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垃圾焚烧发电的良机、投资回收和环保争辩

2018-12-06 17:01:58 中国电力企业管理 作者:陈敏曦

编者按

近日,彭博新能源财经资深编辑Angus McCrone就目前世界垃圾发电现状撰文指出,“废物-能源”的利用方式在目前仍受到污染物排放等环境保护方面的质疑,并且垃圾焚烧发电的投资成本相对较高,但从目前形势看,“废物-能源”利用方式仍在世界各地吸引了大量投资。 Angus McCrone相信,垃圾焚烧发电最终会像安徒生童话里的丑小鸭,虽经历波折,但仍具有良好的发展前景。

(来源:中国电力企业管理 ID:zgdlqygl 作者:陈敏曦)

都柏林湾普尔贝半岛是坐落于爱尔兰首都都柏林外的一个半岛,那里有一些看起来不那么“可爱”的建筑——一个水处理系统,一个燃气发电站和两个褪色的红白相间的680英尺高的烟囱,这些都归属于一座先前建设的燃煤发电厂,并且这座电厂正处于政府的保护令下。

截至2017年,普尔贝半岛上还有另一座大型建筑,有人说它像海螺壳,也有人会认为,如果没有矗立在另一端的两个闪闪发亮的钢烟囱,它的光亮和倾斜,以及没有窗户的墙壁,使它看起来更像一个巨大的,占地25000平方米的激光打印机。

都柏林垃圾焚烧发电厂于2017年投产,每年燃烧60万吨城市垃圾——从垃圾袋里的旧垫子、纸尿裤到破碎家具,占爱尔兰城市垃圾总量的35%。这座电厂由美国Covanta公司开发和运营,建设成本为5.5亿欧元(约合6.38亿美元),年发电能力60兆瓦,如果相关的合同和配套的基础设施能够到位,其还可以为成千上万的都柏林人提供供暖。

垃圾焚烧发电一直被视为清洁能源的“丑小鸭”,原因有两个。首先,根据近期彭博新能源财经发布的“2018年新能源展望”(New Energy Outlook 2018),与该行业的“巨型鸟类——太阳能发电和风电相比,它的规模要小得多(预计到2050年,风能和太阳能发电量将增长10倍,约占世界总发电量的48%)。

第二,没有人认为垃圾焚烧发电是有“魅力”的——它在燃烧过程中会产生臭味气体,废渣,并释放二氧化碳和其他气体。因此,对于其是否属于清洁能源或绿色能源这一范畴,还一直存在着争论。

安徒生童话故事中的丑小鸭历经波折,最终成长为一只美丽的天鹅。而“废物转化成能源”的利用方式则遵循这一发展轨迹——它正在英国、南欧和东欧、以及非洲和中国等不同市场吸引数十亿美元的新一轮投资。

废物-能源利用不是一个新的领域。彭博新能源财经数据库显示,世界各地共有978家发电厂使用城市或工业废物作为原料,发电量达13.7吉瓦。其中大部分(11.6吉瓦)是垃圾焚烧发电厂所发电量,其余由垃圾填埋气体装置、厌氧消化和其他技术完成。

在美国和德国的一些工厂,从上世纪80年代或90年代开始运营。但吉瓦级的总发电量并没有给这个领域带来充分的公平,因为一些垃圾发电厂在发电过程中所产生的热量有时甚至比电力还多。

建设焚烧炉意味着需要投入大量资金。 Covanta公司在都柏林建设的发电厂每兆瓦投资成本约1000万美元。去年投入使用的中国SPIC芜湖大桥经济开发区24兆瓦垃圾焚烧项目的投资成本折合美元约1.06亿元。埃塞俄比亚Ethiopia地区的Reppie项目即将投产,其等效25兆瓦项目耗资约1.1亿美元。

根据彭博新能源财经的数据显示,世界各地每年只有约一吉瓦的垃圾焚烧厂融资到位,这会给全球可再生能源发电能力的投资带来50亿至100亿美元的差额。过去四年,全球可再生能源发电的投资约为每年2500亿美元至3000亿美元。随着越来越多国家垃圾填埋场的垃圾堆积如山,而废物再利用的效果也参差不齐,或许“一年一吉瓦”只是个开始。

目前有三大问题亟待回答:在世界范围内,“废物-能源”的利用模式究竟能有多大范围?它能吸引投资者吗?最有争议的是,这对可持续发展是有利的,还是对环境的进一步危害?

