歐洲建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的驅(qū)動因素和障礙

張斌

（1.北京市城市管理研究院，北京100028；2.生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京100028）

在過去幾十年中，隨著垃圾焚燒的效率和環(huán)境友好度的提高，全球建造了多座垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施。僅在歐洲，約有400 多座垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施[2]。各國在熱處理方面存在一定差異，瑞典100%的熱處理設(shè)施均對熱能進行循環(huán)再利用[3]，而在日本這一比率只有24.5%[4]。

不同國家的當?shù)貤l件和地方政策不同，由垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施進行處理的垃圾比重也各不相同。2008年修訂的歐盟《垃圾框架指令》（2008/98/EC），將從垃圾中循環(huán)再利用能源作為重點，對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的能源效率設(shè)定了底限。

1 驅(qū)動因素和障礙

影響建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的驅(qū)動因素和障礙主要有以下7 個方面。

1.1 政策方面

建立焚燒發(fā)電設(shè)施的主要驅(qū)動因素之一是減少垃圾填埋量。在歐洲，影響垃圾焚燒發(fā)電的主要政策驅(qū)動因素來自歐盟指令，如《垃圾填埋指令》（1999/31/EC）、《工業(yè)排放指令》（2010/75/EU）和《可再生能源指令》（2009/28/EC），這些指令鼓勵了垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的發(fā)展。

為了響應(yīng)這些指令，歐盟成員國采取了一系列廣泛的財政和監(jiān)管措施，以鼓勵垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的發(fā)展，包括出臺填埋稅和抑制填埋措施。在某些情況下，還提供了獎勵和補貼，以增加對垃圾焚燒發(fā)電的支持。歐盟《垃圾填埋指令》規(guī)定了將有機垃圾從填埋場轉(zhuǎn)移的目標：在2016年（個別為2020年）之前有機垃圾的填埋率要低于35%。成員國以不同方式執(zhí)行了歐盟《垃圾填埋指令》。20 個成員國對所有或部分垃圾進入填埋場征收填埋稅[5]，8 個成員國對有機和可燃垃圾實行了填埋禁令[5]。法國、瑞典和英國在2015年執(zhí)行的填埋稅金額見表1。

表1 2015年法國、瑞典和英國的填埋稅

特別是在英國，垃圾填埋稅逐年提高制度增加了填埋成本，使得其他垃圾處理方式更具競爭力。1996年，英國開始征收垃圾填埋稅，在2014年之前每年都以8 英鎊/t 進行增加。這個遞增額現(xiàn)在是固定的，但會隨著通貨膨脹而增加，最快到2020年不會少于80 英鎊/t。這使得其他的垃圾處理方式比填埋更具成本優(yōu)勢。在英國，垃圾填埋稅的增加鼓勵了對其他垃圾處理技術(shù)的投資，如垃圾焚燒發(fā)電和厭氧消化。

政策和立法對垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展有著重要的影響。歐盟《垃圾填埋指令》和《可再生能源指令》鼓勵了垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的建設(shè)。在大多數(shù)情況下，條例或政策并沒有專門針對小型或大型的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施，但已經(jīng)產(chǎn)生了影響，只是不同國家的具體效果有所不同。在過去的20 多年里，日本垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的數(shù)量大幅減少，這是因為日本的政策和立法發(fā)生了變化，為了盡量減少對環(huán)境的影響，必須削減小型間歇燃燒鍋爐數(shù)量[8]。法國也出現(xiàn)了這一趨勢，1993年法國有300 多個垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施在運作，而目前只有120 家，原因是《垃圾焚燒指令》（2000/76/EC）的頒布和隨后的《工業(yè)排放指令》，采用了更嚴格的排放限值。

其中：AGR為擴展強度指數(shù)；和分別為第n+i年和第i年的城市建成區(qū)面積；n為以年為單位的時間跨度，其值越大，表示擴展速度越快，反之則慢．

另一個重要因素可能是對能源或化石碳排放征稅。這些有助于熱電聯(lián)產(chǎn)垃圾處理設(shè)施的發(fā)展。瑞典對化石燃料征收重稅的政策對地區(qū)供熱系統(tǒng)中使用的燃料類型產(chǎn)生了重大影響[9]。由于征稅，在更換舊設(shè)施的時候，企業(yè)不再考慮建造以化石作為燃料的設(shè)施，而是考慮以垃圾作為燃料。

政策和立法的另一個方面是設(shè)施要跟上法津的變化。大型垃圾焚燒設(shè)施會有專人來處理與法津同步的問題，而小型垃圾焚燒設(shè)施可能缺乏人力處理這些問題。

