荀志遠， 徐瑛蓮， 張麗敏

(青島理工大學 管理工程學院， 山東 青島 266520)

國務(wù)院發(fā)布實施的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》提出，要全力開展綠色生態(tài)城區(qū)建設(shè)，到2020年，需提高城鎮(zhèn)綠色建筑面積占新建建筑面積比重至50%。以此為契機，各地綠色建筑建設(shè)大規(guī)模展開，對綠色建筑投資進行科學決策，實現(xiàn)以少的投入獲取大的產(chǎn)出、提高綠色建筑投資效率顯得十分重要。

近年來，綠色建筑作為研究熱點之一，相關(guān)學者對綠色建筑評價體系及評估方法的研究相對成熟，針對綠色建筑的投資決策研究相對較少，相關(guān)研究中，Seyis等[1]基于項目團隊屬性，運用多屬性效用理論與TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)來選擇合適等級的綠色建筑進行投資建設(shè)，以此降低相關(guān)隱性成本、減輕浪費，Liu等[2]利用DAHP(Developed Analytic Hierarchy Process)建立了一套適用于綠色建筑的決策支持工具來研究建筑設(shè)計如何從內(nèi)部和外部影響投資者。此外，還有學者將DEA(Data Envelopment Analysis)及個性優(yōu)勢識別法[3]和模糊測度及GS-IVIULCA(Generalized Shapley Intervalvalued Intuitionistic Uncertain Linguistic Choquet Averaging)算子[4]等應(yīng)用于綠色建筑的方案優(yōu)選與決策中。匯總來看，這些文獻多集中于以滿足相關(guān)國家綠色建筑標準為目標的決策，隨著可持續(xù)理念的推進，雖然近年來有部分學者考慮到綠色建筑應(yīng)具有的社會效益[5, 6]，指出在備選方案決策時應(yīng)著重考慮經(jīng)濟效益，但尚未形成系統(tǒng)的適用于綠色建筑投資決策的指標體系。

決策方法與應(yīng)用方面，有學者將凈現(xiàn)值、凈年值、內(nèi)部收益率、投資回收期、實物期權(quán)、云模型、模糊相關(guān)理論等應(yīng)用于一般項目投資決策[7～11]，取得較好效果。凈現(xiàn)值、凈年值、內(nèi)部收益率、投資回收期決策指標應(yīng)用較為簡便，多用于未來易于預(yù)測的投資決策；實物期權(quán)優(yōu)勢在于處理不確定性投資時引入金融市場波動規(guī)則而不是將之看作穩(wěn)定現(xiàn)金流，是擴展的凈現(xiàn)值法，體現(xiàn)了靈活性；模糊理論解決了非黑即白問題，以隸屬度來描述事物中間過渡情況。這些方法多適用于較為簡單的系統(tǒng)，且受人為主觀因素影響(如隸屬度的確定)，限制了這些方法的應(yīng)用。

綠色建筑投資決策涉及技術(shù)、環(huán)境、社會與經(jīng)濟等多方面因素，具有較大不確定性和模糊性，直覺模糊理論可有效解決這些問題，提供較為精準的偏好信息。與模糊層次分析(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP)法相比，直覺模糊層次分析(Intuitionistic Fuzzy Analytic Hierarchy Process，IFAHP)法不僅考慮了隸屬度，還考慮了非隸屬度和猶豫度，能夠更加準確地表達決策者對信息不完全情況下的認知。此外，IFAHP可通過迭代修正參數(shù)獲得可接受的一致性，更加快速有效。綠色建筑投資決策時，由于投資決策主體對經(jīng)濟合理性的重視，考慮其功能的實現(xiàn)度時還應(yīng)考慮生命周期成本及其時間價值。本文融合價值工程(Value Engineering，VE)與IFAHP法形成IFVE法，依據(jù)直覺模糊加權(quán)幾何(Intuitionistic Fuzzy Weighted Geometric，IFWG)算子建立一種符合決策者偏好的直覺模糊權(quán)重耦合方法，提出基于直覺模糊理論的綠色建筑投資決策模型，實現(xiàn)投資價值最大化。

1 綠色建筑投資決策功能指標體系與模型

1.1 功能指標體系

我國在2019年修訂出臺了GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》[12](以下簡稱2019版《綠標》)，與2014版《綠標》相比，2019版《綠標》更加注重性能和質(zhì)量，在保留綠色設(shè)計等相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，新增了包括全齡化設(shè)計、水質(zhì)等以人為本的更加符合大眾切身利益的要求?，F(xiàn)有綠色建筑主要依照2109版《綠標》進行認證、建設(shè)。梳理2019版《綠標》內(nèi)容，得到表1。

