垃圾焚烧“能源效率”，谁家高？谁家低？

摘要：为了解我国垃圾焚烧发电行业“能源效率”水平，协助垃圾焚烧品牌不断通过技术创新、入场垃圾管理实现“节能增效”。项目团队基于“能源效率”，根据我国“垃圾热值”估值和10个垃圾焚烧品牌的“上网电量”数据，对“能源效率”进行了估算、比较。结果发现：
2019年-2021年中期，10个垃圾焚烧品牌中9个品牌旗下垃圾焚烧厂的“能源效率”不断提升，平均“能源效率”逐步增加，达到57.1%、60.3%、63.6%，但低于65%基准线，按照欧盟标准将被认定为“处置（disposal）”。
10个垃圾焚烧品牌中，仅光大环境（2019年-2021年中期）、深圳能源（2020年-2021年中期）、海螺创业（2021年中期）高于65%基准线，按照欧盟标准可被认定为“其他回收，例如能量回收（other recovery ,e.g. energy recovery）”。

“能源效率”是指垃圾焚烧发电的过程中，“上网电量的能量”占“垃圾燃烧输入到热力系统的能量”的比例。

根据欧盟的《废弃物框架指令》（2008）确定的废物预防和管理立法和政策优先顺序[1]：

(a)预防产生（prevention）

(b)准备重新使用（preparing for re-use）

(c)回收（recycling）

(d)其他回收，例如能量回收（other recovery ,e.g. energy recovery）

(e)处置（disposal）。

“能源效率”指标≥65%，才被欧盟认定为“(d)其他回收，例如能量回收（other recovery ,e.g. energy recovery）”，如果“能源效率”指标<65%，则被认定为“(e)处置（disposal）”。

图1. 《废弃物框架指令》（2008）确定的“能源效率”基准线

下文将首先介绍“能源效率”的计算方式，其次选取我国“垃圾热值”估值，最后根据“上网电量”计算不同垃圾焚烧品牌“能源效率”，并与65%基准线进行比较。

一、如何计算“能源效率”

参考中国城市建设研究院吴剑2018年关于“能源效率”的研究，根据欧盟《废弃物框架指令》（2008），“能源效率”公式如下：

公式1：

注：Ep表示每年产生的热能或者电能，在计算时，电能乘以系数2.6，该系数为固定系数；Ef表示燃料输入到热力系统的能量；Ew表示废弃物输入到热力系统的净能量；Ei表示除Ef和Ew之外的年输入能量；0.97是一个无量纲系数，修正锅炉不完全燃烧的燃料损失[2]。

实际上，垃圾焚烧企业也会公开“吨垃圾上网电量”的结果，“能源效率”也可以根据“吨垃圾上网电量”计算得出。简单理解为：“吨垃圾垃圾热值”一定的情况下，“吨垃圾上网电量”越高，能源效率越高。根据公式1，可以简化计算得出公式2。

公式2：

注：2.68=2.6➗0.97，为修正后的固定参数；另外假设燃料输入到热力系统的能量为0，可能会导致“能源效率”高估。

技术上，GB/T2589—2008《综合能耗计算通则》认为，焚烧项目主要能量损失在能源转换部分，该过程经历垃圾焚烧生物质能转换成化学能，再由化学能转换成蒸汽热能，蒸汽热能转换成汽轮机的机械能，最后由机械能带动发电机转子转换成电能的过程。

二、“垃圾热值”不断提高

由于我国垃圾焚烧企业暂未公开有关“垃圾热值”的资料，本文替代搜集整理了多篇学术研究中对全国不同地区、不同年份的垃圾热值的估算结果，发现：

垃圾分类前，我国混合“垃圾热值”在5,241kJ/kg～7,500kJ/kg；

垃圾分类后，送至垃圾焚烧厂处理的垃圾热值将高达8,790kJ/kg～13,810kJ/kg之间。

保守起见，项目团队选取学术研究样本中的最低值5,241kJ/kg作为我国垃圾焚烧厂入场垃圾的“垃圾热值”估值。

注意，该数值略高于《生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准（建标142-2010）》提出的“入炉垃圾低位热值不宜低于5000kJ/kg”。考虑到经济发展情况和2019年-2021年中期垃圾分类的推进情况，该数值可能低估部分地区生活垃圾热值。

表1. 我国部分地区垃圾热值[3-9]

三、“能源效率”逐步提高，但仍普遍偏低

项目团队选取了截至2021年12月31日旗下拥有10座及以上的垃圾焚烧厂的垃圾焚烧品牌，在品牌2019年-2021年（中）“年报”（上市企业年报）中检索与“吨垃圾上网电量”的相关资料，发现共10个品牌主动公开了相关数据，详见图2。