良 机

让我们从在短期内最活跃的发达经济体——英国开始。由于每年不断上升的税费以及许多填埋场的关闭,该国的垃圾填埋能力受到严重挤压。

根据法国公共事业公司Engie(部分拥有苏伊士循环和回收公司)2017年10月的一份报告估算,英国垃圾填埋的比例将从2017年的19.9%下降到2030年的3.3%,到2020年中期,可能会有大约460万公吨废物填埋的“缺口”,废弃物面临无处可去的境地。

这个数字考虑到了可能发生的人口变化和国内生产总值增长,并假定英国继续向北欧和荷兰出口约350万吨废物,同时还考虑到了一些新建的废物焚烧炉,因此回收率将略有提高。尽管如此,苏伊士循环和回收英国公司的技术总监Stuart Hayward-Higham说,“它表明英国仍需要超过500兆瓦新的废物转化成能源的处理能力,以及大约40亿英磅的投资。”

持有都柏林项目的公司covanta是42家“废物-能源”工厂的运营商,这些工厂大多坐落于美国,其也是关注英国废物利用机遇的几家开发商之一。该公司已与Macquarie旗下的绿色投资集团(Green Investment Group)合作,在英国各地投资了6个总计200万吨垃圾发电项目,发电能力约为200兆瓦,潜在投资成本约为24亿美元。该公司的目标是在未来两年内启动6项工程中的4项。

与此同时,“废物-能源”模式在其他发达经济体的前景好坏参半。在德国,尽管废物转化为能源和回收利用都已经很发达,但垃圾进入填埋场的比例仅为4%。然而,该国大型垃圾焚烧炉的运营商——“废物-能源”模式利用的典型代表公司EEW认为,到2020年,西班牙、法国、意大利和东欧的垃圾焚烧厂将有良好的发展前景。

在塞尔维亚,贝尔格莱德市2017年9月选择了苏伊士和伊藤忠商事的财团来开发一个80兆瓦的“废物-能源”项目,使得欧洲最大垃圾填埋场的关闭成为可能。

苏伊士公司指出,根据欧盟的目标规定,到2030年,大约65%的城市垃圾应该被回收利用,而垃圾填埋场最多只回收垃圾总量的10%,剩下25%用于“能源回收”,包括焚烧。这使得像波兰这样高度依赖填埋场的国家将面临上述规定所带来的压力。

但与新兴经济体可能发生的情况相比,欧洲“废物-能源”利用的前景可能只是一个“四舍五入”的量级。中国官方表明的目标是,到2020年的垃圾焚烧发电厂的累计装机容量将从2015年的4.7吉瓦提高到7.5吉瓦,而EEW所属的中国公司北京控股有限公司则认为,实际发生很可能会超过预想。

EEW董事长Bernard Kempe告诉彭博新能源财经:“欧洲大约有250家垃圾焚烧发电厂,而中国现在的数量也差不多。然而在未来几年里,中国存在着800到1000家垃圾焚烧电厂的需求。中国政府已经通过立法规定了城市生活垃圾焚烧比例,因此中国一些大城市的垃圾焚烧厂每年将需要75万到150万吨的垃圾处理能力。”

总部位于瑞士的垃圾焚烧发设备供应商Hitachi zosen inova表示:“英国是我们目前业务最活跃的地区,但中东和澳大利西亚已经开始行动,需求也在增加,这也说明亚洲与欧洲的发展差距并不遥远。随着这些地区的废物管理策略和政策逐渐发展和成熟,它们有可能成为我们商业活动的主导。”

