合同能源管理創(chuàng)新融資模式下的項目收益分配研究
——融入碳交易模式的分析

張蓓佳

(安徽大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230601)

合同能源管理創(chuàng)新融資模式下的項目收益分配研究
——融入碳交易模式的分析

張蓓佳

(安徽大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230601)

通過將碳交易模式融入到合同能源管理項目中，從而形成一種創(chuàng)新性的合同能源管理項目融資模式,應(yīng)用Shapley值方法分別研究了在該融資模式下的合同能源管理項目四個參與方：節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位、金融機構(gòu)和碳排放權(quán)需求方的收益分配問題。研究結(jié)果表明：各參與方之間的合作會使得合作聯(lián)盟的收益增加，同時各參與方均可從合作聯(lián)盟中獲得各自收益水平的增加，這樣既可以保持收益分配的公平合理性，又可以保證各參與方有足夠的積極性來推動和繼續(xù)保持這種合作，維持了合作聯(lián)盟的穩(wěn)定性。

合同能源管理項目；收益分配；Shapley值；碳交易

一、引言

合同能源管理是指專業(yè)化的節(jié)能服務(wù)企業(yè)與用能單位簽訂節(jié)能服務(wù)合同，為其節(jié)能改造項目提供約定的服務(wù)，用能單位以該項目產(chǎn)生的節(jié)能效益向節(jié)能服務(wù)企業(yè)支付服務(wù)費用的一種商業(yè)運作模式。這種模式起源于發(fā)達國家，能夠緩解能源短缺和環(huán)境惡化的趨勢，因此在世界范圍內(nèi)得以廣泛傳播。我國自1998年藉由世界銀行、全球環(huán)境基金、中國節(jié)能促進項目引入合同能源管理，自此節(jié)能服務(wù)企業(yè)得到了較快的發(fā)展，迄今為止已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。目前，在我國合同能源管理項目的實施過程中，一種由節(jié)能服務(wù)企業(yè)負(fù)責(zé)進行項目融資，而項目所產(chǎn)生的節(jié)能效益由用能單位和節(jié)能服務(wù)企業(yè)來分享的節(jié)能效益分享模式被廣泛的采用，其應(yīng)用占比高達47%。采用這種模式的優(yōu)勢在于可以降低項目的實施門檻，提高用能單位節(jié)能的積極性，但是這種模式也存在融資難的問題，由于我國大部分節(jié)能服務(wù)企業(yè)屬于民營企業(yè)，本身規(guī)模并不大，信用度也比較低，因此很難從傳統(tǒng)的融資渠道，例如通過商業(yè)銀行貸款，得到項目融資。根據(jù)中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會與產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作委員會發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，目前我國現(xiàn)有的節(jié)能服務(wù)企業(yè)的對合同能源管理項目的投入仍以自有資金為主，占全部投資的65.2%；其次才是銀行貸款，僅占28.1%。但是節(jié)能服務(wù)企業(yè)光靠自有資金恐怕很難滿足企業(yè)的發(fā)展需求，因此在傳統(tǒng)融資渠道之外，為節(jié)能效益分享型合同能源管理項目探索新的融資模式就顯得尤為必要。

2005年2月，《京都協(xié)議書》正式生效后，碳交易在國際上發(fā)展迅速，得到越來越多的重視，有人稱之為繼蒸汽機、石油和信息革命之后的第四次產(chǎn)業(yè)革命[1]。所謂碳交易是指買賣雙方通過購買合同或碳減排購買協(xié)議，進行溫室氣體排放權(quán)的交易，其基本原理是購買方向出讓方購買溫室氣體的減排額，再將購得的減排額用于緩解溫室效應(yīng)，實現(xiàn)減排的目標(biāo)。在指定的6種溫室氣體中，碳化合物占到了很大的比例，其中二氧化碳和甲烷占到了一半以上，因此國際上也將碳交易的對象定為碳的減排額。而合同能源管理項目實施的目的在于為用能單位節(jié)能，節(jié)能必然會帶來減排的效果，根據(jù)專家統(tǒng)計，每節(jié)約1度電就相應(yīng)節(jié)約了0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于減排了0.997千克二氧化碳，即減排了0.272千克的碳。既然合同能源管理項目中所節(jié)約的能源能夠帶來減排的作用，相當(dāng)于為用能單位增加了額外的碳減排額，那么這部分減排額就可以用來交易，而交易所得的收益就可以用于合同能源管理項目。由此可見把碳交易機制融入合同能源管理項目，從而形成一種創(chuàng)新性的融資模式是具有一定的可行性的。

