近年来,随着人们生活水平的提高,环境问题日益突出,水资源污染情况严重。中央及地方出台了一系列法律与政策,推动污水处理行业快速发展,国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)、《城镇排水与污水处理条例》指出了污水处理设施建设的必要性与迫切性,《中共中央国务院关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》也指出了全面推行以农村垃圾污水治理、厕所革命和村容村貌提升为重点的农村人居环境整治。PPP模式是污水处理项目的主要实施方式之一,我国出台了相关政策促进PPP模式在污水处理项目中的应用,如:《关于政府参与的污水、垃圾处理项目全面实施PPP模式的通知》(财建〔2017〕455号)污水处理PPP项目的回报机制多数为政府付费,但计费方式多种多样,影响计费方式选择的因素众多。因此,分析各影响因素对计费方式选择的作用,选择与项目相适应的计费方式,对于污水处理PPP项目的顺利实施至关重要。

目前,污水处理领域的基本计费方式主要有按量付费、可用性付费+运营绩效付费两种,同时衍生出了按量付费+保底水量、阶梯按量付费、可用性付费+按量付费等针对项目具体情况的计费方式。

按量付费模式将项目的收益与污水处理厂实际处理污水量直接联系,政府按实际处理的污水量结合污水处理单价支付污水处理费,计算方式见式(1)。

M=A×Q-S(1)

式中:M为污水处理费;A为污水处理单价;Q为污水处理量;S为绩效考核扣减金额。

污水处理项目可约定保底水量或最低处理水量,以保障社会资本能正常收回成本,将实际处理量与保底水量对比之后计算污水处理费,计算方式见式(2)。

式中:M为污水处理费;A为污水处理单价;Q为污水处理量;P为保底水量;S为绩效考核扣减金额。

阶梯按量付费模式是在按量付费基础上,设计不同污水处理量区间对应的不同污水处理单价,以项目对应的阶梯污水处理单价进行计费,计算方式见式(3)。

式中:M为污水处理费;Q为污水处理量;Q₁、Q₂、Q₃为根据项目规模设计的阶梯水量;A₁、A₂、A₃为Q₁、Q₂、Q₃所对应的污水处理单价;S为绩效考核扣减金额。

测算方法包括《政府和社会资本合作项目财政承受能力论证指引》(财金〔2015〕21号)规定公式和依据平滑财政支出原则所提出等额可用性付费公式,目前多采用等额可用性付费公式,计算方式见式(4)。

式中:M为污水处理费;B为全部建设成本;i为建设成本收益率;W为年度运营成本;a为运营成本合理利润率;S为绩效考核扣减金额。

在可用性付费计算的基础上,将运营服务费使用按量付费的方式进行计算,计算方式见式(5)。

式中:M为污水处理费;B为全部建设成本;i为建设成本收益率;C为污水处理单价(只考虑运营服务费用);Q为实际污水处理量;S为绩效考核扣减金额。

污水处理PPP项目中影响计费方式选择的因素有很多,结合实际项目中影响因素对计费方式的影响程度,确定主要影响因素为污水处理规模、污水处理方式、水量计量难易程度、水量波动程度、风险分配等五种。采用层次分析法来确定计费方式选择的优先程度,根据专家意见形成各影响因素对应的判断矩阵,通过计算得出计费方式的优先度排序,并通过一致性检验。

根据污水处理PPP项目计费方式的分类,选择上文中提到的五种计费方式组成计费方式选择集合,即U={u₁,u₂,u₃,u₄,u₅},u₁为按量付费方式,u₂为按量付费+保底水量方式,u₃为阶梯按量付费方式,u₄为可用性付费+运营绩效付费方式,u₅为可用性付费+按量付费方式。构造优先度判断矩阵,通过计算各判断矩阵的特征值与特征向量,进行一致性检验,分析各影响因素作用下计费方式选择的优先度。

以影响因素A的变化作为研究目标,u_i、u_j表示计费方式,u_i∈U,u_j∈U。u_ij表示计费方式u_i对计费方式u_j的相对优先性的数值。采用1-9标度法,构造出判断矩阵A=[u_ij]_n×n,判断矩阵的标度及其含义如表1所示。

根据A-U判断矩阵,求出矩阵最大特征值λ_max及对应的特征向量。对计算求得的特征向量进行归一化处理,所得的特征向量即为各计费方式的优先度排序。计算特征值与特征向量的方法有很多种,本文采用方根法:

①计算出判断矩阵每一行元素的乘积M_i,

M_i=u_ij,(i,j=1,2,…,n)

