垃圾焚烧发电厂供热成本计算模型研究及分析

牛 刚

上海市节能减排中心有限公司

0 前言

城市生活垃圾处置对城市环境和可持续发展有着巨大的影响。上海在迈向卓越的全球化城市进程中，面临着人口继续增长和资源环境约束趋紧的压力，秉持“减量化、资源化、无害化”的理念持续推进城市生活垃圾合理处置，对于维护城市公共环境和资源节约利用具有重要的作用。

通过垃圾焚烧处理城市生活垃圾并利用余热锅炉进行发电是资源化处置城市生活垃圾的重要途径之一，而垃圾焚烧发电厂通过供热改造实现热电联产不仅提高了机组效率，更是推进垃圾焚烧发电厂可持续发展的有效手段。基于搭建的垃圾焚烧发电厂蒸汽成本测算模型，并通过机会成本法和沉没成本法进行计算和校核，提出了垃圾焚烧发电厂对外售热价格的成本依据。

1 本市垃圾焚烧发电厂现状

截至2019 年，上海市垃圾焚烧发电总装机容量为42.6 万kW（见表1），较2018 年增加54.3%。2019年，垃圾焚烧发电厂全年发电量25.5亿kWh，年均利用小时达到6 000 h，垃圾处理能力达到19 300 t/d。未来上海市规划建设的垃圾焚烧发电容量约120 MW。2019 年上海市垃圾焚烧发电厂情况见表1。

2 垃圾焚烧发电厂实施对外售热的必要性

垃圾焚烧发电对城市清洁化发展至关重要，为引导垃圾焚烧发电产业健康发展，本市对垃圾焚烧发电实施了电价补贴政策，根据《关于完善本市垃圾焚烧发电上网电价的通知》（沪价管〔2013〕18号），每吨生活垃圾折算上网电量不超过280 kWh部分，执行全国统一垃圾焚烧发电标杆电价0.65元/kWh。

表1 本市垃圾焚烧发电厂情况（2019年数据）

与此同时，垃圾焚烧发电仍然面临可持续发展的挑战。

一是污染物排放的控制成本较高。由于垃圾电厂燃料的特殊性，故对其污染物排放控制要求较为严格。《生活垃圾填埋场污染物控制标准》对垃圾渗滤液提出了排放要求。同时，《生活垃圾焚烧污染控制标准》对垃圾焚烧产生的SO2、NOx、HCl、Hg和其它重金属、二噁英、CO等污染物也提出了严格的排放限制。

二是运行稳定性较差。相比普通燃煤电厂，垃圾焚烧发电厂燃料的来源存在较大的不确定性，造成垃圾的热值、含水量等参数变化较大，对机组出力、效率和运行安全性都带来考验。

三是机组维修成本较高。垃圾燃烧产生的烟气中，含有SO2、NOx、HCl 及CO 等多种气体，较容易使机组的受热面产生结焦、积灰及设备腐蚀等，造成机组维修费用较高。

综上因素，垃圾焚烧发电厂通过建立对外售热的运营模式，在提高机组发电效率的同时增加企业收入。通过提高企业处理垃圾的积极性，保证了城市垃圾的处理量及处理效率。

3 垃圾焚烧发电厂对外供热成本模型

3.1 供热成本测算模型的思路

垃圾焚烧发电厂以提供蒸汽的方式开展对外售热，蒸汽成本可考虑采用“机会成本法”及“沉没成本法”两种方法进行测算并相互校核。

“机会成本法”是指在无市场价格的情况下,资源使用的成本可以用所牺牲的替代用途的收入来估算。对于垃圾焚烧发电厂，由于外供蒸汽的收入相应减少发电所获得的收入，即按照每吨蒸汽产生的外售电量及相应上网电价测算蒸汽成本。

“沉没成本法”指已发生或承诺、无法回收的成本支出。对于垃圾焚烧发电厂，为按照已产生的投资和经营成本等各生产要素成本测算蒸汽成本。

由于机会成本相对可更真实地反映外供蒸汽对垃圾焚烧发电厂的经济影响，因此本文对蒸汽成本测算以机会成本为主，并采用沉没成本法做校核。

3.2 供热价格测算模型的建立

3.2.1 机会成本法测算

机会成本法测算为了对外售热损失上网电量收入折算的蒸汽成本，即:

