何立華，楊然然，馬芳麗

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266580，E-mail：lihuahesd@163.com）

基于Shapley值的綠色建筑合同能源管理收益分配

何立華，楊然然，馬芳麗

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266580，E-mail：lihuahesd@163.com）

面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，發(fā)展綠色建筑已成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。但是，由于開(kāi)發(fā)成本上升、施工技術(shù)約束和融資困難等因素的影響，使得綠色建筑在我國(guó)的發(fā)展仍受到諸多限制。將合同能源管理模式應(yīng)用于發(fā)展綠色建筑之中，可以有效解決融資困難等問(wèn)題。本文針對(duì)綠色建筑合同能源管理的具體利益相關(guān)方，引入Shapley值法對(duì)各合作單位進(jìn)行收益分配，使各利益相關(guān)方所得收益與其在整個(gè)項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)，從而促進(jìn)綠色建筑的推廣實(shí)施。

綠色建筑；合同能源管理；利益分配；Shapley值

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)以及人口的不斷增加，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，發(fā)展綠色建筑已成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約能源，節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑[1]。

近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)綠色建筑進(jìn)行了廣泛研究，并且取得了顯著的成效，研究的內(nèi)容主要包括政府相關(guān)政策制定、項(xiàng)目融資途徑開(kāi)拓、社會(huì)綠色建筑知識(shí)普及、發(fā)展綠色建筑技術(shù)等。相比國(guó)外，我國(guó)綠色建筑發(fā)展比較晚，但也取得了一定的研究成果。李啟明[2]給出了綠色建筑的概念，分析了綠色建筑全壽命周期的構(gòu)成，并且深入剖析了實(shí)現(xiàn)綠色建筑的主要手法。秦旋[3]從技術(shù)、成本、制度和社會(huì)4個(gè)方面分析制約綠色建筑發(fā)展的因素。張智慧等[4]應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展理論界定了綠色建筑全生命周期的度量范圍，并且對(duì)綠色建筑的建設(shè)、使用到拆除的各個(gè)階段進(jìn)行了全方位分析，提出了綠色建筑評(píng)價(jià)體系。張仕廉等[5]通過(guò)分析我國(guó)綠色建筑現(xiàn)階段的市場(chǎng)狀況，指出現(xiàn)階段我國(guó)綠色建筑在政策、制度、技術(shù)等方面仍存在障礙。

合同能源管理（Energy Management Contracting，EMC）作為一種先進(jìn)的能源管理模式和市場(chǎng)化運(yùn)作的節(jié)能新機(jī)制，是近幾年學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。將合同能源管理模式引入綠色建筑的發(fā)展中，可以有效促進(jìn)綠色建筑的推廣實(shí)施。其中，應(yīng)用合同能源管理模式最為重要就是利益相關(guān)者的收益分配問(wèn)題。李翔鵬[6]認(rèn)為節(jié)能收益分配過(guò)程就是一個(gè)討價(jià)還價(jià)的過(guò)程，通過(guò)引入魯賓斯坦討價(jià)還價(jià)理論，構(gòu)建了客戶和節(jié)能服務(wù)公司收益分配的討價(jià)還價(jià)模型。曾芝紅[7]針對(duì)分享型合同能源管理項(xiàng)目利益分配問(wèn)題，運(yùn)用層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立利益分配指標(biāo)體系，構(gòu)建了利益分配模型。但是，以上利益分配方法都僅僅考慮了用能單位和節(jié)能服務(wù)公司兩類(lèi)主體的收益分配問(wèn)題，而在綠色建筑合同能源管理收益分配中融資機(jī)構(gòu)占有重要的地位。

為了解決多人合作中的博弈分配問(wèn)題，Shapley[8]最先提出了解決該問(wèn)題的Shapley值法，近幾年很多學(xué)者將其用于討論企業(yè)利益相關(guān)者的利益分配問(wèn)題。楊之雷[9]從合作博弈的角度出發(fā)，利用Shapley值分析討論了企業(yè)利益相關(guān)者間的利益分配問(wèn)題。楊從明等[10]引入Shapley值法針對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中利益分配不均的問(wèn)題建立一種有效的利益分配模式。郭俊雄[11]借助Shapley值理論對(duì)傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟收益分配方法進(jìn)行了改進(jìn)。上述研究表明Shapley值理論在解決企業(yè)合作博弈中可以有效地保障各利益主體的收益公平。

