垃圾焚烧发电产业投资地图 (2020年版)上篇
来源:和达资本  2020/3/13 10:45:08 最新新闻     收藏

前言:城市生活垃圾是指城市居民在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物及法律、法规规定视为生活垃圾的固体废物。按照成分构成、属性、利用价值以及对环境的影响,生活垃圾一般分为有机垃圾、有害垃圾、可回收利用垃圾、其他垃圾四类。

垃圾焚烧发电产业投资地图(2020年版)分为(上)、(下)两篇,本篇主要内容为行业简介及需求侧分析。

1. 行业简介

1.1 行业定义

1.1.1 城市生活垃圾定义

城市生活垃圾是指城市居民在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物及法律、法规规定视为生活垃圾的固体废物。按照成分构成、属性、利用价值以及对环境的影响,生活垃圾一般分为有机垃圾、有害垃圾、可回收利用垃圾、其他垃圾四类。

1.1.2城市生活垃圾处理的方法

城市生活垃圾处理是对生活垃圾进行无害化、减量化处理以及资源化利用,目前生活垃圾的处理方式主要有卫生填埋、堆肥、焚烧、热解和综合利用(如生产有机肥料、建筑材料、供热和发电等。我国生活垃圾处理的发展格局是:填埋是主导但增长缓慢,焚烧则快速发展,堆肥呈萎缩状态。

根据国家统计局数据,2018年,我国城市(含县城)生活垃圾无害化处理率达到98.9%其中,卫生填埋占比51.87%;焚烧处理占比45.13%;堆肥等其他方式占比仅为3%。

1.1.3 垃圾焚烧发电

垃圾发电是把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中:一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机物),在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷,也叫沼气,再经燃烧,把热能转化为蒸气。推动涡轮机转动,带动发电机产生电能。

1.2 行业主流技术

1.2.1 层燃炉技术

层燃炉技术的主要特点是无需对入炉垃圾进行分拣、筛选、破碎等预处理,利用活动炉排的机械运动就可实现对垃圾的搅动和混合,确保垃圾能与空气充分接触而受热和混合均匀,及时避免因垃圾入炉后遭遇强热而发生表面固化,影响垃圾内部的传热与气体流动,导致垃圾燃烧时间延长和不完全燃烧的情况出现。通过在炉排上进行垃圾干燥、着火、燃烧、燃烬等过程控制,有着较高的处理效率,其中垃圾层分布较为均匀,燃烧较稳定和完全,飞灰量较少,减少了污染物的排放和对环境的污染影响。该技术技术成熟、可靠,是目前使用最为广泛的垃圾焚烧炉技术。但其也存在对炉排材质、加工精度和控制要求较高,炉温不易控制,难以在炉内脱除有害物质,整体投资成本较高,经济性较差,后期维护检修工作量大等缺点。

1.2.2 回转炉技术

通常情况下,回转炉技术包括废弃物存储、进料、炉体、余热回收、二次污染控制等部分。炉身为微倾斜的、低速转动的圆筒,垃圾由高处进入,在圆筒中翻转与燃烧,垃圾燃烧完后的残渣通过圆筒下端排出。

回转炉主要有两种结构,水冷壁式与耐火砖衬式。其中,水冷壁式是由水冷壁管逐渐向转筒附近排列,利用对燃烧之后产生的热量吸收,达到降低筒体内温度的目的。通常在筒体下端设置相应的风室,空气从底部穿过有孔钢板进入炉内,并通过圆筒旋转与燃烧物均匀的混合,使垃圾完全燃烧。耐火砖衬式则是滚筒内壁可对热量进行存储,在燃烧过程中温度相对较高,但在筒体一端进入空气时,筒体中心区域会形成空气过剩现象,不能确保筒体内部具有较为充足的空气支持燃烧,且其由于筒体尺寸、重量、惯性相对较大,转速相对较小,筒体内的垃圾搅拌与翻转不充分,无法与中心空气均匀混合,造成大量垃圾未燃烧完全,其垃圾燃烧速度与效果与水冷壁式相比也存在一定的差异。

回转炉技术的特点为燃料适应性广,可焚烧不同性质的废弃物,可长时间连续运行。但其对焚烧低热值、高水分的垃圾有一定的难度,且垃圾处理量较小,热效率较低,辅助燃料消耗量大,排出气体温度低,占地面积大,多应用于焚烧医疗垃圾或危险废弃物。

1.2.3 流化床技术

流化床技术因垃圾在高速气流的驱动下在炉膛内悬浮沸腾,与空气接触充分,燃烧效果较好,负荷调节范围较广,燃烧过程较为稳定。燃料适应性强,燃烧彻底,能有效减少垃圾容量和控制污染物的排放。但因其对垃圾的分拣、筛选和破损等预处理要求较严格,且燃烧过程中需掺烧一定比例的燃煤,造成烟气中粉尘和飞灰量较高,导致后续除尘器负担加重,处理费用增加等原因,限制了该技术在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展。

