垃圾焚燒發電廠供熱成本計算模型研究及分析

牛 剛

上海市節能減排中心有限公司

0 前言

城市生活垃圾處置對城市環境和可持續發展有著巨大的影響。上海在邁向卓越的全球化城市進程中，面臨著人口繼續增長和資源環境約束趨緊的壓力，秉持“減量化、資源化、無害化”的理念持續推進城市生活垃圾合理處置，對于維護城市公共環境和資源節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，而垃圾焚燒發電廠通過供熱改造實現熱電聯產不僅提高了機組效率，更是推進垃圾焚燒發電廠可持續發展的有效手段?；诖罱ǖ睦贌l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，提出了垃圾焚燒發電廠對外售熱價格的成本依據。

1 本市垃圾焚燒發電廠現狀

截至2019 年，上海市垃圾焚燒發電總裝機容量為42.6 萬kW（見表1），較2018 年增加54.3%。2019年，垃圾焚燒發電廠全年發電量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。未來上海市規劃建設的垃圾焚燒發電容量約120 MW。2019 年上海市垃圾焚燒發電廠情況見表1。

2 垃圾焚燒發電廠實施對外售熱的必要性

垃圾焚燒發電對城市清潔化發展至關重要，為引導垃圾焚燒發電產業健康發展，本市對垃圾焚燒發電實施了電價補貼政策，根據《關于完善本市垃圾焚燒發電上網電價的通知》（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，執行全國統一垃圾焚燒發電標桿電價0.65元/kWh。

表1 本市垃圾焚燒發電廠情況（2019年數據）

與此同時，垃圾焚燒發電仍然面臨可持續發展的挑戰。

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。

二是運行穩定性較差。相比普通燃煤電廠，垃圾焚燒發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，垃圾焚燒發電廠通過建立對外售熱的運營模式，在提高機組發電效率的同時增加企業收入。通過提高企業處理垃圾的積極性，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。對于垃圾焚燒發電廠，由于外供蒸汽的收入相應減少發電所獲得的收入，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”指已發生或承諾、無法回收的成本支出。對于垃圾焚燒發電廠，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=每噸蒸汽發電量-廠用電量；

Pe—上網電價，上網電價執行全國統一垃圾焚燒發電標桿電價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，人員工資根據企業職工薪酬計算方法測算，職工福利包括福利費、養老(醫療、失業、工傷、生育)保險、住房公積金等；

C4—折舊及攤銷費用，參考企業財務報表，取其相應的折舊及攤銷費用；

C5—維修費，根據企業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

垃圾焚燒發電廠在純發電狀態，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設備運行時耗用的電費；

V3為排污費，主要是反滲透系統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 垃圾焚燒發電廠基本情況

以本市某垃圾焚燒發電廠為例，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，蒸汽負荷穩定且連續，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電廠廠區新建除鹽水制備站，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電上網電價的通知》（滬價管〔2013〕18 號）的相關規定，全國統一垃圾焚燒發電標桿電價為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、節省人力成本等優點，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、環保性能好、安全可靠性高、操作運行便捷等優點。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、供應穩定，安全可靠、維護便利等優點。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，垃圾焚燒發電廠實施對外售熱，既可推進垃圾焚燒發電廠的可持續發展，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，在成本上具有優勢，也有利于垃圾焚燒電廠發揮綜合效益。