表1 2019版《綠色建筑評價標準》內(nèi)容梳理

通過分析發(fā)現(xiàn)，2019版《綠標》一定程度上關(guān)注了建筑對環(huán)境方面的影響，綠色建筑可持續(xù)性的其他方面如社會可持續(xù)性在很大程度上被忽視。除此之外，2019版《綠標》采用的分條列項加分方法不僅限制了創(chuàng)新，還存在一定的交叉現(xiàn)象。

因此，擬依托可持續(xù)發(fā)展理念進行功能評價指標體系構(gòu)建。從綠色建筑性質(zhì)與功能出發(fā)，對兩版《綠標》內(nèi)容進行整合，參考國內(nèi)外相關(guān)文獻[13～21]的指標體系，形成安全耐久、生活便利、環(huán)境宜居和資源節(jié)約四個一級指標。鑒于綠色建筑具有社會效益，在構(gòu)建功能指標體系時借鑒國外指標體系的社會效益、組織效益部分指標，形成社會效益指標，采用調(diào)查問卷及電話咨詢方式向包括企業(yè)技術(shù)人員(27%)、政府人士(15%)和高校教師(58%)等綠色建筑領(lǐng)域?qū)＜覍W者共計26人進行調(diào)查訪問。最終形成綠色建筑投資決策功能指標體系，見圖1。

圖1 綠色建筑投資決策功能指標體系

圖1中，生活便利指標的廢棄物管理主要指全壽命周期內(nèi)廢棄物的收集、管理及循環(huán)利用；資源節(jié)約指標側(cè)重對資源的合理配置和高效循環(huán)利

用，在此處不考慮對其他方面(如成本等)的影響；環(huán)境宜居指標的室外環(huán)境包括場地生態(tài)與環(huán)境、光污染、環(huán)境噪聲、風環(huán)境和熱島效應(yīng)降低程度等，室內(nèi)環(huán)境包括室內(nèi)聲環(huán)境、光環(huán)境、濕熱環(huán)境、水質(zhì)及室內(nèi)空氣質(zhì)量等；社會效益指標的使用者健康改善主要指使用者心理健康改善及使用者的生產(chǎn)力與績效提高；功能指標體系未提及部分，參照國家現(xiàn)行相關(guān)標準的規(guī)定。

1.2 模型建立

基于直覺模糊理論的綠色建筑投資決策模型具體建模過程為：(1)建立指標兩兩比較的直覺模糊判斷矩陣；(2)進行一致性檢驗并輸出通過檢驗的直覺模糊判斷矩陣；(3)求取指標直覺模糊權(quán)重；(4)建立備選方案針對各指標兩兩比較的直覺模糊判斷矩陣；(5)進行一致性檢驗并輸出通過檢驗的直覺模糊判斷矩陣；(6)結(jié)合指標直覺模糊權(quán)重運算得到方案功能評價系數(shù)；(7)考慮資金的時間價值，計算全壽命周期成本年值，求得成本系數(shù)；(8)計算得到價值系數(shù)，進行投資決策方案比選決策。

1.2.1 確定功能指標權(quán)重

(1)構(gòu)造直覺模糊判斷矩陣

本文認為，除了指標對目標的影響度，指標重要程度還應(yīng)考慮指標可信度。指標可信度主要受指標的可操作性、敏感性和合理必要性等影響，在投資決策過程中，指標信息是否能夠獲得，針對不同備選方案指標是否存在明顯的區(qū)別和差異，以及指標存在本身是否必要合理都將影響指標的可信度，進而影響決策的準確性。針對指標可信度對權(quán)重進行修正可看作決策的容錯機制，一定程度上降低決策失誤帶來的風險。

(2)一致性檢驗

根據(jù)距離測度[22]，有一致性檢驗公式[23]：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(3)確定功能指標權(quán)重及耦合權(quán)重

依據(jù)通過一致性檢驗的矩陣，可求得權(quán)重wi(x)[23]：

(6)

構(gòu)成權(quán)重向量Wx=(wi(x))1×n(i=1,2,…,n;x=1或2)。

令ρ為W1在決策者心中的偏好，ρ∈(0,1)，依據(jù)直覺模糊數(shù)運算法則及相關(guān)性質(zhì)[22]，比較相關(guān)算子，依據(jù)IFWG算子建立權(quán)重耦合關(guān)系，突出單個數(shù)據(jù)的作用，使結(jié)果滿足一般直覺與決策者偏好(即A確定的權(quán)重應(yīng)該落在A1與A2確定的權(quán)重之間)：

(7)