二、文獻綜述

國外對于合同能源管理的研究要早于國內(nèi)，因此這方面的研究成果有很多，主要體現(xiàn)在兩個方面：(1)合同能源管理項目實施對社會經(jīng)濟的影響。Patari和Sinkkonen用兩輪德爾菲法研究了芬蘭的節(jié)能服務(wù)企業(yè)對于合同能源管理項目的應(yīng)用，并確定了合同能源管理項目能夠為整個國家所帶來的經(jīng)濟效益[2]。Zhang等用一個包含節(jié)能項目改造和新建工程的案例來說明合同能源管理項目的成本與收入，證明了項目的實施能夠為項目參與者和整個社會帶來經(jīng)濟及環(huán)境績效[3]。(2)合同能源管理中出現(xiàn)的問題研究。Deng等用決策模型決策出合同能源管理項目的最優(yōu)實施期限，該期限可以平衡節(jié)能服務(wù)企業(yè)的招投標(biāo)競爭力和潛在的收入損失[4]。Li用模糊綜合評價方法評估出合同能源管理項目在中國的鋼鐵、化學(xué)、建筑、電力和能源五個領(lǐng)域的融資瓶頸，并討論了存在于這些領(lǐng)域的融資限制因素[5]。同樣的，國外對于碳交易方面的研究成果也比較豐富，集中體現(xiàn)在以下三個研究方向上：(1)引入碳交易對社會經(jīng)濟的影響。Narayan和Sharma探索了2005年引入的歐洲碳排放交易計劃對國家社會經(jīng)濟所帶來的影響，包括碳排放量的降低以及國家環(huán)保財政收入的增加[6]。(2)各國碳交易機制的探索。Tang等基于多代理模型研究了不同的碳交易機制設(shè)計所帶來的影響，以求找到最適合中國的碳交易機制[7]。Gambhir等指出了印度在2050年之前想要解決環(huán)境惡化和經(jīng)濟增長之間的矛盾就必須引入碳交易機制，并通過能源系統(tǒng)模型模擬了幾種碳交易機制的應(yīng)用過程，得出CDM機制是最適合印度發(fā)展的模式[8]。(3)碳交易和碳稅機制之間的比較。Zakeri等測試了在碳交易和碳稅兩種模式下的企業(yè)供應(yīng)鏈表現(xiàn)，得出碳交易模式下企業(yè)供應(yīng)鏈中碳排放量的減少與成本的上升之間存在非線性的關(guān)系，而碳稅模式中這個關(guān)系可以找到線性規(guī)律[9]。

但是縱觀國外關(guān)于合同能源管理和碳交易的研究，發(fā)現(xiàn)還鮮有將碳交易模式與合同能源管理項目相結(jié)合并形成一種新的融資模式的研究。近年來，倒是國內(nèi)陸續(xù)有學(xué)者將目光投向了該領(lǐng)域。張巖設(shè)計了融入碳減排交易的合同能源管理項目融資模式，并利用實物期權(quán)定價方法對排放權(quán)進行了估價[10]。尚天成等提出了基于節(jié)余排放配額碳交易下的合同能源管理項目融資模式，并指出該模式的限制條件和應(yīng)用建議[11]。郭廣濤等估計了西部節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Σ⑻岢鲩_展西部碳交易市場試點可以支持節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議[12]。可以看出在該領(lǐng)域國內(nèi)僅有的三篇文獻中有兩篇是針對融資模式構(gòu)建的研究，另外一篇也僅提出了可以引入碳交易市場發(fā)展節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的思想，并未做深入的探討和研究。當(dāng)前對于這種全新融資模式的理論研究尚不成熟，對于該融資模式下將會出現(xiàn)的收益分配問題更是沒有涉獵。

