基于全寿命周期的生态补贴政策研究
Abstract： The high cost of green roof is a major obstructive factor to promote green roof. According to practical experience abroad， use the form of government subsidies to resolve it， but it is yet to be resolved whether subsidy is adequacy， and can effectively promote the construction of green roofs. Based on life-cycle cost and benefits analysis of green roofs in Beijing， this article takes into account the time value of money and the effect of inflation， and uses the methods of economics to prove that Beijing's current subsidy policy is not sufficient and can not effectively promote the construction of green roofs. Meanwhile， it gives a reasonable and minimum subsidy.
Key words： green roofs；life-cycle；cost-benefit；government subsidy
中图分类号：F062.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0235-05
1 问题的提出
Michael Blackhurst（2010）[1]、Timothy Carter（2008）[2]和Karla Claus（2012）[3]从屋顶绿化的成本效益的角度，计算NPV（净现值），说明建造绿色屋顶是经济可行的。杨帆等（2008）[4]、杨恒等（2011）[5]及万亚辉等（2014）[6]从我国实际出发说明建造绿色屋顶是必须并且可行的。然而，屋顶绿化在推广过程中遇到很多问题。
技术问题分为两部分：一是屋顶绿化的结构层存在的问题，比如防水层、根阻层的设计以及蓄排水的处理；二是整个屋顶系统的问题，比如雨水径流、灌溉系统和屋面规划的处理。
资金问题方面与屋顶绿化的类型有关，按照德国的分类方法，屋顶绿化分为拓展型屋顶绿化、半密集型屋顶绿化和密集型屋顶绿化[7]。其中，拓展型屋顶绿化（Extensive green roof）又称作粗放型屋顶绿化，它是屋顶绿化中最简单也最广泛适用的一种形式，主要是它对屋顶的承重结构要求低，特别适合干旱气候地区，而且造价和养护成本都比较低。然而每年也需要一笔不菲的费用，见表1。
法律问题，主要指商品住宅的屋顶的产权的归属问题和相关强制性法律政策的制定问题。因此，需要相关法律支持屋顶绿化。我国的《物权法》规定，屋顶属于全体业主，需要经过全体业主的同意方可进行屋顶绿化，而建成后的屋顶使用权也是所有业主共享。如果有一小部分业主不同意，则屋顶绿化将无法进行。但是德国提出了专用使用权，即权利主体对建筑物的共有部分进行约定，由特定所有权人或者第三人享有排他的独占性使用权[8]。也就是经大家同意的单个业主可以独立建立并享用屋顶绿化，然而，我国没有相关的法律。我国在屋顶绿化推广上给出很多财政奖励政策，但却没有强制性的法律规定，造成推广上的苍白。
观念问题，许多人对屋顶绿化的认识存在误区，认为存在安全问题。
李剑锋（2010）[9]、杨健（2013）[10]、徐书剑（2015）[11]和曹爱星等（2011）[12]认为资金问题是主要障碍，所以私营业主没有积极性去主动修建绿色屋顶。何淼淼（2012）[13]在38页指出根据对北京市居民的问卷调查，认为昂贵的成本是人们不愿意采用绿色屋顶的主要原因之一。同时，他们认为，绿色屋顶属于城市绿化和公益事业，因此政府应分担部分成本。Karla Claus（2012）[3]通过比较政府和私人对建造屋顶绿化的积极性，发现屋顶绿化的补贴是大众需要的，并且补贴能有效地激励潜在的私人投资者建造屋顶绿化。
2 数据来源
