经济学生活垃圾焚烧发电研究

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摘要：焚烧发电相比较其他生活垃圾处理方式独具优势。随着经济发展和社会对环保问题的日益关注，对生活垃圾焚烧发电的研究也日益受到重视。目前，对生活垃圾焚烧发电的研究主要从工程学、环境学、管理学的视角展开。基于经济学视角，立足于技术-项目-产业的维度，整理了生活垃圾焚烧发电的研究。结论显示：目前对生活垃圾焚烧发电的研究主要围绕理论架构、技术细节、风险与收益、项目运作方式及细节、产业化困境及发展策略展开，多侧重于微观或中观层面的研究。未来的研究需立足于产业经济学、发展经济学、福利经济学范畴展开更为综合和宏观的研究。

关键词：生活垃圾；焚烧发电；垃圾处理费；上网电价补贴

随着经济发展、人民生活水平提升以及政府、公众对环境保护的重视，处理生活垃圾已经上升到战略高度。较回收再利用、填埋以及堆肥等处理方式，焚烧发电具有天然优势。目前，对生活垃圾焚烧发电的研究纷繁芜杂，多以技术导向、细节问题解决为主，缺乏概括性综合论述，不能全局性把握生活垃圾焚烧发电技术和产业发展。因此，笔者拟立足于经济学框架，基于技术-项目-产业的维度，从理论架构、技术细节、风险-收益、关键问题处理、行业困境及发展策略等角度对生活垃圾焚烧发电研究进行综合评述，为生活垃圾焚烧发电的理论研究和产业发展实践提供借鉴。

一、生活垃圾焚烧发电的理论架构

生活垃圾焚烧发电的理论架构首先在于阐释生活垃圾在国际上是如何管理的，国际上有哪些处理生活垃圾的措施，各自的优劣点在什么地方？生活垃圾废物管理的典型经验来自德国废物管理的“五步架构”。德国在《循环经济废物管理法》（2012年）框架下，构建了生活垃圾废物管理的5个主要步骤：减少废物产生；对产生的废物进行检测、清洁和修复等预处理，使之能再利用；对不能再利用的废物进行资源化处理，作为再生料重新进入生产领域；采取能源利用等其他措施；确保不对环境和人体健康产生不利影响的残渣处置［1］。从“五步架构”的步骤看，后4个均涉及生活垃圾处理。一般来说，对生活垃圾的处理措施包括分拣回收利用、填埋、堆肥和焚烧4种方式［2］。比较4种方式，各有优劣。从缺陷看，分拣回收利用的缺陷在于生活垃圾分类程度低、回收利用手段不高、社会化回收体系分类不健全；填埋的缺陷在于占用大量土地资源、高浓度渗滤液污染地下水；堆肥的缺陷在于生活垃圾中可能含有重金属垃圾；焚烧发电的缺陷在于焚烧发电技术是否稳定达标、二噁英的控制、公众的知情权问题。生活垃圾焚烧发电是一个比较具体的技术或者产业问题。由于国家目前对资源、环境等问题的重视，学界也开始探索构建生活垃圾焚烧发电的理论架构。如今对生活垃圾焚烧发电领域的理论分析主要包括垃圾焚烧理论、垃圾焚烧发电管理制度及垃圾焚烧发电企业实践。其中，垃圾焚烧理论主要包括基于投入-产出模型阐释垃圾焚烧发电的环境评价体系［3-4］以及基于均衡分析的垃圾焚烧发电补偿机制分析［5］。垃圾焚烧发电管理制度主要包括《生活垃圾污染控制法》《容器和包装物的分类收集与循环法》及城市垃圾焚烧征税实践等［6］。垃圾焚烧发电企业实践主要基于生命周期评价理论对生活垃圾收集及焚烧处理的处置实践进行系统分析［7］。总的说来，对生活垃圾处理或焚烧发电问题的研究均从产业发展或技术需求等实际需要展开，其理论和逻辑高度还比较欠缺。