②计算M_i的n次方根

③对向量作归一化处理,即

则W_i=(W₁,W₂,…,W_n)^T即为所求的特征向量。

④计算判断矩阵的最大特征值λ_max

为检验上述计算得到特征向量所表示的计费方式选择优先度是否分配合理,我们需要对判断矩阵进行一致性检验,检验公式如下:

CR=CI/RI

其中,CR为判断矩阵的随机一致性比率,CI为判断矩阵一致性指标,按下式计算

RI为判断矩阵的平均随机一致性指标。对于1～9阶判断矩阵,RI值如表2所示。

故当CR<0.10时,说明判断矩阵具有较强的一致性,故优先度选择合理。否则需要重新调整形成新的判断矩阵,直到通过一致性检验。

对各影响因素作用下的计费方式根据优先程度进行对比。通过专家访谈法、问卷调查法进行数据分析与排查,根据本文2.1中方法,形成判断矩阵,确定各影响因素作用下计费方式优先度。

污水处理规模对计费方式的影响主要体现在污水处理规模效应对单价的影响,进而影响计费方式的选择。污水处理规模较大时,根据计费方式优先程度,形成判断矩阵A₁。

经计算={0.49,0.14,0.25,0.03,0.09},由此可知,污水处理规模较大时按量付费方式选择优先度为49%,按量付费+保底水量方式选择优先度为14%,阶梯按量付费方式选择优先度为25%,可用性付费+运营绩效付费方式选择优先度为3%,可用性付费+按量付费方式选择优先度为9%,根据计算结果得出污水处理规模影响下计费方式优先度如表3所示。λ_1max=5.34,CR₁=0.076<0.10通过一致性检验,优先度选择合理。

污水处理规模越大,污水处理厂规模效应越明显,单位水量的处理成本降低,使得水价降低到合理的范围内。所以当污水处理规模较大时,偏向于采用按量付费的方式。污水处理规模较小时,单位水量的处理成本较大,以成本与利润为计算依据进行计算,偏于采用可用性付费+运营绩效付费的计费方式,降低了社会资本的投资风险,保障项目顺利实施。

污水处理方式主要由集中处理方式、分散式处理方式、以及两种方式结合的混合处理方式。城市污水处理项目多采用集中处理方式,农村污水处理多采用分散式处理方式。污水方式偏于集中时,根据计费方式优先程度,形成判断矩阵A₂。

经计算={0.46,0.16,0.25,0.04,0.09},由此可知污水方式偏于集中时,按量付费方式选择优先度为46%,按量付费+保底水量方式选择优先度为16%,阶梯按量付费方式选择优先度为25%,可用性付费+运营绩效付费方式选择优先度为4%,可用性付费+按量付费方式选择优先度为9%,根据计算结果得出污水处理方式影响下计费方式优先度如表4所示。λ_2max=5.27,CR₂=0.062<0.10通过一致性检验,优先度选择合理。

对于集中处理方式,偏于采用按量付费的方式进行计费,水量计量较为方便,并且具有较强的操作性,同时可以激励社会资本改进工艺,降低成本,提高效益;污水处理方式偏向于分散处理,水量计量难度随之增加,在存在多个污水处理设施时,若采用按量付费方式,污水处理单价的制定会由于污水处理设施的不同而不同,无论采用同一单价还是采用不同单价,都可能导致社会资本逐利,将运营偏向于更具有效益的污水处理设施。以成本+利润的方式进行测算,解决了监管困难的问题,并且简化了政府支付费用的计算过程。

不同的污水处理项目,污水的收集方式与输送方式可能会有所不同,这对于水量的计量难易程度有较大影响。水量计量偏于简单、准确时,根据计费方式优先程度,形成判断矩阵A₃。

经计算={0.51,0.13,0.26,0.04,0.06},由此可知水量计量简单、准确时,按量付费方式选择优先度为51%,按量付费+保底水量方式选择优先度为13%,阶梯按量付费方式选择优先度为26%,可用性付费+运营绩效付费方式选择优先度为4%,可用性付费+按量付费方式选择优先度为6%,根据计算结果得出水量计量难易程度影响下计费方式优先度如表5所示。λ_3max=5.24,CR₃=0.053<0.10通过一致性检验,优先度选择合理。

当污水计量简单、准确度高时,采用按量付费方式能准确计算社会资本投资与单位水价之间的关系,并且在执行过程中,能够保障社会资本获得合理收益。水量计量较为复杂时,以成本+利润的方式进行测算,避开水量计量与付费之间的关系,以社会资本收回成本以及获得合理收益为原则,满足社会资本对于投资回报的要求,避免复杂计量过程造成的成本增加,保障双方利益。