鑒于此，本文就在汲取國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上研究了融入碳交易模式的合同能源管理項目收益分配問題，一方面可以豐富對于該創(chuàng)新性融資模式的理論研究成果，為后來的研究人員提供研究方向，起到拋磚引玉的作用；另一方面也可以用理論來指導(dǎo)實踐，為將來實踐工作中可能出現(xiàn)的收益分配問題提出理論上的解答。

三、Shapley值法在融入碳交易模式的合同能源管理項目收益分配過程中的應(yīng)用

Shapley值法是Shapley在1953年提出的一種合作博弈解的經(jīng)典方法。所謂合作博弈就是參與方通過合作共同取得盡可能大的利益的競爭決策過程，主要研究參與方達成合作時如何分配合作所得的收益。融入碳交易模式的合同能源管理項目包含了若干個參與方，它們共同合作，為取得更多的利益而做出努力，分擔(dān)風(fēng)險，它們之間的關(guān)系也可以看作是一個合作博弈的過程。同時相對于其他研究收益分配的方法，例如納什討價還價模型、核仁法及核心法等等，Shapely值法還具有運算簡單性和結(jié)果唯一性的特點，因此本文就采用Shapley值法來研究融入碳交易模式的合同能源管理項目收益分配問題。

(一)Shapley值法

設(shè)集合I={1,2,…，n}， 如果對于I的任何一個子集S都對應(yīng)著一個實值函數(shù)V(S)，滿足：

V(φ)=0(φ表示空集)

(1)

V(S1∪S2)≥V(S1)+V(S2),S1∩S2=φ

(2)

則稱[I,V]為n人合作對策，V為定義在I上的特征函數(shù)，V(S)為合作聯(lián)盟的收益， 并且聯(lián)盟人數(shù)增多時， 整個聯(lián)盟所獲得的收益不會減少。

用xi表示I中的成員i從合作的最大收益V(I)中應(yīng)得的一份收益， 合作收益的分配用x=(x1,x2,…,xn)表示， 顯然該合作成功需要滿足以下條件：

(3)

xi≥V(i),i=1，2，…,n

(4)

其中V(i)表示個體i不與其他個體合作時所取得的收益， 而V(I)則表示所有個體合作時的最大收益。

Shapley值由特征函數(shù)V決定， 記為xi(V)， 則有：

xi(V)=∑S∈SiW(|S|)[V(S)-V(Si)],i=1,2,…,n

(5)

(6)

其中Si是I中包含i的所有子集， |S|是子集S中參與合作的個體的數(shù)量，W(|S|)是加權(quán)因子。V(S)表示包含了個體i的子集S取得的收益，V(Si)是子集S中除去個體i所得到的收益[13]。