因此，本文針對(duì)綠色建筑合同能源管理的具體利益相關(guān)方，引入Shapley值法對(duì)主要相關(guān)方進(jìn)行收益分配，使各利益相關(guān)方所得收益與其在整個(gè)項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)，從而進(jìn)一步推廣綠色建筑的實(shí)施。

1 綠色建筑應(yīng)用合同能源管理的適用性

（1）在資金支持與運(yùn)維成本方面中，由于節(jié)能服務(wù)公司在整個(gè)項(xiàng)目前期的資金投入，在一定程度上緩解了開(kāi)發(fā)商的融資壓力；而且在后期運(yùn)維過(guò)程中，節(jié)能服務(wù)公司可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為用能單位提供更為專(zhuān)業(yè)的支持，有效地節(jié)約了項(xiàng)目后期運(yùn)維的成本。

（2）彌補(bǔ)節(jié)能方案不足。作為一種先進(jìn)的能源管理模式，合同能源管理可以發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)綠色建筑開(kāi)發(fā)商在節(jié)能方案中存在的不足與缺陷，例如前期設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)維等方面。

（3）風(fēng)險(xiǎn)管控與分擔(dān)。由于提供了多種節(jié)能服務(wù)模式，開(kāi)發(fā)商可以針對(duì)自身利益選擇合適的節(jié)能服務(wù)合同，并且可以不同程度地對(duì)開(kāi)發(fā)商的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分擔(dān)；同時(shí)，由于節(jié)能服務(wù)公司的專(zhuān)業(yè)性及經(jīng)驗(yàn)豐富，有利于在節(jié)能方面的風(fēng)險(xiǎn)控制，在一定程度上為項(xiàng)目的順利實(shí)施開(kāi)展提供了保障。

總之，合同能源管理不但可以解決綠色建筑開(kāi)發(fā)商在項(xiàng)目中的資金問(wèn)題，而且還可以在節(jié)能服務(wù)方案中提供專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理的分擔(dān)與控制，這樣極大地提高了綠色建筑開(kāi)發(fā)商的積極性。因此，合同能源管理是綠色建筑節(jié)能市場(chǎng)化和商業(yè)化的有效途徑之一。

2 綠色建筑應(yīng)用合同能源管理的利益相關(guān)者分析

合同能源管理模式下的綠色建筑項(xiàng)目的實(shí)施涉及多方的利益，各利益相關(guān)方在參與實(shí)施合同能源管理的過(guò)程中，不僅存在合作共贏，而且也會(huì)有利益沖突，只有處理得當(dāng)，綠色建筑項(xiàng)目才能順利實(shí)施。綠色建筑合同能源管理涉及的利益相關(guān)者主要有：

（1）用能單位。用能單位是合同能源管理模式中的主要參與者，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也是最終節(jié)能效益收益的最大者。在建設(shè)項(xiàng)目的前期，從用能單位自身的角度來(lái)看，首先是否選擇對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能建造就是一個(gè)對(duì)自身的博弈，其次，如果決定了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建造，是自己建造還是請(qǐng)節(jié)能服務(wù)公司參與實(shí)施建造又是另一個(gè)自身博弈。這需要用能單位計(jì)算自己建造的成本和請(qǐng)節(jié)能服務(wù)公司實(shí)施節(jié)能建造的成本。如果自身建造的成本大于邀請(qǐng)節(jié)能服務(wù)公司的成本，用能單位就會(huì)選擇邀請(qǐng)節(jié)能服務(wù)公司參與建造，通過(guò)合作獲取多方共贏。

（2）節(jié)能服務(wù)公司。節(jié)能服務(wù)公司在節(jié)能建造項(xiàng)目中是另一個(gè)主要參與者，如果用能單位是項(xiàng)目甲方的話，那么節(jié)能服務(wù)公司就是項(xiàng)目的乙方，負(fù)責(zé)提供節(jié)能設(shè)備、選擇節(jié)能方案以及提供節(jié)能服務(wù)等工作。節(jié)能服務(wù)公司在與用能單位的合作前期和后期都有較為復(fù)雜的博弈思考。比如，在用能單位選擇節(jié)能服務(wù)公司時(shí)，有些服務(wù)公司為了能夠得到該項(xiàng)目可能會(huì)虛報(bào)本公司的財(cái)務(wù)狀況、公司資質(zhì)和公司信譽(yù)等。而在項(xiàng)目后期實(shí)施的過(guò)程中，由于節(jié)能服務(wù)公司處于信息不對(duì)稱(chēng)的有利方，可能會(huì)謊報(bào)節(jié)能量，提供不達(dá)標(biāo)的設(shè)備等，損害用能單位利益[12]。