在中东,运营从波斯湾到摩洛哥的大型太阳能和风能中标项目的开发商ACWA Power,也瞄准了“废物-能源”项目的前景。公司总裁兼首席执行官Paddy Padmanathan告诉彭博新能源财经:“这是一个完全开放、有待开发的市场。因为我们再也没有倾倒垃圾的空间了。我们第一家大型发电厂正在迪拜开展建设,一系列招标工作正在进行中。仅在沙特,这可能就是一个200亿美元的商机。”

迪拜的Warsan项目总装机171兆瓦,发电量相当于耗资6.8亿美元建设的阿联酋迪拉姆核电站,按年焚烧废物量计算,其可能成为世界上最大的垃圾焚烧发电项目。2018年早些时候,电厂和建筑承包商已被确定,但融资的相关消息仍有待落实。

最后在非洲,这里比任何一个地方都需要更有效的办法和手段来处理废物。前文提到的运营埃塞俄比亚Reppie项目的开发商剑桥工业公司表示,希望在未来五年内能在5到10个非洲城市建造类似的项目。 其东非董事总经理Samuel Alemaye hu表示:“我们认为,由于现有的废物处理方式已被打破,整个非洲的‘废物-能源’项目应该会出现增长。目前该地运营的电站已经不能满足需要的处理能力,内罗毕和坎帕拉将是寻找新的废物处置地点的两个城市。大型堆填区是20至30年的承诺。”他补充说,如果城市在对新的垃圾填埋场进行投资决策的同时,考虑到“废物-能源”项目,那么后者的耗资可能会更小,而节省下来的资金可以用于支付废物转化为能源的设施。

投资回收

可以说,垃圾焚烧发电项目可以减轻各国对垃圾填埋场需求的压力。同时垃圾焚烧发电项目可以提供可靠稳定的资金回收流,因此也会更加吸引相关投资。

如果仅靠发电,“废物-能源”项目很难实现良好的投资回报。城市垃圾的热值往往比煤炭和生物质低得多,因此对于发电机和主体建筑的每兆瓦时投资成本比预计要高。除此以外还有运营成本,包括废弃物的运输,以及确保排放符合安全环保规则的相关费用。

因此,要使它们变得可行就还需要一些其他策略。第一种是对垃圾填埋场的使用征税,迫使垃圾收集者向垃圾发电厂缴纳“入场费”来处理他们的废弃物。第二是政府对垃圾发电电价的补贴,第三是政府对投资支出的相关补贴。

国家或地方政策的目标导向对于废物处理的措施非常重要。在寒冷的国家,出售热量可能是一个额外的收入来源,尽管在财政上这笔收入往往是一个附属来源。

以英国为例,项目运营者以每吨50~140英镑不等的收费(不同地区收费标准不同),向废物提供者收取“入场费”以获可观的收入。这些不是销售电力的收入,但却占到总收入的很大比例。位于英格兰南部的60兆瓦,投资4亿英镑的Rookery项目,是由Covanta公司和绿色投资集团(Green Investment Group)合作建造的第一个项目,已经与Veolia公司签订了多年的废物供应协议。

在发展中经济体,废物处理“入场费”不太可能成为新建垃圾焚烧项目的经济助推器。相反,对投资成本的支持,或许再加上金融机构的资金优惠政策,可能则更为重要。

一般来说,“废物-能源”项目需要以长期合约的形式与商业银行签署贷款协议,并且以固定价格与可信赖的废物提供方签订供给合约,如果没有这些安全保障,垃圾发电项目将面临原料价格波动的风险,或者就像发生在某些欧洲国家的情况一样——为了保持产出水平,有必要从国外进口垃圾。

环保争辩

不是每个人都喜欢安徒生童话里的丑小鸭,就像不是每个人都喜欢垃圾焚烧项目一样。绿色和平组织在谈到菲律宾2016年的一个项目时说:“焚烧炉违反了可持续性原则。它们所产生的有毒排放物一旦排放到环境中,将无法控制,这些有毒物质对人类是致命的,对生态也是有害的。”

