四川南充市營峰垃圾焚燒發(fā)電廠正式投運
垃圾發(fā)電2020-12-04
一、垃圾焚燒及發(fā)電發(fā)展歷程
1、1980年之前：垃圾焚燒行業(yè)摸索期
美國第一座垃圾焚化爐于1885年建于紐約州的長島。20世紀初，美國許多城市都相繼興建城市垃圾焚燒廠，到二次大戰(zhàn)前，美國共計建設了約700座焚燒爐;二次大戰(zhàn)后，隨著經濟的復興，城市垃圾產量迅速增加，加上工藝技術的改進以及居民消費習慣的變化，垃圾成分產生顯著變化，廢紙和塑料等可燃物含量大幅度提高。因此，在該時期垃圾焚燒處理得到進一步發(fā)展，在1960年美國生活垃圾年焚燒處理量就達2700萬噸/年。
直到20世紀60年代，人們開始意識到焚燒爐的尾氣和污水排放對環(huán)境的影響，公眾和政府開始采取行動。1970年發(fā)布的清潔空氣法案(CAA)對于已有的焚燒設施設置了新的標準，禁止隨意燃燒城市固體廢棄物，并限制微粒排放，未安裝滿足CAA要求所需技術的設施都被關閉。在70年代后期和80年代早期，由于垃圾焚燒煙氣污染特別是二噁英的影響，公眾逐漸反對興建垃圾焚燒爐;相關的法律政策的頒布也加強了對垃圾焚燒行業(yè)的監(jiān)管;1976年，聯(lián)邦政府通過《資源保護和恢復法案(RCFA)》對城市固體廢物進行監(jiān)管，因此，在這一時期，新建垃圾焚燒廠出現(xiàn)下降趨勢，1980年，美國城市生活垃圾焚燒量降到1700萬噸/年。
2、1980-1995：垃圾焚燒行業(yè)成長期
20世紀80年代中后期，美國經濟復蘇和消費提升，垃圾產生量和人均垃圾產生量在該階段呈現(xiàn)迅速增加的趨勢，垃圾焚燒也因此得到增長。到20世紀90年代初，垃圾焚燒占比超過15%。隨著汞和二噁英排放威脅的出現(xiàn)，EPA在20世紀90年代制定了最大可實現(xiàn)控制技術(MACT)法規(guī)。1995年，EPA要求城市垃圾焚燒爐在1990年的水平上減少90%的有毒物質排放，并首次針對92座煉廠進行大氣污染監(jiān)管，垃圾焚燒量出現(xiàn)一定程度的下降。隨著垃圾焚燒煙氣處理逐步受到重視，特別是煙氣處理技術不斷進步，余熱利用系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)得到進一步完善，垃圾焚燒廠的控制水平得到提高。標準提升引發(fā)行業(yè)變革，優(yōu)勝劣汰，集中度開始提升，同時也帶動了運營成本的提升。
3、1995-至今：垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定期
進入20世紀90年代中后期以后，美國城市生活垃圾的產生量和焚燒處理量處于穩(wěn)定發(fā)展階段。2005年8月8日，美國總統(tǒng)布什簽署“2005能源政策法案”，將垃圾焚燒發(fā)電納入可再生能源，并在兩個重要方面給予政策支持，即獲得可再生能源“生產稅收減免(PTC)”和納入聯(lián)邦政府可再生能源采購范圍。
隨著回收利用方式在社會中的進一步發(fā)展與推廣、公眾環(huán)保意識的增強以及已有焚燒發(fā)電設施的退役，美國的垃圾焚燒行業(yè)逐漸進入穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)。
二、各類垃圾處置方式及變遷