（3）金融機(jī)構(gòu)。由于節(jié)能服務(wù)公司是近年發(fā)展起來(lái)的新公司，屬于中小企業(yè)，公司信譽(yù)較低，在進(jìn)行項(xiàng)目融資時(shí)比較困難。當(dāng)然不能片面地認(rèn)為融資困難完全是節(jié)能服務(wù)公司的問(wèn)題，金融機(jī)構(gòu)在此過(guò)程中也扮演著非常重要的角色，他們之間也存在著雙方博弈關(guān)系。分析他們之間的博弈關(guān)系，才能找出解決融資困難的原因。金融機(jī)構(gòu)從普通貸款中賺取的利差收益為：

式中，S1為金融機(jī)構(gòu)從普通貸款中賺取的利差收益；L為金融機(jī)構(gòu)提供的貸款額度；R1為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)貸款利率；R2為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)存款利率；K1為普通貸款風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)率；p為金融機(jī)構(gòu)要求的收益率。

根據(jù)式（1），金融機(jī)構(gòu)從節(jié)能服務(wù)公司賺取的利差收益表示為：

3 綠色建筑應(yīng)用合同能源管理的融資模式類(lèi)型

3.1 保證節(jié)能量模式

保證能量模式（Guarantee Saving Mode）是指用能單位、第三方金融機(jī)構(gòu)、用能單位三者以用能單位為橋梁，三者形成的一種節(jié)能模式。其中，用能單位與第三方金融機(jī)構(gòu)簽署相關(guān)融資合同，其為項(xiàng)目提供資金支持及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)；用能單位與節(jié)能服務(wù)公司簽署相關(guān)節(jié)能服務(wù)合同，節(jié)能服務(wù)公司為項(xiàng)目提供一整套專(zhuān)業(yè)節(jié)能服務(wù)并且承擔(dān)相應(yīng)的節(jié)能責(zé)任，用能單位向節(jié)能服務(wù)公司支付相應(yīng)的費(fèi)用[13]，具體的模式如圖1所示。

在保證節(jié)能量模式中，節(jié)能服務(wù)公司須履行合同中承諾的節(jié)能量或者效益量，如果未達(dá)到合同中承諾的量值，節(jié)能服務(wù)公司需要補(bǔ)償未達(dá)到的節(jié)能效益；如果超合同量值完成該項(xiàng)目，節(jié)能服務(wù)公司可以與用能單位共享該超額效益，具體細(xì)節(jié)須按照合同承諾執(zhí)行。合同結(jié)束后，節(jié)能服務(wù)單位收回節(jié)能設(shè)備，此后產(chǎn)生的效益歸用能單位獨(dú)享。

圖1 保證節(jié)能量模式

3.2 共享節(jié)能量模式

共享節(jié)能量模式（Shared Saving Mode）是指節(jié)能服務(wù)公司為中間橋梁，節(jié)能服務(wù)公司、金融機(jī)構(gòu)、用能單位三者通過(guò)節(jié)能公司建立的一種節(jié)能模式，其中節(jié)能服務(wù)公司與第三方金融機(jī)構(gòu)簽署融資協(xié)議，并且承擔(dān)融資風(fēng)險(xiǎn)和信用風(fēng)險(xiǎn)；節(jié)能服務(wù)公司與用能單位通過(guò)簽訂節(jié)能服務(wù)合同，共享該項(xiàng)目產(chǎn)生的節(jié)能收益[13]，具體的模式如圖2所示。

圖2 共享節(jié)能量模式

該節(jié)能模式中，由于是節(jié)能服務(wù)公司與第三方金融機(jī)構(gòu)簽署的相關(guān)融資協(xié)議，因此需要用能單位承諾所簽署的節(jié)能服務(wù)合同，并且將項(xiàng)目節(jié)能效益與節(jié)能單位共享，用于支付第三方金融機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的相關(guān)費(fèi)用。在該節(jié)能模式中，節(jié)能服務(wù)公司承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)最大，因?yàn)椴粌H要承擔(dān)與第三方金融機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，還需要承擔(dān)用能單位效益共享的風(fēng)險(xiǎn)，因此，節(jié)能服務(wù)公司通常會(huì)索取較高的服務(wù)費(fèi)用。在項(xiàng)目合同結(jié)束后，與上一種節(jié)能模式一樣，節(jié)能設(shè)備歸還節(jié)能服務(wù)公司，此后產(chǎn)生的效益歸用能單位所有。