(二)融入碳交易模式的合同能源管理項目運作模式

一般來說，在傳統(tǒng)融資模式，也就是節(jié)能效益分享型模式下的合同能源管理項目的參與方有三個，分別是節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位和金融機構(gòu)。節(jié)能服務(wù)企業(yè)與用能單位簽訂合同能源管理項目合同，在合同期內(nèi)向用能單位提供節(jié)能改造服務(wù)；在項目建設(shè)完成后，用能單位在一定的效益分享期內(nèi)，依照合同事先約定的比例與節(jié)能服務(wù)企業(yè)共同分享項目所產(chǎn)生的節(jié)能效益；同時在節(jié)能工程改造過程中所產(chǎn)生的項目相關(guān)投入由節(jié)能服務(wù)企業(yè)通過向金融機構(gòu)融資來支付，在貸款期滿之后，再由節(jié)能服務(wù)企業(yè)負(fù)責(zé)償還貸款。這就是傳統(tǒng)融資模式下合同能源管理項目運作模式，在圖1中也得到了體現(xiàn)。而融入了碳交易模式之后，合同能源管理項目的參與方有所改變，存在于傳統(tǒng)融資模式中的金融機構(gòu)被碳排放權(quán)需求方所取代。從圖1中可以看出，融入碳交易模式與基于傳統(tǒng)融資模式下的合同能源管理項目運作模式在節(jié)能服務(wù)企業(yè)提供節(jié)能改造服務(wù)以及與用能單位之間按比例分享節(jié)能收益方面是相同的，不同之處在于節(jié)能服務(wù)企業(yè)的融資對象變成了碳排放權(quán)需求方，節(jié)能服務(wù)企業(yè)通過向碳排放權(quán)需求方出售一定數(shù)量的碳排放權(quán)獲取排放權(quán)交易款，并將所得的交易款用于合同能源管理項目，出于對碳排放權(quán)的需求，從需求方那里獲得資金比從傳統(tǒng)金融機構(gòu)融資要更容易。

圖1 基于傳統(tǒng)融資模式及融入碳交易模式的合同能源管理項目運作模式

當(dāng)然這一全新運作模式的順利實現(xiàn)，需要滿足兩個基本假設(shè)條件：首先，碳排放權(quán)需求方和用能單位要處于同一強制性的基于碳排放權(quán)的交易體系中，同時碳排放權(quán)交易的價值要高于排放權(quán)交易本身的成本，這樣才能保證合同能源管理項目所節(jié)余的碳排放權(quán)對于雙方來說是有交易價值的[14]。其次，碳排放權(quán)的所有權(quán)歸屬于用能單位，用能單位可以委托與其合作的節(jié)能服務(wù)企業(yè)代為進行碳排放權(quán)的交易，這樣做的優(yōu)勢在于節(jié)能服務(wù)企業(yè)可以直接獲得交易款并用于合同能源管理項目，保證了其資金運用的自主性。

(三)基于Shapley值法的融入碳交易模式的合同能源管理項目收益分配方案

根據(jù)對融入碳交易模式的合同能源管理項目運作模式的分析，可以將節(jié)能服務(wù)企業(yè)C，用能單位E和碳排放權(quán)需求方N看作一個合作對策[I，V]，其中I={C,E,N}， 特征函數(shù)V(S)為節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位和碳排放權(quán)需求方三者組成的不同聯(lián)盟所對應(yīng)的收益。

1.當(dāng)子集=S(C)時，表示節(jié)能服務(wù)企業(yè)不與用能單位以及碳排放權(quán)需求方合作，希望利用自有資金和技術(shù)來完成項目，但是用能單位是合同能源管理項目的委托方，缺少了它的參與，項目也不會存在，因此在這種情況下節(jié)能服務(wù)企業(yè)的收益V(C)=0。

2.當(dāng)子集=S(E)時，表示用能單位不與節(jié)能服務(wù)企業(yè)以及碳排放權(quán)需求方合作，它不選擇合同能源管理模式，同時不向其他機構(gòu)融資，而希望依靠自身的財力和技術(shù)獨立完成節(jié)能改造，在這種情況下用能單位的收益記為V(E)。

3.當(dāng)子集=S(N)時，表示碳排放權(quán)需求方希望獨立完成項目，但是缺少了用能單位的參與，項目也就不復(fù)存在，因此在這種情況下碳排放需求方的收益V(N)=0。