当地的反对意见很普遍,通常涉及对燃烧材料和由此产生的排放物性质的不信任。根据相关规则,垃圾焚烧项目必须在离垃圾源头很近的范围内建设,这意味着通常这些项目离当地的工厂、企业和人口不远。即使对洗涤器和过滤器进行投资建设,以及释放出的气体的数据可以缓解这些担忧,但仍存在这样一个问题:和燃煤发电一样,垃圾焚烧发电也会将二氧化碳排放到大气中。

同样作为辩论的依据,垃圾填埋场的普遍处理措施会使垃圾腐烂,释放甲烷,这是一种比二氧化碳还要严重的温室气体。绿色投资集团告诉彭博新能源财经:“我们投资的所有废物转化能源项目都显示出了温室气体排放量的净减少,这对保护自然环境和有效利用自然资源的都是利好的。垃圾焚烧炉也有一种回收元素,例如可以利用磁铁从灰烬中回收金属。”

最微妙的反对意见是,“废物-能源”项目的广泛推广可能会使政府鼓励垃圾焚烧发电,而回避掉对于循环利用方面的探索,因为它为垃圾提供了一个非垃圾填埋的选择。

Covanta公司负责企业发展的执行董事Tom Koltis表示:“我们经常听到这样或那样的反对声音,但事实恰恰相反。最好的解决办法是建立一个整体的废物处理政策框架,或者说是一个废物等级制度。“废物-能源”项目在成熟、规范的废物市场中发挥了很好的作用,这些发电厂是对回收利用的补充,而不是替代或竞争。五个回收率最高的欧盟国家都广泛使用它来处理回收后遗留下来的废物。

“大多数人同意的是,处理废物最好的方法是根本不生产废物——这意味着将包装最小化,企业和消费者只购买他们将使用的东西。其次是回收利用。在这方面,有必要建立新的模式,让公众有相应的财政激励,使他们自己去清理废物,并愿意做好这件事。排在第三位是“废物-能源”项目。最后,还有垃圾填埋场,甚至更糟糕的是无管制的垃圾倾倒。

至于废物-能源项目是“绿色”的还是“棕色”的,是环保的还是污染的,确切的认定似乎取决于相关项目的燃料组合,例如木材和其他可再生物质降解物的比例,在某种程度上还取决于当地废物回收的程度。如果回收率很低,或者没有增加垃圾回收的主要动力,那么建造垃圾发电等项目可能会使政府更容易逃避采取“鼓励循环再利用”的相关政策行动。但很难想象在未来几十年里,所有废物都会被回收或转化为可用气体。在这种情况下,以垃圾焚烧发电项目为代表,肯定会发挥其应有的作用。

安徒生童话里,丑小鸭也经历了农场其他鸟类“叼啄、推搡和追逐并打击”。但故事结束时,却不是其他的鸟类飞得更高。

后记:塑料困境

2017年7月,中国宣布禁止进口某些等级的塑料废料,这使许多国家在如何处理这些废料上陷入了困境。英国就是其中之一,自2012年以来,英国向中国运送了超过270万吨塑料废料。

是否“废物-能源”项目是处理“塑料山”的一个合适方式仍存在普遍争议。有人曾指出,可以尝试使用一些加工方式来有效利用塑料的高热值,就像Simec Atlantis Energy公司计划在英国威尔士建设的220兆瓦的 Uskmouth项目中的利用方式,可以有效提高电力的输出。

业内其他人士则表示,目前垃圾焚烧发电主要是依赖对废物提供方征收“入场费”,而高热值燃料则意味着已安装的最大蒸汽输出量的装置在缩减的燃烧使用量的影响下,会冲击相关的投资回报。

更根本的反对意见是针对温室气体——如果塑料不能被回收,最好的方式把它们放在垃圾填埋场。与有机物和木材不同的是,它们不会很快腐烂,可以等到有了更好的技术选择,来处理和应对塑料危机。当然,最好的选择,是尽量少的使用塑料。(消息来源于彭博新能源财经官网)

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本文刊载于《中国电力企业管理》2018年11期,译者系本刊记者。

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