美國各類垃圾處置方式中，焚燒發(fā)電占比較小，根據(jù)2015年數(shù)據(jù)僅為12.8%。原因在于，美國地理條件得天獨厚，人口也較少，垃圾填埋相比其他處理方式長期占優(yōu);此外，垃圾填埋場與垃圾焚燒設施建設相比，建造成本與運行成本更低(短周期來看更加明顯)，建設新焚燒廠也常面臨環(huán)保組織和公眾的反對聲音。
圖表1：美國垃圾處理方式占比歷年變化情況(%)
資料來源：美國環(huán)境保護署(EPA)
圖表2：美國各類垃圾處置方式占比現(xiàn)狀(%)
資料來源：世界銀行2015年報告
三、垃圾處理收費機制和模式
美國的整體機制較為市場化：電價方面，垃圾發(fā)電上網(wǎng)的電價遵循美國市場化電價機制;垃圾處理服務費方面，由于美國固廢產業(yè)鏈排污成本內部化程度較高，向居民收費制度較為健全，因此也更為市場化。
圖表3：美國垃圾焚燒的上網(wǎng)電價和處置費用定價市場化情況
資料來源：光大證券、韋伯咨詢整理
1、垃圾處理收費情況
根據(jù)美國的情況，居民是需要繳納垃圾處理費用的，而填埋及焚燒處置的價格也比較高。
(1)居民繳納垃圾處理費：40-50美元/戶·月;1)直接繳納給環(huán)衛(wèi)公司，或2)先繳納給政府再由政府轉交給環(huán)衛(wèi)公司。
(2)垃圾填埋處理服務費：20-70美元/噸;1)環(huán)衛(wèi)公司把垃圾運到填埋場，填埋場運營方向環(huán)衛(wèi)公司收取;2)如果環(huán)衛(wèi)公司自己擁有填埋場，那么填埋費用不另行收取，價格內含于居民上繳的垃圾處理費里。
(3)垃圾焚燒處理服務費：50-70美元/噸;1)環(huán)衛(wèi)公司把垃圾運到焚燒廠，焚燒廠運營方向環(huán)衛(wèi)公司收取;如果環(huán)衛(wèi)公司自己擁有焚燒廠，那么焚燒費用不另行收取，價格內含于居民上繳的垃圾處理費里。
收費制度的建立主要依托完整的固廢產業(yè)鏈條，通過市場化價格形成傳導機制。
2、電價定價機制及管理模式
美國電價市場化程度較高，頁巖氣革命致電價下降，垃圾發(fā)電電價也受較大影響。美國很早就進行了電力產業(yè)改革，形成了獨立輸電環(huán)節(jié)并對其進行管制，在發(fā)電和售電領域引入了市場競爭機制。1992年，美國聯(lián)邦政府通過《能源政策法案》(Energy Policy Act，EPACT)，非公用事業(yè)公司的電力可以不再被公用事業(yè)公司強制購買，且允許其進入電力批發(fā)市場;1996年聯(lián)邦能源管理委員會先后頒布了第888號和第889號法令，規(guī)定在電力生產和供應各環(huán)節(jié)開展市場競爭，所有發(fā)電商待遇平等一致;1999年，聯(lián)邦能源管理委員會頒布了NO.2000法令，規(guī)定所有擁有輸電網(wǎng)的公用事業(yè)公司都必須加入?yún)^(qū)域輸電組織(Regional Trans-mission Organization，RTO)，RTO控制輸電設施、獨立運營管理輸電系統(tǒng)，買賣雙方可通過競價方式購買或提供電力。
到2016年為止，美國一共形成了七大獨立調度機構(ISO)，分別是：PJM，MISO，ERCOT，SPP，CAISO，NYSIO和ISO-NE。這七大ISO只涵蓋了美國大約60%的用電量。剩余的40%主要分布在美國的東南部和廣大的西部地區(qū)。這些地區(qū)的電力工業(yè)依舊處于垂直一體化的傳統(tǒng)管理模式，由當?shù)氐墓檬聵I(yè)服務公司來統(tǒng)一調度、運營和結算費用。批發(fā)側的電價一般采用節(jié)點邊際電價LMP，根據(jù)輸電網(wǎng)絡的結構按一定的規(guī)則把系統(tǒng)劃分成很多的節(jié)點區(qū)域，發(fā)電機和負荷就連接在這些節(jié)點上。以PJM和ISO-NE區(qū)域的定價為例，電價保持在0.2-0.4元/度(以6.9匯率，折合人民幣，下同)的水平區(qū)間，波動較小。