4.當(dāng)子集=S(C,E)時，表示節(jié)能服務(wù)企業(yè)與用能單位希望結(jié)成合作聯(lián)盟，依靠各自的自有資源，共同完成合同能源管理項目，此時二者合作的收益記為V(C,E)。

5.當(dāng)子集=S(C,N)時，表示節(jié)能服務(wù)企業(yè)與碳排放權(quán)需求方合作希望能夠完成項目，但是此時缺少了用能單位的參與合作，項目沒有委托方，因此也不存在這樣的項目。在這種情況下，二者合作的收益V(C,N)=0。

6.當(dāng)子集=S(E,N)時，表示用能單位與碳排放權(quán)需求方合作，用能單位直接和碳排放權(quán)需求方就結(jié)余的碳排放交易權(quán)進行交易，解決節(jié)能改造項目的資金問題，此時二者合作的收益記為V(E,N)。

7.當(dāng)子集=S(C,E,N)時，表示節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位和碳排放權(quán)需求方均參與到合作聯(lián)盟中去，即三者愿意通過相互合作來完成合同能源管理項目，三者之間的合作模式在(二)節(jié)中已表述清楚。此時三者合作的收益為V(C，E，N)。

根據(jù)Shapley值法和以上對特征函數(shù)的分析，得到融入碳交易模式的合同能源管理項目的收益分配方案如下所示：

(1)首先計算節(jié)能服務(wù)企業(yè)所得到的收益分配，如表1所示。

表1 節(jié)能服務(wù)企業(yè)收益分配表

S中的元素CC,EC,NC,E,NV(S)0V(C,E)0V(C,E,N)V(SC)0V(E)0V(E,N)V(S)-V(SC)0V(C,E)-V(E)0V(C,E,N)-V(E,N)|S|1223W(|S|)1/31/61/61/3W(|S|)[V(S)-V(SC)]0[V(C,E)-V(E)]/60[V(C,E,N)-V(E,N)]/3

由表1和Shapley值公式可知節(jié)能服務(wù)企業(yè)的Shapley值為：

xC(V)=∑C∈SW(|S|)[V(S)-V(SC)]

=[V(C,E)-V(E)]/6+[V(C,E,N)-V(E,N)]/3

(7)

(2)然后計算用能單位E所得到的收益分配，如表2所示。

由表2和Shapley值公式可知用能單位的Shapley值為：

xE(V)=∑E∈SW(|S|)[V(S)-V(SE)]

=V(E)/3+V(C,E)/6+V(E,N)/6+V(C,E,N)/3

(8)

(3)最后計算碳排放權(quán)需求方N所得到的收益分配，如表3所示。

由表3和Shapley值公式可知碳排放權(quán)需求方的Shapley值為：

xN(V)=∑N∈SW(|S|)[V(S)-V(SN)]

=[V(E,N)-V(E)]/6+[V(C,E,N)-V(C,E)]/3

(9)

表2 用能單位收益分配表

S中的元素CC,EE,NC,E,NV(S)V(E)V(C,E)V(E,N)V(C,E,N)V(SC)0000V(S)-V(SE)V(E)V(C,E)V(E,N)V(C,E,N)|S|1223W(|S|)1/31/61/61/3W(|S|)[V(S)-V(SE)]0V(C,E)/6V(E,N)/6V(C,E,N)/3

表3 碳排放權(quán)需求方收益分配表

S中的元素NC,NE,NC,E,NV(S)00V(E,N)V(C,E,N)V(SN)00V(E)V(C,E)V(S)-V(SN)00V(E,N)-V(E)V(C,E,N)-V(C,E)|S|1223W(|S|)1/31/61/61/3W(|S|)[V(S)-V(SN)]00[V(E,N)-V(E)]/6[V(C,E,N)-V(C,E)]/3

四、算例分析

為了更加直觀地描述融入碳交易模式下的合同能源管理項目中節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位和碳排放權(quán)需求方之間的收益分配方案，本節(jié)將通過一個算例來加以說明。