本文对生态效益补贴政策的分析是通过北京市屋顶绿化的成本效益的分析实现的。由于北京市屋顶绿化的复杂性，所以需要对相关数据的来源进行说明。
2.1 基准收益率
基准收益率用作不同年份资金价值换算的折现率，是投资决策过程中用以衡量资金时间价值的重要参数，代表资金被占用应获得的最低收益率。本文成本效益的分析是站在私人业主的角度考虑，基准收益率无法准确取值，所以选取2%、4%、6%、8%四个数值来分析在不同收益率下，补贴对私人业主激励作用的大小。
2.2 物价增长率
由于维护成本和效益的价值指标不是固定不变的，未来一般都会增长。居民消费物价指数（CPI）的确定是按照跟居民生活息息相关的日用品和劳务价格，根据一定的数学统计方法计算的物价变动指标。在本文中，对CPI取算术平均值作为未来物价变化的预测值。1990～2015年的CPI如表2所示。 2016年开始，每年的物价增长率保持一样，即取CPI的算术平均值为2.04%。计算公式（1）如下：
ak=a1qk（1）
式中，a1表示建设初期的成本或效益的经济价值，即2015年的价格；
ak表示第（k-2015）年的物价实际水平，即货物的价格；
q=102.04%
2.3 其他
在分析北京市成本效益时所选用的屋顶绿化的建设成本数据是2012年《北京市屋顶绿化建设和养护质量要求及投资测算》中的数据，原因是成本效益的研究对象是北京市公共机构的新建建筑的屋顶绿化，而上述文件是针对北京市的公共机构建筑的屋顶绿化，其中的建设成本数据是推荐投资标准，所以选择上述文件的数据作为北京市屋顶绿化建设成本的分析数据。
2.4 相关的假设
2015年12月31日前建成的屋顶绿化项目，假定在其寿命期间的每一年的物价的增长率是固定不变的，即全文屋顶绿化项目全寿命周期内每年物价增长率均采用2.04%。
新建建筑的屋顶绿化项目的全寿命周期成本包括建造成本、维护成本和拆除成本。本课题研究的屋顶绿化的全寿命周期成本不包括拆除成本。
屋顶绿化的效益的价值评价采用的指标方法是数量指标与价值指标相乘的方法。假定每一年屋顶绿化的效益的测算工具和精度及取用标准一致，即屋顶绿化自建成起，每一年的可量化的效益的数量指标固定不变，均采用现阶段的数值。
3 北京市屋顶绿化的成本分析
考虑到简单式屋顶绿化的成本低、普及广和易于接受等优点，本节的屋顶绿化成本效益评价以简单式屋顶绿化为例，也就是常见的佛甲草草坪式屋顶绿化，因此，对于花园式屋顶绿化仅作简单分析。为了方便数据的获得和准确性，简单式屋顶绿化的绿化层采用常用的佛甲草草坪地被。
3.1 建设成本
北京市屋顶绿化分为简单式屋顶绿化和花园式屋顶绿化，具体概念不再详述。北京市屋顶绿化项目主要针对的是公共机构的新建建筑，因此，同一时期的旧房改造的屋顶绿化的项目不是本节研究的对象。所以，北京市屋顶绿化项目的建设成本包括前期建造费用和后期维护费用。
3.1.1 前期建造费用
简单式屋顶绿化与花园式屋顶绿化的建造成本不同体现在：栽培基质、绿化植被和施工工艺等，造成花园式屋顶绿化比简单式屋顶绿化要高得多。其中，简单式屋顶绿化的绿化层由于是不上人屋面，采用以草坪地被为主，适当增加观赏性花卉地被，所以单位造价是30～60元/m2。2012年北京市园林绿化局关于印发《北京市屋顶绿化建设和养护质量要求及投资测算》的通知中明确说明其中投资测算部分主要针对政府投资的公共机构建筑屋顶绿化建设工程，并给出推荐投资标准：简单式屋顶绿化工程费用为每平方米310元，养护费用为每平方米每年17.5元（养护水源为绿化用水）；花园式屋顶绿化工程费用为每平方米550元，养护费用为每平方米每年24元（养护水源为绿化用水）。
3.1.2 后期维护费用
由于简式屋顶绿化和花园式屋顶绿化构造不同，其养护费用存在一定差异。简式屋顶绿化的养护费用为14.5元/m2/年（水源为中水），20.75元/m2/年（水源为生活用水），17.5元/m2/年（水源为绿化用水）；花园式屋顶绿化养护的费用为21元/m2/年（水源为中水），27.25元/m2/年（水源为生活用水），24元/m2/年（水源为绿化用水）。根据北京市园林绿化局关于印发《北京市屋顶绿化建设和养护质量要求及投资测算》的通知中推荐投资标准的规定，简单式屋顶绿化和花园式屋顶绿化的后期养护费用均采用绿化用水的价格。
3.2 效益分析
屋顶绿化的效益主要是由直接经济效益、社会效益和生态效益三部分组成。本节的屋顶绿化是以草坪式的简单式屋顶绿化为例，因此不具有观赏性，不能带来收入，所以其直接经济效益主要体现在节约电能和避免屋顶翻新上。而北京市屋顶绿化的社会效益发挥的作用极小且不可量化，所以本节对北京市屋顶绿化的效益分析主要是经济效益和生态效益的评价分析。