圖表4：2010-2018年美國電價定價情況(美元/兆瓦時)
資料來源：公司公告、wind、韋伯咨詢整理
四、垃圾發(fā)電項目及處理能力
2000年以來，由于美國垃圾量增長緩慢，且逐漸趨向于平穩(wěn)下降狀態(tài)，垃圾焚燒領域的發(fā)展趨勢已經由增長轉變?yōu)槭湛s。在近兩年由于部分垃圾焚燒發(fā)電廠開始退役，垃圾焚燒發(fā)電廠和垃圾焚燒處理量開始減少。
圖表5：2001-2018年美國垃圾焚燒廠數(shù)量及垃圾處理能力(座，噸/日)
資料來源：Energy Recovery Council、韋伯咨詢整理
從2001年到2015年，美國的垃圾焚燒發(fā)電項目維持在穩(wěn)定的狀態(tài)。2015年美國生活垃圾焚燒發(fā)電項目74個，總處理能力8.6萬噸/日，總裝機254.7萬千瓦，年發(fā)電量約143億千瓦時。
2018年，美國運行的垃圾焚燒發(fā)電廠有75座，日處理能力總計達9.42萬噸，焚燒生活垃圾量2928萬噸，約占生活垃圾產生量的12%。
五、垃圾焚燒發(fā)電龍頭企業(yè)分析
1、公司基本情況
卡萬塔(CovantaHoldingCorporation，以下簡稱CVA)，前身為DanielsonHoldingCorporation，始創(chuàng)于1960年，總部位于美國新澤西州。CVA為美國和加拿大的市政公用事業(yè)部門提供廢物處理和能源服務，擁有并經營垃圾發(fā)電基礎設施，并從事其他廢棄物處理及再生能源發(fā)電業(yè)務。當前，公司垃圾焚燒發(fā)電在運規(guī)模為全球第一。
CVA及其附屬公司開發(fā)、建設、擁有并運作著美國和全球的關鍵性基礎設施，進行固體廢物向能源的轉換和獨立電能生產。自1983年CVA公司成立以來，CVA公司一直是垃圾發(fā)電(WastetoEnergy,WTE)產業(yè)的國際領先者，也是美國最大的垃圾焚燒發(fā)電公司。
截止2018年底，公司經營或擁有44家工廠的所有權，主要分布在北美洲與歐洲地區(qū)，每年總共處理大約2200萬噸固體廢物，相當于美國產生的城市固體廢物的9%(美國垃圾焚燒處置占比約12%，公司市占率約65%以上)，每年產生約1000萬兆瓦時的綠色電力。此外，公司還設有16個廢物轉運站、20個物料處理設施、4個堆填區(qū)(主要用于處理灰)、1個金屬處理設施及1個灰處理設施(現(xiàn)正興建中)。
2、在中國及亞洲市場的布局
公司在亞洲也進行了重要布局。CVA于上世紀90年代以歐格登(OgdenCorporation)為前身進入中國市場，先后投資了江蘇、山東等地的多個熱電聯(lián)產項目，為當?shù)亟洕l(fā)展和環(huán)境保護做出了長期貢獻。2007年，CVA在中國上海設立亞太區(qū)總部，有力助推了亞太區(qū)域垃圾資源利用與環(huán)境保護業(yè)務的發(fā)展。公司先后于中國大陸和泰國成功參與投資、運營了多個具有代表性垃圾的發(fā)電項目。