1.2.4 热解气化技术

垃圾热解气化技术的基本原理是在无氧或缺氧条件下,在热解气化装置中对垃圾加热蒸馏使其有机物裂解,转化为固体焦炭、可燃油和可燃气体,可燃油和可燃气体可用于余热锅炉燃烧进行热量回收利用。一般包括加热干燥、热解气化、残炭燃烧、可燃气燃烧等过程。

该技术是近10年研制出来的新型垃圾焚烧处理技术,具有设备结构简单、安全、效率高、投资低,能有效控制垃圾处理过程中的二次污染,对环境更安全等特点,具有广阔的发展前景。但也由于其设备处理能力较小,无助燃物时燃烧不稳定,热量回收率低及不能适应高水分、低热值垃圾的处理,因此垃圾热解气化焚烧炉技术在我国广泛应用还较困难。1.3 行业特点

1.3.1 区域性

我国垃圾焚烧发电项目表现出明显的区域分布不均衡性特点。

从垃圾焚烧产能角度看,浙江、江苏、广东三省垃圾焚烧产能超过3万吨/日,甘肃、贵州、内蒙古、辽宁、陕西、宁夏、新疆、江西8省垃圾焚烧产能不足3000吨/日,而青海和西藏更是尚无垃圾焚烧项目。而从北京、上海、深圳甚至天津等大城市的生活垃圾处置能力来看,目前焚烧占比约40%,随着早期填埋场的满产及土地资源的稀缺,大型城市生活垃圾焚烧处置将是大势所趋。

1.3.2 运营方式

垃圾焚烧发电项目大多采取BOT、BOO、PPP等运营模式,一般在项目建设期通过SPV公司进行项目配套融资,商业模式属性导致垃圾焚烧行业具有天然的重资产属性。

同时必须有政府许可的特许经营权方可运营。特许经营权为30年,其中2年建设期,28年运营期。

原材料供应稳定:一般企业采购原材料,需要付出成本购买,而垃圾处理的上游原材料不需要采购不需成本,由政府免费提供,还能收取垃圾处理费,垃圾焚烧后还能用来发电,享受上网电价。

1.3.3 行业收入特点

垃圾焚烧运营收入包括垃圾处理收入和上网电费收入,前者占比20-30%,后者为70-80%。

按照2012年国家发改委发布的《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》提出,现行垃圾焚烧上网电价大致由三部分构成:当地脱硫燃煤机组标杆上网电价、省级电网负担及可再生能源补贴。

每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时,并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0.65元。对于高出当地脱硫燃煤机组标杆上网电价而言,则强化地方财政与可再生能源予以双重支撑。其中,当地省级电网负担每千瓦时0.1元。据此估算,垃圾焚烧发电企业逾七成收入来源于发电补贴。

1.3.3.1 垃圾处理收入(占比20-30%)

1)垃圾处理量:与垃圾产能规模有关,尤其是城镇化发展及政策支持,例如垃圾焚烧占比提升。

2)垃圾处理费:垃圾处理服务费单价为60-80元/吨,这主要是由项目竞标决定,即与政府关系如何是关键点。

3)此处的关键要点分析:经济发达与否、人工运营成本、政府议价能力强弱。

1.3.3.2 上网电费收入(占比70-80%)

这部分主要包括由上网发电量和上网电价组成,其中,上网发电量由装机容量和利用小时数决定。

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根据上图,每1吨垃圾产生的257元收入中,政府补贴占了总收入的6成左右,其中,处理费收入和省补及国补收入分别各占3成。最后就是市场化占比为4成。所以,一旦政府补贴取消了,对整个行业来说是致命的打击。

1.3.3.3税收政策

由于生活垃圾焚烧发电行业目前适用企业所得税“三免三减半”、电力销售收入增值税即征即退、垃圾处理费增值税即征即退70%等优惠政策。税收政策的优惠虽不直接作为企业的收入来源,但较低的税率水平能够减轻企业负担,促进企业整体发展。

1.3.4 行业敏感度

通过对垃圾焚烧项目进行敏感性测试,项目NPV影响因素由大到小依次为:单位投资额>单位垃圾上网电量>特许经营期限>垃圾处置费。单位投资额对于项目NPV影响最大,建设期成本管控对于项目整体估值影响最大;其次为单位垃圾上网电量,受到垃圾热值、焚烧设备效率、自用电比例等因素影响;其次为特许经营年限;最后为垃圾处置费。

1.4 行业产业链

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1.4.1 上游行业概述

垃圾焚烧发电行业的上游行业主要包括垃圾清运、垃圾发电项目设计建造、垃圾焚烧发电设备制造等。由于投资运营方式以BOT、BOO、PPP为主,垃圾焚烧发电项目EPC提供建造服务及焚烧发电的核心设备供应商均作为行业上游产业。