1.2 成本方面

垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施存在著規(guī)模經(jīng)濟，垃圾的噸處理成本會隨著設(shè)施規(guī)模的提高而降低[10]。大型設(shè)施可以更有效地利用土地，降低單位成本，提高設(shè)施的能源效率。另外，道路、稱重、開發(fā)費用和工程設(shè)計等費用并不一定會隨著設(shè)施容量的增加而增加。小型設(shè)施的單位運營成本相對較高，例如歐洲《工業(yè)排放指令》規(guī)定的定期測量排放的設(shè)備費用與設(shè)備維護費用單位成本較高。無法從規(guī)模經(jīng)濟中受益，是建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的不利因素。

除了填埋稅和碳排放稅等有利因素之外，還有一些財政激勵措施使小型設(shè)施更具吸引力?！坝稍偕茉凑睢敝С钟伞跋冗M轉(zhuǎn)換技術(shù)”（ACT 技術(shù)）產(chǎn)生的可再生能源，由“ACT 技術(shù)”產(chǎn)生的1 MWh 電能可擁有2 份可再生能源義務(wù)證書（ROCs）[11]。ROCs是可交易的證書，可以增加相關(guān)設(shè)施的收入來源。該激勵措施在2017年之后，由“差價合約”制度（CfD）替代，并成為英國大型可再生能源發(fā)電設(shè)施的主要融資機制?！安顑r合約”制度也將支持使用ACT 技術(shù)的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)也包括其中，但不包括常規(guī)的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施。“ACT 技術(shù)”產(chǎn)生的電能價格將高于常規(guī)焚燒產(chǎn)生的電能價格，這對ACT 企業(yè)更具有吸引力[12]。

由于小型企業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟較弱，運營成本是其主要經(jīng)濟因素之一。據(jù)了解，在大多數(shù)情況下，小型設(shè)施的噸處理成本較高。隨著處理能力的提升，垃圾進場費逐漸下降。圖1顯示了英國垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施處理能力和垃圾進場費的趨勢變化[13]。

圖1 英國垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施處理能力和垃圾進場費的關(guān)系圖

1.3 能源銷售方面

歐洲各國對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施所產(chǎn)生的可再生能源的定義及其在電網(wǎng)中的優(yōu)先次序各不相同。在能源需求方面，各國之間最大的差異在于供熱市場。在瑞典，小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施可以為附近地區(qū)提供廉價熱能。小型設(shè)施在夏季熱能需求低時也能夠滿負荷運行。另外，瑞典征收高額的二氧化碳排放稅，使得以礦物為燃料的供暖設(shè)施的運營成本很高。

在熱能需求較少或沒有建立地區(qū)供熱設(shè)施的國家，熱能銷售不能抵消因規(guī)模經(jīng)濟欠缺所形成的損失時，建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施就不具優(yōu)勢。

1.4 地理方面

地理因素是評估建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的一個常見因素。例如，在偏遠地區(qū)，運輸垃圾既困難又昂貴。英國的馬恩島、設(shè)得蘭群島和法羅群島等島嶼上均建立了小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施[14]。另一個因素是，較小島嶼缺乏填埋場地，并希望開發(fā)一種當?shù)亟鉀Q方案，避免將垃圾運輸?shù)狡渌麉^(qū)域。另外，地區(qū)供熱的潛力也是一種驅(qū)動因素。

另一方面，由于垃圾焚燒對環(huán)境和旅游業(yè)的潛在負面影響[15]，島嶼或其他偏遠地點的社區(qū)可能會反對垃圾焚燒發(fā)電，哪怕是小型設(shè)施。

1.5 燃料供應(yīng)方面

在燃料供應(yīng)方面，小型垃圾焚燒設(shè)施對燃料的需求量較小，大部分處理能力得以有效發(fā)揮。大型設(shè)施通常能接收更大范圍的垃圾，可以接收商業(yè)和工業(yè)垃圾以及公共采購的生活垃圾。當該地區(qū)或國家的垃圾設(shè)計處理能力過高時，多個垃圾焚燒設(shè)施會形成競爭局面。這可能會導(dǎo)致垃圾進場費下降，并產(chǎn)生部分垃圾焚燒設(shè)施垃圾燃料不足的問題，這兩方面都會成為投資建造垃圾焚燒設(shè)施的影響因素。在瑞典、荷蘭和德國，這種競爭風險可以被來自挪威、英國和愛爾蘭等國的垃圾抵消一部分。另一方面，瑞典從挪威進口垃圾，使得挪威的焚燒設(shè)施轉(zhuǎn)而從英國進口垃圾[16]。

