牛 剛

上海市節(jié)能減排中心有限公司

0 前言

城市生活垃圾處置對城市環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展有著巨大的影響。上海在邁向卓越的全球化城市進程中，面臨著人口繼續(xù)增長和資源環(huán)境約束趨緊的壓力，秉持“減量化、資源化、無害化”的理念持續(xù)推進城市生活垃圾合理處置，對于維護城市公共環(huán)境和資源節(jié)約利用具有重要的作用。

通過垃圾焚燒處理城市生活垃圾并利用余熱鍋爐進行發(fā)電是資源化處置城市生活垃圾的重要途徑之一，而垃圾焚燒發(fā)電廠通過供熱改造實現熱電聯(lián)產不僅提高了機組效率，更是推進垃圾焚燒發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展的有效手段。基于搭建的垃圾焚燒發(fā)電廠蒸汽成本測算模型，并通過機會成本法和沉沒成本法進行計算和校核，提出了垃圾焚燒發(fā)電廠對外售熱價格的成本依據。

1 本市垃圾焚燒發(fā)電廠現狀

截至2019 年，上海市垃圾焚燒發(fā)電總裝機容量為42.6 萬kW（見表1），較2018 年增加54.3%。2019年，垃圾焚燒發(fā)電廠全年發(fā)電量25.5億kWh，年均利用小時達到6 000 h，垃圾處理能力達到19 300 t/d。未來上海市規(guī)劃建設的垃圾焚燒發(fā)電容量約120 MW。2019 年上海市垃圾焚燒發(fā)電廠情況見表1。

2 垃圾焚燒發(fā)電廠實施對外售熱的必要性

垃圾焚燒發(fā)電對城市清潔化發(fā)展至關重要，為引導垃圾焚燒發(fā)電產業(yè)健康發(fā)展，本市對垃圾焚燒發(fā)電實施了電價補貼政策，根據《關于完善本市垃圾焚燒發(fā)電上網電價的通知》（滬價管〔2013〕18號），每噸生活垃圾折算上網電量不超過280 kWh部分，執(zhí)行全國統(tǒng)一垃圾焚燒發(fā)電標桿電價0.65元/kWh。

表1 本市垃圾焚燒發(fā)電廠情況（2019年數據）

與此同時，垃圾焚燒發(fā)電仍然面臨可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。

一是污染物排放的控制成本較高。由于垃圾電廠燃料的特殊性，故對其污染物排放控制要求較為嚴格?！渡罾盥駡鑫廴疚锟刂茦藴省穼鴿B濾液提出了排放要求。同時，《生活垃圾焚燒污染控制標準》對垃圾焚燒產生的SO2、NOx、HCl、Hg和其它重金屬、二噁英、CO等污染物也提出了嚴格的排放限制。

二是運行穩(wěn)定性較差。相比普通燃煤電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠燃料的來源存在較大的不確定性，造成垃圾的熱值、含水量等參數變化較大，對機組出力、效率和運行安全性都帶來考驗。

三是機組維修成本較高。垃圾燃燒產生的煙氣中，含有SO2、NOx、HCl 及CO 等多種氣體，較容易使機組的受熱面產生結焦、積灰及設備腐蝕等，造成機組維修費用較高。

綜上因素，垃圾焚燒發(fā)電廠通過建立對外售熱的運營模式，在提高機組發(fā)電效率的同時增加企業(yè)收入。通過提高企業(yè)處理垃圾的積極性，保證了城市垃圾的處理量及處理效率。

3 垃圾焚燒發(fā)電廠對外供熱成本模型

3.1 供熱成本測算模型的思路

垃圾焚燒發(fā)電廠以提供蒸汽的方式開展對外售熱，蒸汽成本可考慮采用“機會成本法”及“沉沒成本法”兩種方法進行測算并相互校核。

“機會成本法”是指在無市場價格的情況下,資源使用的成本可以用所犧牲的替代用途的收入來估算。對于垃圾焚燒發(fā)電廠，由于外供蒸汽的收入相應減少發(fā)電所獲得的收入，即按照每噸蒸汽產生的外售電量及相應上網電價測算蒸汽成本。

“沉沒成本法”指已發(fā)生或承諾、無法回收的成本支出。對于垃圾焚燒發(fā)電廠，為按照已產生的投資和經營成本等各生產要素成本測算蒸汽成本。

由于機會成本相對可更真實地反映外供蒸汽對垃圾焚燒發(fā)電廠的經濟影響，因此本文對蒸汽成本測算以機會成本為主，并采用沉沒成本法做校核。

3.2 供熱價格測算模型的建立

3.2.1 機會成本法測算

機會成本法測算為了對外售熱損失上網電量收入折算的蒸汽成本，即:

其中：

Ps—采用機會成本測算的蒸汽成本；

E—每噸蒸汽對應外售電量，

每噸蒸汽對應外售電量=每噸蒸汽發(fā)電量-廠用電量；

Pe—上網電價，上網電價執(zhí)行全國統(tǒng)一垃圾焚燒發(fā)電標桿電價0.65元/kWh；

Cw—除鹽水制水成本。

3.2.2 沉沒成本法測算

沉沒成本法即計算產生蒸汽所消耗的成本總和，即：

其中：

Ts—采用沉沒成本法計算的蒸汽成本；

C1—外購材料及燃料費，包括石灰、鹽酸、液堿、活性炭、尿素、自來水、生產用水、輕柴油和外購電費等；

C2—專業(yè)處置費，即“三廢”處理費，包括飛灰處理費（含飛灰螯合固化費及填埋運輸費）、爐渣處理費（含爐渣填埋運輸費）和垃圾滲濾液外送處理費等；

C3—人員工資及福利，人員工資根據企業(yè)職工薪酬計算方法測算，職工福利包括福利費、養(yǎng)老(醫(yī)療、失業(yè)、工傷、生育)保險、住房公積金等；

