欧洲建造小型垃圾焚烧发电设施的驱动因素和障碍

张斌

（1.北京市城市管理研究院，北京100028；2.生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京100028）

在过去几十年中，随着垃圾焚烧的效率和环境友好度的提高，全球建造了多座垃圾焚烧发电设施。仅在欧洲，约有400 多座垃圾焚烧发电设施[2]。各国在热处理方面存在一定差异，瑞典100%的热处理设施均对热能进行循环再利用[3]，而在日本这一比率只有24.5%[4]。

不同国家的当地条件和地方政策不同，由垃圾焚烧发电设施进行处理的垃圾比重也各不相同。2008年修订的欧盟《垃圾框架指令》（2008/98/EC），将从垃圾中循环再利用能源作为重点，对垃圾焚烧发电设施的能源效率设定了底限。

1 驱动因素和障碍

影响建造小型垃圾焚烧发电设施的驱动因素和障碍主要有以下7 个方面。

1.1 政策方面

建立焚烧发电设施的主要驱动因素之一是减少垃圾填埋量。在欧洲，影响垃圾焚烧发电的主要政策驱动因素来自欧盟指令，如《垃圾填埋指令》（1999/31/EC）、《工业排放指令》（2010/75/EU）和《可再生能源指令》（2009/28/EC），这些指令鼓励了垃圾焚烧发电设施的发展。

为了响应这些指令，欧盟成员国采取了一系列广泛的财政和监管措施，以鼓励垃圾焚烧发电设施的发展，包括出台填埋税和抑制填埋措施。在某些情况下，还提供了奖励和补贴，以增加对垃圾焚烧发电的支持。欧盟《垃圾填埋指令》规定了将有机垃圾从填埋场转移的目标：在2016年（个别为2020年）之前有机垃圾的填埋率要低于35%。成员国以不同方式执行了欧盟《垃圾填埋指令》。20 个成员国对所有或部分垃圾进入填埋场征收填埋税[5]，8 个成员国对有机和可燃垃圾实行了填埋禁令[5]。法国、瑞典和英国在2015年执行的填埋税金额见表1。

表1 2015年法国、瑞典和英国的填埋税

特别是在英国，垃圾填埋税逐年提高制度增加了填埋成本，使得其他垃圾处理方式更具竞争力。1996年，英国开始征收垃圾填埋税，在2014年之前每年都以8 英镑/t 进行增加。这个递增额现在是固定的，但会随着通货膨胀而增加，最快到2020年不会少于80 英镑/t。这使得其他的垃圾处理方式比填埋更具成本优势。在英国，垃圾填埋税的增加鼓励了对其他垃圾处理技术的投资，如垃圾焚烧发电和厌氧消化。

政策和立法对垃圾焚烧发电的发展有着重要的影响。欧盟《垃圾填埋指令》和《可再生能源指令》鼓励了垃圾焚烧发电设施的建设。在大多数情况下，条例或政策并没有专门针对小型或大型的垃圾焚烧发电设施，但已经产生了影响，只是不同国家的具体效果有所不同。在过去的20 多年里，日本垃圾焚烧发电设施的数量大幅减少，这是因为日本的政策和立法发生了变化，为了尽量减少对环境的影响，必须削减小型间歇燃烧锅炉数量[8]。法国也出现了这一趋势，1993年法国有300 多个垃圾焚烧发电设施在运作，而目前只有120 家，原因是《垃圾焚烧指令》（2000/76/EC）的颁布和随后的《工业排放指令》，采用了更严格的排放限值。

其中：AGR为扩展强度指数；和分别为第n+i年和第i年的城市建成区面积；n为以年为单位的时间跨度，其值越大，表示扩展速度越快，反之则慢．

另一个重要因素可能是对能源或化石碳排放征税。这些有助于热电联产垃圾处理设施的发展。瑞典对化石燃料征收重税的政策对地区供热系统中使用的燃料类型产生了重大影响[9]。由于征税，在更换旧设施的时候，企业不再考虑建造以化石作为燃料的设施，而是考虑以垃圾作为燃料。