4 基于Shapley值的綠色建筑合同能源管理收益分配原理及模型

應(yīng)用合同能源管理發(fā)展綠色建筑，最為重要的問(wèn)題就是各利益相關(guān)者收益分配方案的確定。節(jié)能服務(wù)公司和用能單位對(duì)未來(lái)收益的分配不清，或?qū)κ找娣峙浞桨傅牟粷M，會(huì)造成雙方甚至多方合作不利的情況。本文引入Shapley值法對(duì)綠色建筑合同能源管理模式下的各利益相關(guān)者進(jìn)行收益分配，從而實(shí)現(xiàn)各方合作公平與效率，實(shí)現(xiàn)多方共贏。

4.1 基于Shapley值的收益分配原理

設(shè)集合I＝{1，2，3，…，n}中任意一個(gè)子集S都有對(duì)應(yīng)的函數(shù)值U(S)，若滿足以下條件[14]：

則說(shuō)明[U，I]為多人合作機(jī)制，稱(chēng)U為多人合作的特征函數(shù)，并且隨著參與者人數(shù)的增加，特征函數(shù)的收益值會(huì)隨之增加。單個(gè)個(gè)體在合作過(guò)程中的收益值用Y來(lái)表示，其中Y=（Y1，Y2，Y3，…，Yn）。如果各個(gè)參與者合作順利，則滿足下式：

式（5）中，U(I)表示所有參與者合作時(shí)的收益值，U( i)表示單個(gè)參與者獨(dú)自完成任務(wù)時(shí)的收益值。則單個(gè)參與者在合作時(shí)的收益值為[15]：

式中，|S|是參與合作者的個(gè)數(shù)；W(|S|)是加權(quán)因子；U(Si)是所有參與者除去i時(shí)的收益值。

4.2 基于Shapley值的收益分配模型

假設(shè)參與綠色建筑合同能源管理的參與者有用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)，則設(shè)他們合作博弈關(guān)系為（N，V），其中N=（用能單位，節(jié)能服務(wù)公司，金融機(jī)構(gòu)），V為Shapley值的特征函數(shù)，也可以理解為V是用能單位、節(jié)能服務(wù)公司或者金融機(jī)構(gòu)的任意組合所產(chǎn)生的項(xiàng)目收益值。為表示方便，用A、B、C分別代表用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)。設(shè)S為N的子集，則S的所有可能范圍有：S=(A)，S=(B)，S=(C)，S=(A，B)，S=(A，C)，S=(B，C)，S=(A，B，C)。根據(jù)Shapley值的收益分配原理，計(jì)算節(jié)能服務(wù)公司、用能單位和金融機(jī)構(gòu)的收益值。由于節(jié)能服務(wù)公司賺取的收益必須依托于用能單位，只有在用能單位有需求的情況下服務(wù)公司才會(huì)有市場(chǎng)，所以，如果節(jié)能服務(wù)公司單獨(dú)做這項(xiàng)工作，其收益必然為零，同樣可以得出金融機(jī)構(gòu)單獨(dú)做這項(xiàng)工作的收益值也為零，即V(B)=0， V(C)=0，V(B，C)=0。根據(jù)上述假設(shè)，可以分別得出用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)的節(jié)能收益，如表1～表3所示。

表1 用能單位（A）的節(jié)能收益

表2 節(jié)能服務(wù)公司（B）的節(jié)能收益

表3 金融機(jī)構(gòu)（C）的節(jié)能收益

根據(jù)表1～表3，可以得出用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)的Shapley值，如下：

5 算例分析

本文引用文獻(xiàn)[11]中的算例來(lái)具體分析用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)的收益分配情況。某水泥公司為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的號(hào)召，主動(dòng)實(shí)施節(jié)能改造，由于改造初期需要投入較多資金，且該水泥公司是一家信用度較高的企業(yè)，因此成功邀請(qǐng)到某銀行參與節(jié)能項(xiàng)目的合作，同時(shí)該公司通過(guò)招標(biāo)的方式達(dá)成了與某節(jié)能服務(wù)公司的合作。