其中：

Ps—采用机会成本测算的蒸汽成本；

E—每吨蒸汽对应外售电量，

每吨蒸汽对应外售电量=每吨蒸汽发电量-厂用电量；

Pe—上网电价，上网电价执行全国统一垃圾焚烧发电标杆电价0.65元/kWh；

Cw—除盐水制水成本。

3.2.2 沉没成本法测算

沉没成本法即计算产生蒸汽所消耗的成本总和，即：

其中：

Ts—采用沉没成本法计算的蒸汽成本；

C1—外购材料及燃料费，包括石灰、盐酸、液碱、活性炭、尿素、自来水、生产用水、轻柴油和外购电费等；

C2—专业处置费，即“三废”处理费，包括飞灰处理费（含飞灰螯合固化费及填埋运输费）、炉渣处理费（含炉渣填埋运输费）和垃圾渗滤液外送处理费等；

C3—人员工资及福利，人员工资根据企业职工薪酬计算方法测算，职工福利包括福利费、养老(医疗、失业、工伤、生育)保险、住房公积金等；

C4—折旧及摊销费用，参考企业财务报表，取其相应的折旧及摊销费用；

C5—维修费，根据企业某一完整年度的维修支出进行测算；

C6—管理费用及其他，管理费用一般包括保险费、招待费、办公费、差旅费、租赁费等；

C7—财务费用，根据项目固定资产投资总额，银行贷款还款的方式及来源，计算运营期内的财务费用；

C8—补贴费用，主要为处理垃圾的补贴费用，在成本测算中，应考虑扣减企业获得的垃圾处置费用收入；

Cw—除盐水制水成本；

Qs—因对外售热产生的蒸汽量。

3.2.3 除盐水制水成本

垃圾焚烧发电厂在纯发电状态，除盐水补水率多在3%左右，由于机组需要对外提供蒸汽，故除盐水量将大幅增加，因此，项目需要对除盐水制水设备进行改造升级。

对以下基于系统现状进行的蒸汽成本测算需要加上除盐水制水成本。即

其中：

Cw—除盐水制水成本；

Qw—制备除盐水年总量；

V1为材料及燃料费用，包括聚合氯化铝、次氯酸钠、阻垢剂、非氧化杀菌剂、盐酸、液碱和自来水等除盐水制备材料；

V2为设备运行费用，主要是化学水处理系统设备运行时耗用的电费；

V3为排污费，主要是反渗透系统中产生的排污水处理费用；

V4为人员工资，根据实际配备运维人员数量及公司薪酬规定进行测算；

V5为折旧费用；

V6为维修费，根据具体项目实际生产运营数据进行测算。

4 案例及分析

4.1 垃圾焚烧发电厂基本情况

以本市某垃圾焚烧发电厂为例，根据其投资总额及某年实际运营费用，进行蒸汽成本测算。

该项目采用的主要工艺流程为垃圾焚烧＋余热发电＋烟气净化。项目焚烧炉和余热锅炉参数见表2和表3。

表2 焚烧炉主要技术参数表

表3 余热锅炉主要技术参数表

热用户申请用汽量80 t/h，平均用汽量50 t/h，最大用汽量65 t/h，蒸汽负荷稳定且连续，年用汽时间7 200 h，用汽参数2.5 MPa，280～300 ℃。项目将在垃圾焚烧发电厂厂区新建除盐水制备站，供焚烧炉余热锅炉的补给水。

4.2 测算参数取值依据

本文测算参数取值依据如下：

1）现有机组运行情况：根据项目单位提供的《年度运营情况汇总表》，项目月均进厂垃圾93 590 t，月均入炉垃圾73 755 t，月均发电量3 653万kWh，月均外售电量3 166万kWh，月均厂用电量503万kWh，吨垃圾焚烧发电量为495.3 kWh，吨垃圾产汽量2.2 t。

2）上网电价：根据《上海市物价局关于完善本市垃圾焚烧发电上网电价的通知》（沪价管〔2013〕18 号）的相关规定，全国统一垃圾焚烧发电标杆电价为0.65元/kWh。

3）材料费、人工费等费用按照《年度生产运营情况汇总表》、《年度生产辅料用量表》、《人工成本预算表》等材料计取。

4）按照国家相关规定，电力税率取13%；折旧费采用平均年限法，残值率5%，年限为15年。

4.3 测算结果

1）除盐水成本测算结果

根据项目单位提供的材料，新增除盐水的成本测算见表4。

表4 除盐水成本

2）机会成本法测算结果

根据项目单位提供的材料，采用机会成本法计算蒸汽成本见表5。

表5 蒸汽成本测算（机会成本法）

3）沉没成本法测算结果

根据项目单位提供的材料，采用沉没成本法计算蒸汽成本见表6。

4.4 本市现有其他用热方式的成本情况

本市现有企业用热方式主要有以下三类：

1）电锅炉

具有零排放、占地总面积小、热效率高、节省人力成本等优点，多用于0.7 MW 以下的热水锅炉。通过供热成本测算，不考虑投资与维护费用，仅用电成本达到了约330 元/t（谷时段）和690 元/t（平时段）。

表6 蒸汽成本测算（沉没成本法）

2）燃气锅炉

具有热效率高、占地面积小、环保性能好、安全可靠性高、操作运行便捷等优点。运行成本主要考虑天然气费用、补水费用、设备耗电费用。通过供热成本测算，蒸汽成本约380元/t。

3）集中供热

具有综合效率高、供应稳定，安全可靠、维护便利等优点。通过成本测算，本市燃气集中供热价格预计在330元/t左右。

综合比较本市现状及其他三种方式的用热成本，垃圾焚烧发电厂实施对外售热，既可推进垃圾焚烧发电厂的可持续发展，也可降低用户用热成本，带来较好的社会效益。

5 结论

按照“机会成本法”和“沉没成本法”测算垃圾焚烧电厂对外供应蒸汽成本是合理可行的。测算表明，垃圾焚烧发电厂对外供热与燃气和电力供热方式相比，在成本上具有优势，也有利于垃圾焚烧电厂发挥综合效益。