（2）在完成上述步驟后，原始權(quán)益人會就信托管理事項與合作信托公司協(xié)商具體細節(jié)，將具備流動性的基礎(chǔ)資產(chǎn)移交至后者，再由后者設(shè)立具有特殊目的的載體并進行管理，達到在資本市場出售資產(chǎn)的目的，從而隔離風險。常見的SPV形態(tài)主要有公司、信托及有限合伙3種形式，在信托公司設(shè)立SPV前，必須對其具體形態(tài)進行確認，從實例看，信托形式居多。

1.2.2 確定功能評價系數(shù)

設(shè)有m個方案可供選擇，相關(guān)專家針對各指標對備選方案兩兩對比打分，得到綠色建筑投資決策備選方案的直覺模糊功能得分矩陣Ri=(rpq)m×m(p,q=1,2,…,m;i=1,2,…,n)，其中rpq=(μrpq，vrpq)，μrpq，vrpq指各方案對指標的相對滿足、不滿足，利用式(1)～(5)對得分矩陣進行一致性檢驗，針對每個得分矩陣利用式(6)求得方案k對指標i的直覺模糊得分fik。進一步求得方案k的直覺模糊功能得分Sk=(μSk，vSk)，其中μSk+vSk+πSk=1，πSk可省略，有[23]：

i=1,2,…,n，k=1,2,…,m

(8)

第k個方案的功能得分Hk為[24]：

(9)

進行歸一化，得到第k個方案的功能評價系數(shù)Fk：

(10)

1.2.3 確定成本系數(shù)

首先計算綠色建筑投資決策備選方案的全壽命周期成本。結(jié)合文獻[25]，本文綠色建筑全壽命周期成本LCC的計算公式為：

LCC=建設(shè)期成本+運營維護成本+

拆除成本-廢棄物回收收益

其中運維成本分為綠色建筑運營日常性支出和定期檢修，日常性支出逐年上升，在定期檢修后降低，呈周期性循環(huán)狀。簡化運維成本在一個循環(huán)周期內(nèi)為等比序列年金，并假定經(jīng)過定期檢修后綠色建筑能夠維持原有性能水平(即功能評價系數(shù)在運營期內(nèi)不發(fā)生變化)，考慮資金的時間價值和不同壽命周期投資決策備選方案的可比性，有全壽命周期成本年值(Annual Value of Life Cycle Cost，AVLCC)：

(11)

式中：t0為運營期；P0為建設(shè)期折算至運營期期初的所有費用；N為運營維護成本的一個循環(huán)周期時長；C1為循環(huán)周期第一年的日常性支出；q為日常性支出逐年遞增的比例；H為循環(huán)周期期末檢修、更新的成本；R為期末殘值回收；D為期末拆除成本；i為基準收益率。

此外，因處于投資決策階段，故投資決策成本可看作沉沒成本不予考慮。

進行歸一化，方案k(k=1,2,…,m)的成本系數(shù)可表示為：

(12)

1.2.4 確定價值系數(shù)與決策

方案k的價值系數(shù)為：

(13)

2 實例分析

青島某國有企業(yè)擬建新辦公樓項目，建筑用地面積約5200 m2，地上18層，地下2層，框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為6度，主要構(gòu)件耐火等級為一級，景觀綠化采用雪松、圓柏等適宜當?shù)貧夂虻闹参铮侠泶钆?，四季常綠，并對公眾開放。為積極響應(yīng)我國節(jié)能減排綜合工作方案，踐行綠色發(fā)展理念，擬建為綠色建筑，投資決策備選方案有如下三個：

方案一：容積率為3.71，墻體采用新型環(huán)保墻體材料的比例超過40%，綠地率為41.9%，希望成為該地地標性建筑，耐久性設(shè)計按100年計算，外墻立面采用不規(guī)則設(shè)計；設(shè)綠色屋頂、下凹式綠地，景觀步道鋪設(shè)透水路面并布置雨水收集系統(tǒng)，建筑內(nèi)部布置集中空調(diào)系統(tǒng)，改善室內(nèi)環(huán)境，設(shè)中水回收系統(tǒng)，運營管理采用智能化系統(tǒng)實時監(jiān)控建筑資源與能源消耗情況，垃圾分類并對部分垃圾進行預(yù)處理；方案有效利用非傳統(tǒng)水源，緩解城市熱島效應(yīng)及城市雨水徑流壓力，地標性建筑利于拉動周圍經(jīng)濟，同時園林式景觀布局有利于所在地人口戶外活動，方案有望申報“綠色建筑創(chuàng)新獎”。