C4—折舊及攤銷費用，參考企業(yè)財務報表，取其相應的折舊及攤銷費用；

C5—維修費，根據企業(yè)某一完整年度的維修支出進行測算；

C6—管理費用及其他，管理費用一般包括保險費、招待費、辦公費、差旅費、租賃費等；

C7—財務費用，根據項目固定資產投資總額，銀行貸款還款的方式及來源，計算運營期內的財務費用；

C8—補貼費用，主要為處理垃圾的補貼費用，在成本測算中，應考慮扣減企業(yè)獲得的垃圾處置費用收入；

Cw—除鹽水制水成本；

Qs—因對外售熱產生的蒸汽量。

3.2.3 除鹽水制水成本

垃圾焚燒發(fā)電廠在純發(fā)電狀態(tài)，除鹽水補水率多在3%左右，由于機組需要對外提供蒸汽，故除鹽水量將大幅增加，因此，項目需要對除鹽水制水設備進行改造升級。

對以下基于系統(tǒng)現狀進行的蒸汽成本測算需要加上除鹽水制水成本。即

其中：

Cw—除鹽水制水成本；

Qw—制備除鹽水年總量；

V1為材料及燃料費用，包括聚合氯化鋁、次氯酸鈉、阻垢劑、非氧化殺菌劑、鹽酸、液堿和自來水等除鹽水制備材料；

V2為設備運行費用，主要是化學水處理系統(tǒng)設備運行時耗用的電費；

V3為排污費，主要是反滲透系統(tǒng)中產生的排污水處理費用；

V4為人員工資，根據實際配備運維人員數量及公司薪酬規(guī)定進行測算；

V5為折舊費用；

V6為維修費，根據具體項目實際生產運營數據進行測算。

4 案例及分析

4.1 垃圾焚燒發(fā)電廠基本情況

以本市某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，根據其投資總額及某年實際運營費用，進行蒸汽成本測算。

該項目采用的主要工藝流程為垃圾焚燒＋余熱發(fā)電＋煙氣凈化。項目焚燒爐和余熱鍋爐參數見表2和表3。

表2 焚燒爐主要技術參數表

表3 余熱鍋爐主要技術參數表

熱用戶申請用汽量80 t/h，平均用汽量50 t/h，最大用汽量65 t/h，蒸汽負荷穩(wěn)定且連續(xù)，年用汽時間7 200 h，用汽參數2.5 MPa，280～300 ℃。項目將在垃圾焚燒發(fā)電廠廠區(qū)新建除鹽水制備站，供焚燒爐余熱鍋爐的補給水。

4.2 測算參數取值依據

本文測算參數取值依據如下：

1）現有機組運行情況：根據項目單位提供的《年度運營情況匯總表》，項目月均進廠垃圾93 590 t，月均入爐垃圾73 755 t，月均發(fā)電量3 653萬kWh，月均外售電量3 166萬kWh，月均廠用電量503萬kWh，噸垃圾焚燒發(fā)電量為495.3 kWh，噸垃圾產汽量2.2 t。

2）上網電價：根據《上海市物價局關于完善本市垃圾焚燒發(fā)電上網電價的通知》（滬價管〔2013〕18 號）的相關規(guī)定，全國統(tǒng)一垃圾焚燒發(fā)電標桿電價為0.65元/kWh。

3）材料費、人工費等費用按照《年度生產運營情況匯總表》、《年度生產輔料用量表》、《人工成本預算表》等材料計取。

4）按照國家相關規(guī)定，電力稅率取13%；折舊費采用平均年限法，殘值率5%，年限為15年。

4.3 測算結果

1）除鹽水成本測算結果

根據項目單位提供的材料，新增除鹽水的成本測算見表4。

表4 除鹽水成本

2）機會成本法測算結果

根據項目單位提供的材料，采用機會成本法計算蒸汽成本見表5。

表5 蒸汽成本測算（機會成本法）

3）沉沒成本法測算結果

根據項目單位提供的材料，采用沉沒成本法計算蒸汽成本見表6。

4.4 本市現有其他用熱方式的成本情況

本市現有企業(yè)用熱方式主要有以下三類：

1）電鍋爐

具有零排放、占地總面積小、熱效率高、節(jié)省人力成本等優(yōu)點，多用于0.7 MW 以下的熱水鍋爐。通過供熱成本測算，不考慮投資與維護費用，僅用電成本達到了約330 元/t（谷時段）和690 元/t（平時段）。

表6 蒸汽成本測算（沉沒成本法）

2）燃氣鍋爐

具有熱效率高、占地面積小、環(huán)保性能好、安全可靠性高、操作運行便捷等優(yōu)點。運行成本主要考慮天然氣費用、補水費用、設備耗電費用。通過供熱成本測算，蒸汽成本約380元/t。

3）集中供熱

具有綜合效率高、供應穩(wěn)定，安全可靠、維護便利等優(yōu)點。通過成本測算，本市燃氣集中供熱價格預計在330元/t左右。

綜合比較本市現狀及其他三種方式的用熱成本，垃圾焚燒發(fā)電廠實施對外售熱，既可推進垃圾焚燒發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展，也可降低用戶用熱成本，帶來較好的社會效益。

5 結論

按照“機會成本法”和“沉沒成本法”測算垃圾焚燒電廠對外供應蒸汽成本是合理可行的。測算表明，垃圾焚燒發(fā)電廠對外供熱與燃氣和電力供熱方式相比，在成本上具有優(yōu)勢，也有利于垃圾焚燒電廠發(fā)揮綜合效益。