污水处理项目可能受地区与季节影响,不同时期水量波动程度较大,进而影响计费方式的选择。水量波动程度较大时,据计费方式优先程度,形成判断矩阵A₄。

经计算={0.03,0.07,0.26,0.51,0.13},由此可知水量波动程度偏高时,按量付费方式选择优先度为3%,按量付费+保底水量方式选择优先度为7%,阶梯按量付费方式选择优先度为26%,可用性付费+运营绩效付费方式选择优先度为51%,可用性付费+按量付费方式选择优先度为13%,根据计算结果得出水量波动程度影响下计费方式优先度如表6所示。λ_4max=5.24,CR₄=0.053<0.10通过一致性检验,优先度选择合理。

水量波动程度对不同计费方式的影响程度不同。若采用按量付费方式,水量波动会导致社会资本获得收益不稳定,水量波动程度高时,可能导致社会资本无法收回成本,或者导致社会资本获得超额利润。所以当水量波动程度较高时,采用可用性付费+运营绩效付费,有利于规避社会资本和政府所承担的水量波动所造成的风险。若采用按量付费,可考虑设置阶梯水价的方式来规避风险,使得在控制水量波动所造成的影响的同时,鼓励社会资本提高效率。

风险的合理分配是PPP项目顺利实施的关键,在选择计费方式时,同样应当考虑风险分配与风险承担能力,使计费方式与风险分配机制相匹配,当水量预测与变化风险偏于社会资本承担时,根据计费方式优先程度,形成判断矩阵A₅。

经计算={0.48,0.07,0.29,0.05,0.11},由此可知风险偏于社会资本承担时,按量付费方式选择优先度为48%,按量付费+保底水量方式选择优先度为7%,阶梯按量付费方式选择优先度为29%,可用性付费+运营绩效付费方式选择优先度为5%,可用性付费+按量付费方式选择优先度为11%,根据计算结果得出风险分配影响下计费方式优先度如表7所示。λ_5max=5.42,CR₅=0.093<0.10通过一致性检验,优先度选择合理。

若水量预测风险与水量波动风险偏于社会资本承担时,可以偏向于按量付费的方式,既将风险转移给具有较强风险承担能力的社会资本,同时社会资本规避此类风险可获得相应的收益,符合风险与收益对等的风险分配原则;水量预测风险与水量波动风险偏于政府承担时,则宜偏向于可用性付费+运营绩效付费方式,降低水量预测不准确以及水量波动对政府支出预测的影响,提高政府的履约能力,保障项目的可持续性。

对具体项目通过确定各影响因素,综合各因素对计费方式的影响,确定在多个影响因素影响下的适宜计费方式选择。同时应考虑各因素的影响程度,对于影响程度高的因素优先考虑,并考虑政府与社会资本双方对于影响因素的重视程度,选择计费方式时,偏向于双方重视程度高的因素,合理选择计费方式。

如NH区农村生活污水PPP项目,项目总投资34636万元,主要包含区域内34个村庄范围内的污水基础设施工程,拟建污水处理站39个,总规模1995t/d。项目运营产出主要包括项目范围内每日1995吨农村生活污水的收集、处理与达标排放,以及维持良好收集与处理所需的维护与设施设备更新工作。根据本文2.2中的计算过程,结合项目特点,分析多因素综合影响下的计费方式选择方法如表8所示。

本项目污水处理规模较小;污水处理方式为分散处理;农村污水处理设施前期使用率低,水量波动程度较大;小型污水处理站水量计量较为困难,水量计量准确性低;水量预测风险与水量波动风险由政府承担。综合各影响因素的作用,结合表8中计费方式选择方法,本项目适宜采用可用性付费+运营绩效付费的计费方式。本项目采用可用性付费+运营绩效付费的计费方式,以成本加利润的方式计算污水处理费,可以避免小型处理站处理量的不确定性给项目回报机制设计带来的风险,符合双方诉求,保障项目的顺利实施。

在污水处理PPP项目的实施过程中,根据文中方法,结合项目实际特点确定影响计费方式选择的因素,根据影响因素的变化,通过计算确定影响因素下计费方式选择的优先度。在选择计费方式时满足政府与社会资本双方诉求,综合确定适宜的计费方式,为污水处理PPP项目回报机制设计提供参考。避免一方承担超出自身承担能力的风险,激励社会资本提高生产效率,降低成本,提升污水处理效果。