方案二：容積率為3.48，綠地率為 47.3%，設(shè)計使用年限為100年，裝配式結(jié)構(gòu)，裝配率大于55%，并將開放建筑理論應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計中，采用綜合管網(wǎng)，主體結(jié)構(gòu)與管線分離；布置下凹式綠地，設(shè)中水回收系統(tǒng)；方案使用空間靈活可變，施工中環(huán)境污染問題得到有效控制，也利于建筑節(jié)能，緩解城市熱島效應(yīng)，一定程度上促進綠色建筑發(fā)展。

方案三：容積率為3.26，設(shè)計使用年限為100年，建筑外觀簡潔，體形系數(shù)小于0.2，綠地率為50.7%；設(shè)下凹式綠地、屋頂花園，采用智能照明、采暖空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)高效新風系統(tǒng)，有利于能源節(jié)約，制冷采暖用電小于55度/(年·m2)，利用分布式光伏發(fā)電技術(shù)，結(jié)合當?shù)貧夂?，基本能實現(xiàn)電力自給自足，通過設(shè)計，最大限度利用自然通風與自然采光等被動式技術(shù)，布設(shè)中水回收系統(tǒng)及雨水收集系統(tǒng)，并設(shè)相關(guān)設(shè)施對能耗、水耗進行有效監(jiān)管；依據(jù)此方案的擬建綠色建筑能耗與排放較低，對城市熱島效應(yīng)具有較好的緩解作用，方案建成有利于我國被動房技術(shù)與近零能耗建筑技術(shù)推廣。

2.1 確定功能評價系數(shù)

步驟一：指標權(quán)重確定。咨詢設(shè)計院、監(jiān)理公司、施工企業(yè)、主管部門和高校等綠色建筑領(lǐng)域相關(guān)專家，依據(jù)構(gòu)建的綠色建筑投資決策功能指標體系，將指標轉(zhuǎn)化為問題項，分別對指標進行兩兩比較和針對每個指標各方案進行兩兩比較，得到兩兩比較的結(jié)果，再分析匯總，整合結(jié)果得到依據(jù)指標對目標的影響度的直覺模糊判斷矩陣A1和依據(jù)指標可信度的直覺模糊判斷矩陣A2。

W1=[(0.2071,0.6191)(0.1768,0.6734)(0.1333,0.7319)(0.0827,0.8265)(0.1182,0.7564)]
W2=[(0.1472,0.5751)(0.0627,0.7724)(0.1738,0.5713)(0.1172,0.6412)(0.0710,0.6914)]
W=[(0.1807,0.6021)(0.1168,0.7173)(0.1482,0.6765)(0.0951,0.7680)(0.0964,0.7322)]

步驟二：功能評價系數(shù)確定。針對每個指標對綠色建筑投資決策備選方案進行兩兩比較，利用式(1)～(6)及式(8)進行一致性檢驗并得到各方案直覺模糊功能得分，見表2。

表2 綠色建筑投資決策備選方案直覺模糊功能得分

依據(jù)式(9)得到各方案的功能得分H1=0.3890，H2=0.3352，H3=0.3918，依據(jù)式(10)得到各方案的功能評價系數(shù)F1=0.3486，F(xiàn)2=0.3004，F(xiàn)3=0.3511。

2.2 確定成本系數(shù)

依據(jù)類似工程建設(shè)成本運營維護成本、拆除成本、廢棄物回收收益，對三個備選方案的成本進行估算，得到表3。

表3 備選方案成本數(shù)據(jù) 元/m2

通過分析類似工程成本曲線，取N=10年，并取循環(huán)周期內(nèi)日常性支出以10%遞增，即q=110%?？紤]到綠色建筑環(huán)境友好，可取較低折現(xiàn)率[26]，即未來的資金在現(xiàn)在看來價值高，設(shè)折現(xiàn)率i=8%。

依據(jù)備選方案全壽命周期成本相關(guān)數(shù)據(jù)，由式(11)可求得各方案全壽命周期成本年值A(chǔ)VLCC1=281.44元/m2，AVLCC2=263.25元/m2，AVLCC3=264.87元/m2，由式(12)可得成本系數(shù)C1=0.3476，C2=0.3252，C3=0.3272。