二、生活垃圾焚烧发电过程的技术细节

相比较生活垃圾焚烧发电的理论架构，对焚烧发电过程技术细节的研究更为丰富。生活垃圾焚烧发电原本就是满足技术需求和产业发展实际需要的问题。学术界对生活垃圾焚烧发电过程的技术细节研究主要包括技术优缺点、垃圾焚烧炉类别及其优缺点、可处理量核算、技术标准和发电过程中对二噁英、飞灰、渗滤液的处理等。垃圾焚烧发电具有如下3个方面的优点。第一，炉温在850～1100℃，可以有效杀灭细菌；第二，使垃圾体积减少85%～95%，实现有效减量化；第三，实现前期的金属回收和焚烧炉余热发电。垃圾焚烧发电也有一定的缺点。第一，发电量受垃圾收集量、垃圾含水率、垃圾燃烧的热值和灰分等影响，发电量的稳定性弱；第二，垃圾焚烧过程中产生的二噁英等容易引起环境的再污染［8］。垃圾焚烧炉的类别决定了焚烧程度和处理质量。垃圾焚烧炉包括机械式炉排、旋转窑、循环流化床。机械式炉排型焚烧炉借助机械的力量搅动生活垃圾；旋转窑型焚烧炉借助有倾斜的旋转窑并利用重力惯性作用翻转生活垃圾；循环流化床型焚烧炉则将生活垃圾置于空中悬浮流动，使生活垃圾充分燃烧。从3种垃圾焚烧炉对垃圾处理和焚烧的质量和程度看，循环流化床型焚烧炉具有较高的水准和处理效果。可处理垃圾量的核算对生活垃圾焚烧发电规模设计具有决定性作用。中国城市居民人均生活垃圾日产生量为0.8～1.3kg/人，通常取1.1kg/人作为设计值。生活垃圾焚烧发电技术实施过程中，一般有生活垃圾可燃成分30%～40%、垃圾含水率50%以下、低位发热值6280kJ/kg以上、垃圾焚烧厂余热锅炉蒸汽参数达到中温中压参数以上（4MPa和400℃）等技术要求。处理二噁英、飞灰和渗滤液等是生活垃圾焚烧发电过程中最关键的技术细节。其中，处理二噁英一般依靠提高炉膛温度、延长生活垃圾在高温区的停留时间、增强炉膛内混合强度和过量空气系数等手段来实现。处理飞灰一般通过固化（直接密封、水泥固化、熔融固化、化学稳定后固化）后填埋、烧制陶粒、用作凝石成岩剂原料等手段实现。处理渗滤液一般通过膜生物反应器、电解、催化湿式氧化、人工湿地处理等来完成［9］。

三、生活垃圾焚烧发电项目的风险-收益问题

生活垃圾处理具有公共物品性质，加之在很大程度上因政府财力有限而不太愿意投入不能立马看到政绩和效益的项目，所以对生活垃圾焚烧处理的项目运作通常会采取与民营企业合作，如PPP、BOT、BOO、TOT、BOOT等方式。学术界近期对生活垃圾焚烧发电项目运作的研究主要围绕项目的风险类别及规避机制、博弈问题、参与方损益和收益的影响因素等展开。宋金波等人总结北京六里屯、天津双港、山东菏泽等18个生活垃圾焚烧发电项目，指出其关键风险包括政治风险、法律风险、金融风险、技术风险、市场风险、运营风险、不可抗力风险和完工风险［10］。这8个大类的关键风险又可以分为16个小类，主要是政府决策风险、政府信用风险、法律风险、汇率变动风险、利率变动风险、通货膨胀、技术风险、变更风险、垃圾供应风险、招投标风险、生产与维护风险、费用支付风险、项目移交风险、收益变化风险、不可抗力风险和完工风险［11］。规避风险的手段主要建立在风险分担机制上，其中政府决策风险、法律风险、垃圾供应风险、费用支付风险主要由政府承担；生产与维护风险、技术风险、变更风险主要由项目公司承担；招投标风险、收益与成本变化风险、完工风险等由双方共同承担。李郁芳等人基于利益集团理论在将生产者利益集团、消费者利益集团分别视为小集团和大集团的条件下，阐释了生产者利益集团、消费者利益集团及作为规制机构的政府之间的委托关系。她指出，在垃圾焚烧发电项目的博弈中，作为小集团的生产者利益集团因对垃圾焚烧具有完全信息，能够采取“选择性激励”机制刺激集团成员或采取措施游说和俘获规制机构，从而处于更强势的地位［12］。博弈力量的不对等以及政府职能错位导致垃圾焚烧发电项目博弈中牺牲业主利益。就生产者利益集团而言，其收益主要决定于现金流出和流入2个部分。现金流出主要是建设成本和营运成本，主要包括建设期投资额、原材料费、能源动力费、维护成本、人力资源费等；现金流入主要是垃圾处理收入和上网发电收入，主要包括垃圾处理补贴量、单位垃圾处理补贴费、垃圾发电量、上网电价［13］。实际上，在生活垃圾焚烧发电项目中，垃圾热值、单位垃圾处理补贴费和特许期等对垃圾焚烧发电项目收益有很大影响。