3.2.1 生态效益指标的选取
屋顶绿化的生态效益主要体现在固碳释氧、减少温室气体CO2的排放、净化空气、涵养水源、避免屋顶翻新、节能减排以及降低噪音、创造生物栖息地、增加城市美学价值等。生态效益经济价值评价指标分为价格指标和生态效益数量指标。本文在选取生态效益经济价值评价指标时遵循以下原则：一是所选取的价值指标可以定量分析；二是价格指标和数量指标尽可能选取北京市屋顶绿化的相关数据；三是无法找到北京市屋顶绿化的相关实验数据时采用相似领域的数据或其他地区的数据替代；四是本文每项价值指标的选择与学者在屋顶绿化经济价值评价方面的研究文献中指标的选择相一致；五是所选指标或替代指标的数据来源于可靠的文献或实验测算。按照以上的原则确定的北京市屋顶绿化生态效益经济价值评价指标体系见表4所示。
如何把这些指标量化是评价屋顶绿化生态效益的关键，在阅读大量屋顶绿化生态效益的文献基础上，发现定量分析这些指标的方法，按照以上的原则和前人实验测得的数据以及相关的研究成果，最终可以对北京市屋顶绿化生态效益经济价值进行评价分析。
3.2.2 生态效益经济价值评价
①固碳释氧效益。
对于本文介绍的屋顶绿化项目，屋顶种植草坪式的佛甲草，所以需要分析佛甲草草坪的固碳释氧量。采用同化量法计算，则1hm2的屋顶用佛甲草进行绿化，则每天固定的二氧化碳量可达400kg，释放的氧气量可达290kg[16]，则每年每平方米固定二氧化碳量是14.6kg/m2，释放的氧气量是10.585kg。
参照《中国生物多样性国情研究报告》[17]确定碳税率，使用瑞典的碳税率150美元/t（C），将此碳税率换算为固定二氧化碳率为40.96美元/t，按2016年2月的汇率6.57，折合人民币为269.11元/t；工业制氧价格可参照《中国生物多样性国情研究报告》中工业生产氧气的价格400元/t（C）确定。 那么北京市草坪式屋顶绿化每年可以固定二氧化碳的经济价值约是3.93元/m2，释放氧气的经济价值是4.23元/m2。
②净化空气效益。
据统计[18]，北京市屋顶绿化年吸收SO2量约为3.1g/m2，北京市屋顶绿化的年滞尘量为150g/m2。
降尘的市场经济价格采用燃煤炉窑大气污染物排污收费标准的平均值0.56元/kg，根据北京市SO2排污费征收标准（1999年）1.20元/kg。[19]
所以北京市草坪式屋顶绿化年吸收有害气体的经济价值是0.0037元/m2，年降尘的经济价值是0.084元/m2。
③节能减排。
节电效益采用王德玲的广州市佛甲草屋顶绿化的数据，即全年佛甲草屋顶的节电效果为18000kJ/m2，换算后即为5kWh/m2。由于节能的作用，发电厂减少空气排放物。本文采用方眠[15]在计算时采用的碳排放的指标，计算得出广州市屋顶绿化的碳排放减量为7.05kg/m2。
本节研究的屋顶绿化针对的是公共机构，所以电价采用2015年北京市工业用电平均价格为0.81元/kWh，而碳税率是150美元/t。
根据以上信息，得出北京市草坪式屋顶绿化的节约电能的经济价值为4.05元/m2，碳排放减少的经济价值为1.90元/m2。
④涵养水源。
本节屋顶绿化的涵水量的效益用北京市园林绿地的涵水量效益替代，由于北京市园林绿地单位涵养水源量为0.027t[19]，所以北京市屋顶绿化涵水量的效益是0.027t/m2。
屋顶绿化涵养水源的作用体现在减少后期灌溉用水量以及间接的减少雨水进入污水管网，减轻城市内涝。根据2012年《北京市屋顶绿化建设和养护质量要求及投资测算》中的后期养护费中灌溉用水的费用为3.4元/t，根据北京市发改委公布的2015年北京市居民用水价格中污水处理费为1.36元/t。
经计算可得，北京市每年屋顶绿化涵养水源的经济价值是0.13元/m2。
综上可知，北京市简单式屋顶绿化每年获得生态效益的经济价值约是14.33元/m2。
3.2.3 经济效益的评价
①节约电能。
这部分的效益在生态效益的节能减排中已经计算过，此处不再赘述。
②避免屋顶翻新。
根据Mann （2002）[20]研究得出，标准的EPDM（三元乙丙橡胶）屋顶覆盖层的寿命大约是25年，然而，绿色屋顶覆盖层的预期寿命能持续两倍还要久，本节确定屋顶绿化的寿命为50年。对于新建项目而言，在设计使用年限内，建造屋顶绿化可以避免第25年的屋顶翻新费用。传统屋顶覆盖层的成本参照《北京市屋顶绿化建设和养护质量要求及投资测算》中附表一中SBS改性沥青防水卷材的工程造价，确定为65元/m2。