重慶三峰環(huán)境集團股份有限公司(以下簡稱重慶三峰)成立于1998年，是從事垃圾焚燒發(fā)電領域投資經營的大型環(huán)保集團，隸屬于重慶水務資產經營有限公司管轄。2006年重慶三峰與尋求進一步突破中國市場的CVA進行談判協(xié)商，并于2007年正式達成協(xié)議，成立合資公司，即三峰卡萬塔。
自2007年以來，CVA在亞太地區(qū)，先后成功參與投資、運營的代表性垃圾發(fā)電項目包括：
成都市九江垃圾發(fā)電項目(投資)：日處理垃圾規(guī)模1800噸，裝機容量36MW。該項目為中國大陸第一座按照歐盟2000環(huán)保標準建設的垃圾發(fā)電廠;
重慶市同興垃圾發(fā)電項目(投資)：日處理垃圾規(guī)模1200噸，裝機容量24MW。該項目為中國大陸第一座以BOT方式投運的垃圾發(fā)電廠;
福州市紅廟嶺垃圾發(fā)電項目(投資)：日處理垃圾規(guī)模1200噸，裝機容量24MW。該項目為中國福建第一座千噸級規(guī)模的垃圾發(fā)電廠;
泰國普吉島垃圾發(fā)電項目(運營)：日處理垃圾規(guī)模700噸，裝機容量14MW。該項目為東南亞(新加坡外)第一座現(xiàn)代化垃圾發(fā)電廠。
3、主營業(yè)務經營狀況
CVA垃圾焚燒項目主要從三個來源產生收入：
(1)運營設施收取廢物處理服務費;
(2)電力及蒸汽的銷售;
(3)回收的黑色金屬和有色金屬。
圖表6：2006-2018年美國CVA公司營業(yè)收入及增長率(億美元，%)
資料來源：wind、公司公告、韋伯咨詢整理
CVA還經營或擁有環(huán)境服務業(yè)務中心，中轉站和垃圾填埋場(主要用于灰燼處理)的所有權，作為垃圾焚燒項目的輔助和補充，并通過處置或服務費產生額外收入。
圖表7：2011-2018年美國CVA公司各項業(yè)務增長情況(%)
資料來源：wind、公司年報、韋伯咨詢整理
公司最主要的收入來源為垃圾處理服務，2018年收入占比達到70%左右。根據(jù)2018年年報，CVA垃圾處理服務長期合約占主體，且該業(yè)務服務主要分布于美國本土，美國的垃圾產生量處于穩(wěn)中有降的狀態(tài)，所以公司的垃圾處理服務收入較為穩(wěn)定，并將長期占主導份額。公司第二大主營業(yè)務板塊為垃圾焚燒發(fā)電(包括電力及蒸汽銷售)，2018年收入占比約為20%左右。
圖表8：2006-2018年美國CVA公司各項業(yè)務營收占比變化(%)
資料來源：公司年報、韋伯咨詢
從2015年開始電力及蒸汽銷售服務收入開始降低，其原因在于上網(wǎng)電價的降低，而垃圾處理服務費提升對沖了一部分影響，整體聯(lián)動機制較為市場化。
從盈利情況來看，伴隨著垃圾焚燒行業(yè)的成長，同時得益于公司主業(yè)確立以及并購帶來的規(guī)模優(yōu)勢，公司的營業(yè)利潤與凈利潤在2004-2008年處于較為穩(wěn)定的高增長階段。2008年以后，盈利側整體波動較大，且呈現(xiàn)下降趨勢。經歷金融危機后，公司經營好轉，而從2013年開始，公司整體營業(yè)收入雖保持平穩(wěn)，但營業(yè)利潤下降加快，主要是因為營業(yè)支出增速較快導致，而各項營業(yè)支出中，廠房經營支出(材料、人工等)占比較大，侵蝕較大利潤，這與排放標準的強化等因素促使成本提升，人工成本不斷增加有關。
圖表9：2006-2018年美國CVA公司營業(yè)利潤及利潤率(億美元，%)
資料來源：公司公告、韋伯咨詢整理
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