在改造過(guò)程中，經(jīng)測(cè)算，如果該水泥公司自行實(shí)施節(jié)能改造獲得的節(jié)能收益V(A)=20萬(wàn)元，該水泥公司與節(jié)能服務(wù)公司合作實(shí)施節(jié)能改造獲得的節(jié)能收益V(A，B)=50萬(wàn)元；銀行與該水泥公司合作實(shí)施節(jié)能改造獲得的節(jié)能收益為V(A，C)=60萬(wàn)元；節(jié)能服務(wù)公司、銀行及該水泥公司合作實(shí)施節(jié)能改造獲得的節(jié)能收益為V(A，B，C)=80萬(wàn)元[11]。根據(jù)式（8）、式（9）和式（10），可以得出以下收益分配方案：

用能單位A的收益值為：

服務(wù)公司B的收益值為：

金融機(jī)構(gòu)C的收益值為：

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，比較用能單位、節(jié)能服務(wù)公司和金融機(jī)構(gòu)在合作前后的收益分配情況，比較結(jié)果如表4所示。

表4 各利益相關(guān)方在合作前后的收益比較

可以看出，引入Shapley值進(jìn)行綠色建筑合同能源管理利益相關(guān)者收益分配，可以使得節(jié)能總收益由原來(lái)的20增加到80，明顯提高了總的節(jié)能收益。同時(shí)，針對(duì)各利益相關(guān)方，通過(guò)引入Shapley值法進(jìn)行收益分配，其各自的節(jié)能收益也都有所提高，分別增加了31.67、11.67和16.67。因此，在綠色建筑合同能源管理中，引入Shapley值法對(duì)各主要利益相關(guān)者進(jìn)行收益分配是一種有效的分配方式，既可以提高節(jié)能總效益，又可以保證分配的相對(duì)公平性。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，特別是在建筑能耗方面，對(duì)能源的消耗量更大。推廣綠色節(jié)能建筑，對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略都有著不可估量的影響。本文將合同能源管理模式應(yīng)用于綠色建筑中，針對(duì)綠色建筑合同能源管理的收益分配問(wèn)題，引入Shapley值法對(duì)主要利益相關(guān)方的收益進(jìn)行分配，使各主要利益相關(guān)方所得收益與其在整個(gè)項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)，既保證了分配的公平性，又保證了各方的合作效率。但是，本文用Shapley值來(lái)分配收益還存在一些問(wèn)題，比如Shapley值法在使用時(shí)需要各主要利益相關(guān)方各種組合的具體收益值，然而在實(shí)際項(xiàng)目中估算過(guò)程非常復(fù)雜。因此，對(duì)于合同能源管理項(xiàng)目利益相關(guān)方各種組合的收益核算尚需深入研究。

[1] 盤(pán)欽卿，陳 健．淺談綠色建筑現(xiàn)狀及對(duì)策建議[J]．價(jià)值工程，2015（5）：125-126．

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Profit Allocation of Green Building Contract Energy Management Based on the Shapley Value

HE LI-hua，YANG Ran-ran，MA Fang-li
（School of Economics and Management，China University of Petroleum（East China），Qingdao 266580，China，E-mail：lihuahesd@163.com）

Facing the increasingly severe environmental problems，the development of green building has become an inevitable trend for the sustainable development of society. However，due to the rising cost of developers，construction technology limitations and financing difficulties and so on，the development of green building is constrained in our country. Now the contract energy management model has been applied to the development of green building，which can solve the above problems effectively. And the most important problem of the application of contract energy management is profit allocation problems of stakeholders. In view of stakeholders of green building contract energy management，this paper introduced Shapley value method to allocate profits of each cooperative enterprise，making the profit equal to the contribution in whole project of each stakeholder. As a result，it has promoted the widespread implementation of green building.

green building；contract energy management；profit allocation；Shapley value

F206

A

1674-8859（2016）06-012-05

10.13991/j.cnki.jem.2016.06.003

何立華（1971-），男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：工程項(xiàng)目管理，多目標(biāo)優(yōu)化；

楊然然（1993-），女，碩士研究生，研究方向：工程管理與項(xiàng)目管理；

馬芳麗（1992-），女，碩士研究生，研究方向：工程管理與項(xiàng)目管理。

2016-06-18．

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（71501188）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（15CX05007B、15CX04102B、15CX08012A）；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2015GM009）．