境風險、運營風險、收益風險4大類20種風險因素，以各分擔方對風險的控制能力、化解風險的效果性和承擔偏好作為風險分擔的準則，構建了EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔模型，并得到了較科學合理的風險分擔結果?？紤]到EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔具有特殊性及指標關聯性特點，本文構建了基于矢量余弦投影改進的TOPSIS法與ANP法相結合的決策模型，并將余弦投影強度代替歐式距離對傳統TOPSIS法進行改進。該方法不僅可解決本研究中風險因素的歸屬問題，還避免了其他評價方法存在的不足，使分擔結果更具準確性?；陲L險判定值界定了EPC模式下既有建筑節能改造項目風險初步分擔的準則，得到基于ESCO、工程公司、客戶、銀行4方風險分擔結果，可為EPC模式下既有建筑節能改造項目風險分擔方案的制定提供指導和幫助。

4.2 建議

根據模型研究與算例結果，為提高EPC模式下既有建筑節能改造項目的建設效益和運作效率，促進各參與方合作共贏，本文提出以下政策建議：①提高各參與方的風險承擔能力。首先，ESCO應積極引入國外先進的節能材料、檢測技術和節能改造技術等，加大宣傳力度，讓民眾充分了解EPC模式與當前我國節能政策和市場環境，提高民眾節能意識。其次，工程公司從業人員需取得相應的職業資格證，掌握先進技術手段，提高專業能力?？蛻艉徒鹑跈C構等在項目合作過程中應各司其職，對于一些不可控的風險可轉移給保險公司，以降低EPC業務的高風險性。②完善項目合同體系。合同應明確項目范圍、價格機制、回報機制、補貼方式、績效標準和評估方法、違約懲罰等具體條款，將風險分擔界定清楚，完善項目合同、融資合同、經營合同、采購合同等全方位合同體系。各參與方應樹立合同契約意識，一旦簽訂合同就要信守承諾，承擔相應的風險責任。③加強政府的監督與約束。提高建設過程中的服務質量監管，加強項目立項和退出環節的風險分擔評估能力。地方政府要對各參與方的風險偏好及控制效果進行有效評估，確保風險分擔方案與參與方風險控制能力保持一致。在投資回收期結束后，要從經濟效益、社會效益等方面對風險分擔的綜合效益進行評價，建立項目數據庫，并對外公開披露。