假設(shè)V(E)=100，V(C,E)=150，V(E,N)=120，V(C,E,N)=200， 將數(shù)值分別代入(7)、(8)和(9)三式中去，得到：

xC(V)=(150-100)/6+(200-120)/3=35

xE(V)=100/3+15-/6+120/6+200/3=145

xN(V)=(120-100)/6+(200-150)/3=20

將算例的結(jié)果體現(xiàn)在表4中，從中可以看出：(1)節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位以及碳排放權(quán)需求方之間的合作使得整個合作聯(lián)盟的收益大幅增長，比三者不參與合作的收益之和要高100，增加比率達到100%。(2)應(yīng)用Shapley值對收益進行分配之后，三個合作參與方的收益比不參與合作時的收益均有增加，節(jié)能服務(wù)企業(yè)的收益增加了35，用能單位的收益增加了45，碳排放權(quán)需求方的收益增加了20。

表4 節(jié)能服務(wù)企業(yè)、用能單位和碳排放權(quán)需求方參與前后收益比較

項目參與方不參與合作參與合作收益變動節(jié)能服務(wù)企業(yè)03535用能單位10014545碳排放權(quán)需求方02020合計100200100

五、結(jié)論及展望

本文用Shapley值法研究了融入碳交易模式的合同能源管理項目收益分配問題，給出各項目參與方的收益分配方案，并通過具體的算例得出結(jié)論：各參與方之間的合作會使得合作聯(lián)盟的收益增加，同時各參與方均可從合作聯(lián)盟中獲得各自收益水平的增加，這樣既可以保持收益分配的公平合理性，又可以保證各參與方有足夠的積極性來推動和繼續(xù)保持這種合作，維持了合作聯(lián)盟的穩(wěn)定性。與以往的研究相比，本文為融入碳交易模式的合同能源管理項目各參與方的收益分配問題作出理論上的解答，同時還可以為將來的實踐工作提供分配依據(jù)，具有理論和實踐上的雙重意義。

但是，用Shapley值方法進行收益分配也存在一定的缺陷，它在分配時并沒有考慮各參與方在合作中要分?jǐn)偟娘L(fēng)險[15]。因此在今后的研究中有必要將各參與方所需承擔(dān)的各種風(fēng)險考慮進來，對該方法進行修正，以設(shè)計出一套更加科學(xué)合理的收益分配方案。

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(責(zé)任編輯 周吉光)

A Research on Income Allocation of EPC Project under an Innovative Financing Mode—on the Analysis of the Integration of Carbon Trading Mode

ZHANG Bei-jia

(Anhui University,Hefei,Anhui 230601)

By introducing carbon trading financing mode to EPC project,a new financing mode of EPC project has formed. The income allocation issue has been studied under this mode by using Shapely value method. The research results show that cooperation among four parties involved which are energy saving companies,energy units,financial institutions and demand side of carbon emissions,will make the alliance to increase revenue,in the meanwhile,the parties involved can get their income levels increase from alliance. It can not only keep the fairness of the distribution of income,but also ensure that the participants have enough enthusiasm to promote and continued to maintain this cooperation,and the stability of the cooperative alliance.

energy performance contracting project; income allocation; Shapley value; carbon trading

10.13937/j.cnki.sjzjjxyxb.2015.06.009

2015-08-13

http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13937/j.cnki.sjzjjxyxb.2015.06.009.html

時間：2015-12-20 15：30

國家自然科學(xué)基金項目(71401001)；安徽省哲學(xué)社科項目(AHSKQ2014D96)；安徽大學(xué)博士科研啟動資金項目(J10113190111)。

張蓓佳(1984—)，女，安徽淮南人，管理學(xué)博士，安徽大學(xué)管理學(xué)院講師，主要研究方向：能源經(jīng)濟管理。

F270

A

1007-6875(2015)06-0052-06