3.3 成本效益分析
北京市屋顶绿化的成本效益分析以简单式屋顶绿化为例，建设期始点是2015年，采用全寿命周期分析方法，屋顶绿化的寿命是50年，因此考虑资金的时间价值和未来消费者价格指数的影响。
3.3.1 数据的准备和计算
①假设。
考虑资金时间价值对屋顶绿化的成本和效益的影响，故假设2015年为计算始点O，2016年记为计算期的第1年，以此类推。采用全寿命周期的方法分析，所以总计算周期为屋顶绿化的寿命期50年。
②成本。
北京市2015年屋顶绿化的建设成本包括建造成本和维护成本。由上一节的分析可知，
北京市简单式屋顶绿化的前期建造成本是310元/m2，后期维护成本是17.5元/m2。2015年之后每年的维护成本的预测值用公式（1）计算得出，具体数值见表5。
③补贴。
北京市的补贴分为前期建造阶段的一次性补贴和后期维护时的长久补贴。其中一次性补贴的规定：2006年7月，北京市政府出资给予屋顶绿化建设部分50～100元/m2补助；后期维护成本补贴的标准如下：轻型绿色屋顶每年每平方米补助10元，重型绿色屋顶每年每平方米补助20元。本节成本效益分析中一次性补贴选择下限值50元/m2进行分析，长久性补贴采用每年每平方米10元的标准。补贴在2016年开始发放，则补贴的净现值为363.26（2%）、262.9（4%）、204.79（6%）、168.64（8%）。
④效益。
本节分析北京市屋顶绿化成本效益的目的是说明北京市现行的补贴政策是否对私人投资者有激励作用，进而证实现行的补贴政策不充分、不科学。所以，本节分别站在私人角度和公私合作角度分析屋顶绿化的经济价值，而对于私人来说，屋顶绿化的效益体现在节省电量和避免屋顶翻新成本两个方面，但是对于公私合作，其效益不仅包括上面的，还有生态效益方面。所以在表5中把节电效益、生态效益单独列出方便下面的计算分析。计算各效益指标在通货膨胀影响下每年的预测值，同时给出维护成本、节电效益和总的屋顶绿化生态效益的累计复利现值。
避免屋顶翻新成本包括原屋顶拆除成本和新铺设屋顶的成本，其计算过程如下：通过前面的分析可知，传统式屋顶铺设成本是65元/m2，原屋顶拆除成本为60元/m2。所以，总成本为125元/m2。考虑通货膨胀的影响，带入公式（2）得到第25年避免屋顶翻新成本约为207.10元，避免屋顶翻新成本的净现值NPV为：
NPV（i）=F（P/F，i，n）
NPV（2%）=F（P/F，2%，25）=126.23
NPV（4%）=F（P/F，4%，25）=77.69（2）
NPV（6%）=F（P/F，6%，25）=48.25
NPV（8%）=F（P/F，8%，25）=30.24 3.3.2 评价过程和结果
①私人的成本效益评价。
据此评价北京市屋顶绿化在现行补贴政策下对私人投资者的激励作用，站在私人角度计算的净现值结果见表6所示。
表6中的净现值均小于零，说明只考虑私人的经济效益不能在寿命期内收回成本，且补贴不能起到有效的激励作用，所以必须考虑屋顶绿化的生态效益的经济价值。
②公私合作的成本效益评价。
既然50元/m2一次性补贴和10元/m2/年长期补贴不能有效激励私人业主建造屋顶绿化，那么从经济学角度出发分析应该最低补贴多少才算合理有效？
NPV（2%）=723.73+126.23-310-883.76+363.26=-19.46
NPV（4%）=457.91+77.69-310-559.14+262.9=-70.64
NPV（6%）=314.39+48.25-310-383.75+204.79=-126.32
NPV（8%）=230.99+30.24-310-282.14+168.64=-162.27
（3）
据式（3）分析，当基准收益率为2%时，建设初期需要补贴额343.8元/m2，可以收回投资。当基准收益率≤4%时，现行的补贴标准不能满足最低净现值等于零的要求，补贴不充分。用经济学方法确定的最小的补贴值是343.8（2%）、333.54（4%）、331.11（6%）、330.91（8%）。
4 结语
屋顶绿化的推广性则是近几年研究的重点，并且依据西方国家的经验推广性的实施重点在于政府政策的制定和完善。通过进一步的文献阅读和分析，将研究点放在政府补贴政策上；二是从实证角度出发证实解决这一问题的必要性，以北京市为例分析北京市现行的补贴政策是否科学合理，分析时采用全寿命周期方法并考虑资金时间价值和通货膨胀的影响，最终得到现行补贴最低值不能满足实际需要，并从经济学角度给出不同基准收益率下的补贴。