1.4.2 下游行业概述

垃圾焚烧发电行业的客户主要包括地方政府部门和电网公司。垃圾焚烧发电企业向地方政府提供垃圾焚烧处理服务,并收取垃圾处置费;在垃圾焚烧处理过程中利用余热进行发电,向电网公司提供电力,并获得发电收入。

我国垃圾焚烧发电主要由地方政府通过BOT、PPP等特许经营方式实行市场化运作。垃圾发电项目设计建造及设备采购主要通过招投标、竞争性谈判等方式完成,市场化程度较高,上游供应商议价能力主要受技术水平等因素的影响。随着我国城市化进程步伐的加快,垃圾焚烧处理需求持续旺盛。同时,根据《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》(电监会令第25号)的有关规定:“电力调度机构应当按照国家有关规定和保证可再生能源发电全额上网的要求,编制发电调度计划并组织实施。电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量”。垃圾焚烧发电作为可再生能源循环利用的方式之一,享受发电优先上网的政策支持。下游行业需求持续旺盛、国家政策大力支持,为本行业的快速发展创造良好的条件。

2. 需求侧分析

2.1 行业发展情况

根据国家统计局公布的数据显示,截至2018年,生活垃圾无害化处理量达到22,565.4万吨,生活垃圾无害化处理厂接近663座,生活垃圾无害化处理能力增至766,195吨/日,生活垃圾无害化处理率99%。其中垃圾焚烧无害化处理量10,184.9万吨,生活垃圾焚烧无害化处理厂331座,生活垃圾焚烧无害化处理能力364,595吨/日。相较于发达国家,我国的垃圾焚烧处理占比仍相对较低,2018年为45%左右,而欧美大多数发达国家比例基本保持在70%以上。

住建部《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中释放出了更积极的信号:到2020年垃圾焚烧能力将占总无害化处理能力近53.69%。届时市场投资空间、建设空间约在1,000亿元左右,其中运营规模将达到300亿元。

2.2 市场需求情况

自2010年以来,我国生活垃圾清运量逐年上升,2016年超过2亿吨,达到2.04亿吨,同比增长6.81%;2017年达到2.15亿吨,同比增长5.39%;2018年2.28亿吨,同比增长6.05%;我们预计2019年度将达到2.4亿吨以上。

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近5年我国垃圾清运量及处理方式分类如下表所示:

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鉴于本篇产业地图主要针对垃圾焚烧发电方面,我们将其中垃圾焚烧发电单独列出。垃圾焚烧业务占比如下表所示:

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根据上表,我们可以看出,自2014年以来,无论是从无害化处理厂、无害化处理能力、无害化处理量等方面,垃圾焚烧所占比例都是逐年提升,可以预计未来垃圾焚烧将作为垃圾无害化处理的主流方式。

2.3 市场规模预测

根据现有数据,结合垃圾清运量的增长率,我们预计未来垃圾焚烧发电的市场规模如下表所示:

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其中:

垃圾清运量数据按近三年增长率加权平均估算得出。2019-2022的加权平均增长率,分别为:6.25%、5.8%、5.5%。

垃圾焚烧量占比:住建部规划中“2020年垃圾焚烧能力将占据总无害化处理能力近53.69%”,按此增长速度,预计年垃圾焚烧占比将在2022年占无害化处理的65%。

清运侧市场规模假设以目前垃圾清运费用平均值与焚烧量相乘计算即65元/吨*垃圾焚烧量。

每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时,并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0.65元。

垃圾焚烧发电厂造价平均水平2*12MW,垃圾处理能力1000-1100吨/日,总造价大约60000万元/座。2019年实际已建成并投入运营的垃圾焚烧发电厂已超过400座,考虑到有部分项目属于一期工程,规模不算大,故假设全年度焚烧发电厂数量为400座。

垃圾焚烧发电厂数量,目前垃圾焚烧发电厂平均处理能力1000-1100吨,按照80%左右产能利用率,求整计算得出所需垃圾发电厂数量。

我国垃圾焚烧在无害化处置中的占比为45%,填埋仍是主要的垃圾处理方式,垃圾焚烧行业仍有发展空间,根据规划,到2020年,全国城镇生活垃圾产能要达到59.14万吨/日,2018年为36.45万吨/日,也就是说,2018-2020年每年需要增加约10万吨/日的垃圾处理能力。

2.4 主要需求者及其特点

垃圾处理的主要需求者为当地政府,由地方政府通过BOT、PPP等特许经营方式实行市场化运作。垃圾发电项目设计建造及设备采购主要通过招投标、竞争性谈判等方式公开甄选投资人,这时候政府一般就会给出边界条件,以有利于吸引投资人,也可以让各家在同一标准上进行竞争。

垃圾焚烧发电厂的建设涉及很多方面的工作,包括当地的垃圾分类情况、垃圾热值、垃圾运输情况、垃圾的收集方式。焚烧厂是否已经选址?厂区三通一平?是否已通过立项?尤其是环评工作是否已经通过?以及软性的当地政府的招商环境,税收政策甚至还包括地方舆论压力等多方面的影响。

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