四、生活垃圾焚烧发电项目运作中关键问题的处理

生活垃圾焚烧发电项目运作流畅与否，与项目参与各方收益息息相关。由此，学术界对生活垃圾焚烧发电的研究，侧重从环境学、管理学等视角展开，尤其侧重对项目运作关键问题处理的细节性研究。代春燕等人基于B-S定价模型理论构建了基于实物期权的垃圾焚烧发电CCER项目（中国自愿减排交易项目）投资价值评估模型。垃圾焚烧发电CCER项目存在投资的不可逆性、投资回报的不确定性、投资的成长性，其收益主要来自售电收入、政府补贴及核证减排量CCER收益等［14］。政府补贴是生活垃圾焚烧发电项目的重要收益来源之一，按照《国家发展改革委关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》（2012年）的要求，每吨生活垃圾折算上网电量定为280kWh，垃圾发电标杆电价定为0.65元/kWh。然而，不同地区不同的生活垃圾焚烧发电项目具有不同特征，对其补贴不能采用一刀切的方式。樊京春等人设计了以垃圾处理量为基础，既适应于炉排炉，又适合循环流化床锅炉技术的垃圾焚烧发电的电价补贴方法。主要步骤包括：第一，垃圾处理量和垃圾热值（5023kJ/kg）的确定；第二，折算上网电量的确定，以垃圾处理量与折算系数的乘积为准；第三，核定由生活垃圾焚烧发电产生的实际上网电量，以全部实际上网电量乘以50%确定；第四，确定补贴额，垃圾发电的电价补贴标准维持在2005年燃煤脱硫标杆电价基础上加0.25元/kWh的水平。补贴电量数按照如下标准确定：当折算上网电量小于实际上网电量的50%时，不补贴；当折算上网电量大于实际上网电量的50%且小于实际上网电量时，按折算上网电量补贴；当折算上网电量大于实际上网电量时，按实际上网电量补贴［15］。BOT和PPP是生活垃圾焚烧发电项目运作中比较常见的融资和项目合作方式。生活垃圾焚烧发电项目中的BOT、PPP运作存在的细节问题处理，也是一个重要的研究议题，主要包括项目特许期、项目偿付机制、项目税收优惠、项目竞价标的设计、生活垃圾处理费定价等。《市政公用事业特许经营管理办法》（2014年）规定，BOT项目的特许经营期限应当根据行业特点、规模和经营方式等综合确定，最长不超过30年。一般而言，影响BOT项目特许期决策的因素包括折现率、建设期、项目总投资、垃圾处理费、上网电价、特许经营协议中的相关条款、垃圾热值、垃圾处理量、营运收入、营运成本。其中，前6个因素是确定性的，后4个因素具有可变性。宋金波等人基于CRYSTALBALL7.3.1软件分别模拟了正常营运、垃圾热值变化、垃圾处理量变化时特许经营期限的确定问题，指出3种情况下特许期应分别确定为19年、23年和25年［16］。BOT项目的偿付机制主要包括垃圾处理费+电价补贴、足额的垃圾处理费、足额的电价补贴和视为常规电厂，比较常见的模式是垃圾处理费+电价补贴方式。叶苏东经过参数分析和模拟，指出足额的垃圾处理费或者足额的电价补贴费更具发展潜力［17］。关于BOT项目的税收优惠政策，一般有不征收营业税、增值税即征即退或免征、所得税“三免三减半”、进口税收的免征等［18］。垃圾焚烧发电PPP项目是政府以特许协议方式允许社会资本参与垃圾焚烧发电项目的设计、建设与营运，并赋予社会资本在特定时期内对垃圾焚烧发电项目建设经营权的项目运作方式。PPP更强调政府在项目运作过程中的全程参与、责任分担和收益共享。PPP项目中竞价标的设计、生活垃圾处理费定价、政府补贴等尤为重要。基于低价竞争策略、政府采购中低价导向、招标监管不力等原因，PPP项目的竞价标的设计往往不太合理。PPP项目竞价标的一般包括年服务费、年收益、投资下浮率、服务费单价、工程投资类总额或费用、特许经营期限。PPP项目的竞价标的必须充分遵循反映政府采购方需求和风险分配意愿、抑制社会资本的超额利润、规避社会资本的投机行为、保证项目达到建设预期目的和便于操作，并在项目的不同发展阶段采用不同的标的方案。在项目初步设计或施工图已完成阶段，宜采用融资年利率+垃圾处理单价补贴模式；在项目建议书和可行性研究报告已完成阶段，宜采用垃圾处理单价补贴+工程总投资模式；在项目的其他阶段，宜采用定额下浮率+投资内部收益率模式［19］。生活垃圾焚烧PPP项目的关键在于在特定时期内，社会资本以获得垃圾处理费收入、售电收入等方式取得投资回报，并在期限结束后以协议约定价格或者无偿等方式将项目的所有权、经营权移交给政府。由于项目建设存在投资过大、建设成本超支、垃圾供应量不足或热力值不达标等问题，生活垃圾焚烧PPP项目盈利状况通常不太乐观，需要政府采取垃圾处理费或电价补贴等方式确保项目有效运作。姚张峰等人详细考察生活垃圾焚烧发电项目费用后，指出生活垃圾焚烧PPP项目补贴可按如下方式进行：投产后前2年按照69元/t支付，第3年按70元/t支付，第4年起按每3年基于物价指数进行调整的协议定价［20］。周丽媛指出，上网电价、经营成本及调价机制、贷款利息、税务支出等均会对垃圾处理费补贴产生较大影响，并基于PPP项目盈利但不暴利、资金内部收益率与项目总投资内部收益率的累计概率差值最大化等原则，指出PPP垃圾焚烧发电项目中政府支付垃圾补贴收入最好为52元/t［21］。