政策和立法的另一个方面是设施要跟上法津的变化。大型垃圾焚烧设施会有专人来处理与法津同步的问题，而小型垃圾焚烧设施可能缺乏人力处理这些问题。

1.2 成本方面

垃圾焚烧发电设施存在着规模经济，垃圾的吨处理成本会随着设施规模的提高而降低[10]。大型设施可以更有效地利用土地，降低单位成本，提高设施的能源效率。另外，道路、称重、开发费用和工程设计等费用并不一定会随着设施容量的增加而增加。小型设施的单位运营成本相对较高，例如欧洲《工业排放指令》规定的定期测量排放的设备费用与设备维护费用单位成本较高。无法从规模经济中受益，是建造小型垃圾焚烧发电设施的不利因素。

除了填埋税和碳排放税等有利因素之外，还有一些财政激励措施使小型设施更具吸引力。“英国可再生能源政府法令”支持由“先进转换技术”（ACT 技术）产生的可再生能源，由“ACT 技术”产生的1 MWh 电能可拥有2 份可再生能源义务证书（ROCs）[11]。ROCs是可交易的证书，可以增加相关设施的收入来源。该激励措施在2017年之后，由“差价合约”制度（CfD）替代，并成为英国大型可再生能源发电设施的主要融资机制。“差价合约”制度也将支持使用ACT 技术的垃圾焚烧发电设施，热电联产系统也包括其中，但不包括常规的垃圾焚烧发电设施。“ACT 技术”产生的电能价格将高于常规焚烧产生的电能价格，这对ACT 企业更具有吸引力[12]。

由于小型企业的规模经济较弱，运营成本是其主要经济因素之一。据了解，在大多数情况下，小型设施的吨处理成本较高。随着处理能力的提升，垃圾进场费逐渐下降。图1显示了英国垃圾焚烧发电设施处理能力和垃圾进场费的趋势变化[13]。

图1 英国垃圾焚烧发电设施处理能力和垃圾进场费的关系图

1.3 能源销售方面

欧洲各国对垃圾焚烧发电设施所产生的可再生能源的定义及其在电网中的优先次序各不相同。在能源需求方面，各国之间最大的差异在于供热市场。在瑞典，小型垃圾焚烧发电设施可以为附近地区提供廉价热能。小型设施在夏季热能需求低时也能够满负荷运行。另外，瑞典征收高额的二氧化碳排放税，使得以矿物为燃料的供暖设施的运营成本很高。

在热能需求较少或没有建立地区供热设施的国家，热能销售不能抵消因规模经济欠缺所形成的损失时，建造小型垃圾焚烧发电设施就不具优势。

1.4 地理方面

地理因素是评估建造小型垃圾焚烧发电设施的一个常见因素。例如，在偏远地区，运输垃圾既困难又昂贵。英国的马恩岛、设得兰群岛和法罗群岛等岛屿上均建立了小型垃圾焚烧发电设施[14]。另一个因素是，较小岛屿缺乏填埋场地，并希望开发一种当地解决方案，避免将垃圾运输到其他区域。另外，地区供热的潜力也是一种驱动因素。

另一方面，由于垃圾焚烧对环境和旅游业的潜在负面影响[15]，岛屿或其他偏远地点的社区可能会反对垃圾焚烧发电，哪怕是小型设施。

1.5 燃料供应方面

在燃料供应方面，小型垃圾焚烧设施对燃料的需求量较小，大部分处理能力得以有效发挥。大型设施通常能接收更大范围的垃圾，可以接收商业和工业垃圾以及公共采购的生活垃圾。当该地区或国家的垃圾设计处理能力过高时，多个垃圾焚烧设施会形成竞争局面。这可能会导致垃圾进场费下降，并产生部分垃圾焚烧设施垃圾燃料不足的问题，这两方面都会成为投资建造垃圾焚烧设施的影响因素。在瑞典、荷兰和德国，这种竞争风险可以被来自挪威、英国和爱尔兰等国的垃圾抵消一部分。另一方面，瑞典从挪威进口垃圾，使得挪威的焚烧设施转而从英国进口垃圾[16]。