图2. 10个垃圾焚烧品牌“吨垃圾上网电量”

根据图2：

总体上，2019年-2021年中期期间，10个品牌旗下垃圾焚烧厂平均“吨垃圾上网电量”分别达到306.1千瓦时、347.7千瓦时、367.5千瓦时；

根据公式2，按照每千瓦时电力当量热值等于3,600kJ [10]、“垃圾热值”等于5,241kJ/kg计算“能源效率”，结果如下：

图3. 2019年-2021年中期不同垃圾焚烧品牌“能源效率”

注：考虑到部分品牌旗下垃圾焚烧厂是热电联产项目，项目团队在资料搜集过程中尝试收集与热能相关数据，但10个品牌上市公司年报中无完善公开数据，故本研究假设10个品牌垃圾焚烧厂均为电厂，由于缺少热值的统计数据，此假设可能会低估部分垃圾焚烧品牌的能源效率。

根据图3：

总体而言，10个品牌旗下垃圾焚烧厂的平均“能源效率”不断提升，2019年至2021年中期分别达到57.1%、60.3%、63.6%；

趋势上看，仅粤丰环保表现出缓慢下降趋势，上海环境表现出波动下降趋势；

极值上看，光大环境表现最好，2021年中期“能源效率”高达73.8%，中国天楹表现较差，2019年“能源效率”仅41.4%。

参考学术研究，根据欧盟的《废弃物框架指令》，如果能源效率指标R1≥65%，被认定为“其他回收，例如能量回收（other recovery ,e.g. energy recovery）”，能源效率指标R1<65%，则被认定为“处置（disposal）”原则为依据，可以发现：

10个品牌平均“能源效率”持续低于65%，将被认定为“处置（disposal）”；

分品牌、年限比较，仅有光大环境（2019年-2021年中期）、深圳能源（2020年-2021年中期）、海螺创业（2021年中期）高于65%基准线，可以被认定为“其他回收，例如能量回收（other recovery ,e.g. energy recovery）”。

四、相关因素分析

项目团队根据学术研究和本团队有关“厂用电率”的研究认为，垃圾焚烧厂的入场垃圾管理能力、技术水平（包括垃圾燃烧充分性、稳定性等）、焚烧“负荷率”是影响垃圾焚烧厂“能源效率”的重要因素。

需要特别说明的是，垃圾焚烧发电的“能源效率”还可能受到各工厂环保设备投入多少的影响，环保设备投入越多，厂自用电量比例越高，上网电量比例越低，可能导致“能源效率”偏低。

未来，根据生态环境部2022年3月15日印发的《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》等系列文件，要求垃圾焚烧发电企业公开“垃圾低位发热量”等信息。届时，对各焚烧品牌“能源效率”的计算研究将更加精确。

最后，面对我国垃圾焚烧企业“能源效率”普遍还处于较低水平的事实，项目团队期待垃圾焚烧企业不断通过技术变革、加强入厂垃圾管理等方式，不断提高发电机组效率、降低厂用电率，从而实现节能增效。

[转载声明]本文原载于公众号“芜湖生态”，本号经授权转载。

参考资料：

[1] Consolidated text: Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives (Text with EEA relevance) https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02008L0098-20180705[2] 吴剑，我国生活垃圾焚烧发电厂的能效水平研[J]，环境卫生工程2018年6月[3] 陈红霞.华南地区生活垃圾分类处理前后物理特性变化分析[J].低碳世界，2019，9(6):16-17.[4]吕岩岩，垃圾分类对垃圾焚烧炉运行性能影响的分析，[J]工业锅炉2020年第三期[5]冯华仲，生活垃圾分类对垃圾焚烧的影响研究———以仁怀市生活垃圾为例[J]，环保科技，2021年[6]王延涛，我国城市生活垃圾焚烧发电厂垃圾热值分析[J]，环境卫生工程，2019年10月[7]李春芸，北京市城区生活垃圾理化特性调查研究，北京工业大学硕士论文，2012[8]阚宝鹏，青岛市城市生活垃圾处理现状、理化特性及处置方式研究——以2004年~2016年数据分析，青岛大学硕士论文，2017[9]黄昌付，深圳市生活垃圾理化组分的统计学研究，华中科技大学硕士论文，2012[10] 关于电力折算标煤的当量热值与等价热值区分及选择，https://jz.docin.com/p-610371643.html