2.3 確定價值系數(shù)并決策

由VE公式(13)可知，各方案價值系數(shù)V1=1.0029，V2=0.8534，V3=1.0730。因為V3最大，所以方案三為最優(yōu)方案。

2.4 結(jié)果對比與分析

為驗證該模型決策結(jié)果，選擇基于FAHP的價值工程方法進行驗證。根據(jù)FAHP法，根據(jù)指標對目標的影響度和指標可信度求取指標權(quán)重，并進行權(quán)重耦合，求得指標權(quán)重w′1=0.310，w′2=0.190，w′3=0.270，w′4=0.135，w′5=0.095，由專家打分求得各方案得分，進而求得功能評價系數(shù)F′1=0.3590，F(xiàn)′2=0.2982，F(xiàn)′3=0.3428。因?qū)Ρ饶Ｐ偷某杀静蛔?，故直接使?.2中數(shù)據(jù)。本文模型和對比模型比較見表4。

表4 本文模型和對比模型數(shù)據(jù)對比

分析兩模型結(jié)果易知，方案一與方案三的價值系數(shù)均大于1，方案二價值系數(shù)均小于1，且方案三價值系數(shù)均最大，即方案三均為最優(yōu)方案，兩模型結(jié)論一致。

方案一的價值系數(shù)大于1，說明功能系數(shù)大于成本系數(shù)，投入能實現(xiàn)要求的功能，但分析該方案發(fā)現(xiàn)設(shè)有集中空調(diào)系統(tǒng)、中水回收系統(tǒng)、智能化運營系統(tǒng)等來達到節(jié)能減排目的，其前期投資大，運營成本高，較難通過使用階段節(jié)能減排回收，是現(xiàn)今較為常見的“過綠”現(xiàn)象；方案二設(shè)有綜合管網(wǎng)、下凹式綠地、中水回收系統(tǒng)增加了投資，但節(jié)能效果不明顯，導(dǎo)致功能系數(shù)低，價值系數(shù)小于1；方案三充分利用被動房技術(shù)，充分利用可再生能源，熱負荷和空氣密度均符合特定標準，人居舒適和保護環(huán)境的同時，成本亦較低，所以方案三最好。在進行方案比選時，兩方案的價值系數(shù)差距越大越能體現(xiàn)方案差別，從表4可知，本文模型比對比模型計算出的結(jié)果差異大，結(jié)果更顯著，優(yōu)于對比模型。

此外，由于本文模型基于直覺模糊理論確定權(quán)重并進行方案比選，考慮了指標及方案的優(yōu)勢、劣勢與不確定性，能夠更加精準地刻畫決策者在不確定條件下的偏好信息，亦表明本文模型較常用模型更符合實際情況。

3 結(jié) 論

綠色建筑是我國建筑市場的主流方向。綠色建筑投資決策涉及的技術(shù)、環(huán)境、社會與經(jīng)濟等因素具有較大不確定性，加之現(xiàn)有綠色建筑投資決策考慮環(huán)境、社會因素不全面等問題，研究不確定條件下綠色建筑投資決策，為投資決策主體提供全面客觀的投資決策方法順應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展趨勢和時代潮流。

基于可持續(xù)發(fā)展理念，從綠色建筑投資決策備選方案的安全耐久、生活便利、舒適宜居、資源節(jié)約及社會效益五個方面構(gòu)建功能指標體系。融合IFAHP與VE，形成IFVE法，建立基于直覺模糊理論的綠色建筑投資決策模型，考慮指標可操作性、敏感性等的影響，首先針對指標對目標的影響度和指標可信度建立直覺模糊判斷矩陣，經(jīng)一致性檢驗后計算得到初步的權(quán)重直覺模糊得分，利用IFWG算子建立一種突出單個數(shù)據(jù)作用且符合決策者偏好的直覺模糊權(quán)重耦合方法，得到耦合后的直覺模糊權(quán)重。之后針對各指標對備選方案兩兩比較求得方案對指標的直覺模糊得分，結(jié)合直覺模糊權(quán)重運算得到直覺模糊功能得分，進而得到功能評價系數(shù)。考慮資金的時間價值，利用全壽命周期成本年值成本系數(shù)，最終確定價值系數(shù)，進行方案比選決策。利用實例展示了投資決策過程并與FAHP進行了對比，應(yīng)用結(jié)果證明了本文構(gòu)建的綠色建筑投資決策指標體系與模型具有可行性、優(yōu)越性和適用性。

直覺模糊理論考慮隸屬度、非隸屬度和猶豫度，一定程度上解決了由于決策者猶豫或信息缺乏造成的決策偏差，能夠較為準確地在指標賦權(quán)與方案比較過程中提供相對精準的偏好信息，消除傳統(tǒng)方法中人為主觀因素干擾，提出的IFVE法在決策精度上具有較大優(yōu)勢，具有一定的參考價值。文章著重研究綠色建筑投資決策指標體系與不確定條件下的綠色建筑投資決策方法，未考慮低劣化對綠色建筑功能的影響，后續(xù)將對此進行深入研究。