1.6 公众接受度方面

各国公众对垃圾焚烧发电设施的反对态度区别很大。

斯堪的纳维亚的垃圾焚烧发电经历了很多年，因此公众对这项技术的熟悉度和接受度越来越高[16]。

在英国，20 世纪50年代和60年代建造的大型焚烧炉对环境的不良影响，导致公众目前仍对垃圾焚烧发电有负面看法。在政策支持将垃圾焚烧发电作为垃圾处理方式的国家，公众反对度一般较低。设施的公共所有权由特定的非营利公司持有，也有助于公众接受，并保障公众健康。在英国，获得公众对垃圾焚烧发电设施的认可常常比较困难，许多设施由于公众的持续并坚决地反对而被推迟。在过去10年中，英国的一些大型垃圾焚烧发电设施尤其如此。在英国，垃圾和垃圾处理仍然是一个高度政治敏感的领域，一些地方当局采取了“无焚烧炉”战略来处理剩余垃圾。这通常通过建造替代设施来实现，例如建造机械生物处理设施。不过，这些设施仍会产生残余垃圾，需要进一步处理。因此，从公众接受度的角度来看，建造小型而非大型的垃圾焚烧发电设施在英国仍会有潜在市场[16]。

在瑞典，公众对垃圾焚烧发电设施的反对程度较低。而在没有垃圾焚烧发电经验的城市新建垃圾焚烧发电设施时，反对意见通常比扩建现有设施时要大。在20 世纪80年代中期，有报告称垃圾焚烧设施的二恶英排放量很高，瑞典暂停新建垃圾焚烧发电设施。在业界与政府当局达成协议一年后，这一局面才有所改变。协议的主要内容是加大污染物排放控制设备的投资，使焚烧设施污染物排放量大幅下降[16]。

然而，在政府公共采购方面，小型设施并无明显优势。小型设施吨处理成本较高，并与大型设施形成竞争。政府很难证明小型设施在经济方面物有所值，并很难说明建造的必要性。

1.7 技术方面

除处理能力外，小型和大型设施之间还有其他关键区别。最近发表的一篇文章回顾了热处理系统的技术和性能，得出结论认为，小型垃圾焚烧设施只能产生中低度蒸汽，发电净效率仅为20%～24%[17]。这跟焚烧设施所采用的技术类型（传统焚烧、气化或热解）没有关系。大型焚烧设施只发电不供热时的净效率可达到30%～31%。一份能源效率报告称，与大型设施相比，小型设施的平均发电能力及整体能源循环再利用率均较低[2]。该报告也分析了地理差异：北欧的垃圾焚烧发电设施为商业和住宅建筑进行地区供暖的应用范围较广，比南欧具有更高的能源循环再利用率。

2 结论

政策因素明显影响着垃圾焚烧发电设施的建造，是否建造小型垃圾焚烧发电设施与当地的政治和形势紧密相关。

小型垃圾焚烧发电设施的运营成本和资本成本都较高，但尽管如此，通常还有其他驱动因素优先于经济因素，如：环境影响。

财政奖励、能源和资源特性等驱动因素可能会进一步推动利用“ACT 技术”开发小型垃圾焚烧发电设施。这些技术在垃圾焚烧发电输出的方式上更灵活。例如，将合成气转化为专用发动机中的气体燃料、液体燃料、氨气或甲醇，可用作运输燃料或化学原料。除了有助于垃圾管理和减少垃圾填埋量之外，垃圾可转化为能源和资源的这一特性，也将有助于垃圾焚烧设施建设。

地理因素可能是小规模垃圾焚烧发电厂的驱动因素，但在许多情况下，并不是主要因素。

垃圾原料供应充足是一个需要考虑的因素。大型设施可能具有规模经济，但燃料供应方面的不确定性将影响经济风险评估，可能导致建造大型设施时初始融资困难。

小型垃圾焚烧发电设施更接近垃圾产生点，在当地社区创造就业机会和较短的垃圾运输距离，都有助于提高公众对这些设施的接受程度。由于其占地面积较小，小型垃圾焚烧发电设施更容易地融入现有的工业区。

技术问题已不是建造小型垃圾焚烧设施的障碍因素。相关技术已经具备，包括：传统焚烧设施的移动炉排和振荡窑技术，以及“ACT 技术”。