1.6 公眾接受度方面

各國公眾對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的反對態(tài)度區(qū)別很大。

斯堪的納維亞的垃圾焚燒發(fā)電經(jīng)歷了很多年，因此公眾對這項技術(shù)的熟悉度和接受度越來越高[16]。

在英國，20 世紀50年代和60年代建造的大型焚燒爐對環(huán)境的不良影響，導(dǎo)致公眾目前仍對垃圾焚燒發(fā)電有負面看法。在政策支持將垃圾焚燒發(fā)電作為垃圾處理方式的國家，公眾反對度一般較低。設(shè)施的公共所有權(quán)由特定的非營利公司持有，也有助于公眾接受，并保障公眾健康。在英國，獲得公眾對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的認可常常比較困難，許多設(shè)施由于公眾的持續(xù)并堅決地反對而被推遲。在過去10年中，英國的一些大型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施尤其如此。在英國，垃圾和垃圾處理仍然是一個高度政治敏感的領(lǐng)域，一些地方當局采取了“無焚燒爐”戰(zhàn)略來處理剩余垃圾。這通常通過建造替代設(shè)施來實現(xiàn)，例如建造機械生物處理設(shè)施。不過，這些設(shè)施仍會產(chǎn)生殘余垃圾，需要進一步處理。因此，從公眾接受度的角度來看，建造小型而非大型的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施在英國仍會有潛在市場[16]。

在瑞典，公眾對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的反對程度較低。而在沒有垃圾焚燒發(fā)電經(jīng)驗的城市新建垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施時，反對意見通常比擴建現(xiàn)有設(shè)施時要大。在20 世紀80年代中期，有報告稱垃圾焚燒設(shè)施的二惡英排放量很高，瑞典暫停新建垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施。在業(yè)界與政府當局達成協(xié)議一年后，這一局面才有所改變。協(xié)議的主要內(nèi)容是加大污染物排放控制設(shè)備的投資，使焚燒設(shè)施污染物排放量大幅下降[16]。

然而，在政府公共采購方面，小型設(shè)施并無明顯優(yōu)勢。小型設(shè)施噸處理成本較高，并與大型設(shè)施形成競爭。政府很難證明小型設(shè)施在經(jīng)濟方面物有所值，并很難說明建造的必要性。

1.7 技術(shù)方面

除處理能力外，小型和大型設(shè)施之間還有其他關(guān)鍵區(qū)別。最近發(fā)表的一篇文章回顧了熱處理系統(tǒng)的技術(shù)和性能，得出結(jié)論認為，小型垃圾焚燒設(shè)施只能產(chǎn)生中低度蒸汽，發(fā)電凈效率僅為20%～24%[17]。這跟焚燒設(shè)施所采用的技術(shù)類型（傳統(tǒng)焚燒、氣化或熱解）沒有關(guān)系。大型焚燒設(shè)施只發(fā)電不供熱時的凈效率可達到30%～31%。一份能源效率報告稱，與大型設(shè)施相比，小型設(shè)施的平均發(fā)電能力及整體能源循環(huán)再利用率均較低[2]。該報告也分析了地理差異：北歐的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施為商業(yè)和住宅建筑進行地區(qū)供暖的應(yīng)用范圍較廣，比南歐具有更高的能源循環(huán)再利用率。

2 結(jié)論

政策因素明顯影響著垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的建造，是否建造小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施與當?shù)氐恼魏托蝿菥o密相關(guān)。

小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的運營成本和資本成本都較高，但盡管如此，通常還有其他驅(qū)動因素優(yōu)先于經(jīng)濟因素，如：環(huán)境影響。

財政獎勵、能源和資源特性等驅(qū)動因素可能會進一步推動利用“ACT 技術(shù)”開發(fā)小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施。這些技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電輸出的方式上更靈活。例如，將合成氣轉(zhuǎn)化為專用發(fā)動機中的氣體燃料、液體燃料、氨氣或甲醇，可用作運輸燃料或化學(xué)原料。除了有助于垃圾管理和減少垃圾填埋量之外，垃圾可轉(zhuǎn)化為能源和資源的這一特性，也將有助于垃圾焚燒設(shè)施建設(shè)。

地理因素可能是小規(guī)模垃圾焚燒發(fā)電廠的驅(qū)動因素，但在許多情況下，并不是主要因素。

垃圾原料供應(yīng)充足是一個需要考慮的因素。大型設(shè)施可能具有規(guī)模經(jīng)濟，但燃料供應(yīng)方面的不確定性將影響經(jīng)濟風險評估，可能導(dǎo)致建造大型設(shè)施時初始融資困難。

小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施更接近垃圾產(chǎn)生點，在當?shù)厣鐓^(qū)創(chuàng)造就業(yè)機會和較短的垃圾運輸距離，都有助于提高公眾對這些設(shè)施的接受程度。由于其占地面積較小，小型垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施更容易地融入現(xiàn)有的工業(yè)區(qū)。

技術(shù)問題已不是建造小型垃圾焚燒設(shè)施的障礙因素。相關(guān)技術(shù)已經(jīng)具備，包括：傳統(tǒng)焚燒設(shè)施的移動爐排和振蕩窯技術(shù)，以及“ACT 技術(shù)”。