五、生活垃圾焚烧发电行业困境及发展策略

生活垃圾焚烧发电行业是一个相对新兴的行业，主要优点是占地小、场地选择易、处理时间短、减重减容比率高、最终处置的无害化程度高、可回收垃圾焚烧余热等［22］。事实上，垃圾焚烧发电将导致正的外部效应。首先，垃圾焚烧发电获取了生活垃圾减量化、资源化和无害化等环境效益。其次，垃圾焚烧发电节约土地资源和填埋成本。再次，垃圾焚烧发电可有效降低我国能源供求矛盾，实现能源安全。尽管生活垃圾焚烧发电有诸多优点，但仍存在不少缺陷。第一，垃圾焚烧产生过量二噁英。垃圾中富含厨余垃圾、塑料和橡胶制品，导致含水率高、热值低、有机成分高。第二，生活垃圾运输、存储和焚烧过程中，恶臭污染、燃烧控制及烟气处理系统出现问题造成烟尘污染物污染，污水处理系统造成地表水污染、垃圾渗漏液造成地下水环境污染［23］。第三，垃圾焚烧发电关键技术设备的国产化替代，导致焚烧炉技术不过关，垃圾焚烧热值较低且不稳定。第四，部分垃圾焚烧厂的建设和管理不够规范，且因垃圾堆积导致不达标焚烧厂关停较难。第五，二噁英在线监测成本高，不定期抽检使企业有机会不合规排放二噁英。第六，垃圾处理费非足额收取，上网电价偏低，政府补贴缺位，使垃圾焚烧发电企业营运艰难。同时，中国垃圾焚烧发电行业十分缺乏技术人才，单纯依靠发电收入和政府补贴收入不足以支撑企业开展大规模技术创新，且技术中介机构的不发达严重影响了生活垃圾焚烧发电领域的自主创新。垃圾焚烧发电是关系民生的基础性公益事业，不宜简单市场化，应由国家投资和运营管理，同时对垃圾焚烧发电厂严格监管、奖惩分明、加强宣传和有效疏导［24］。首先，应建立促进垃圾焚烧发电科学发展的有效机制，推进生活垃圾源头减量，提倡生活垃圾分类收集，建立生活垃圾处理补贴机制，完善生活垃圾处理收费机制、生活垃圾发电电价补贴机制和生活垃圾处理协同融资政策机制。其次，加大对生活垃圾焚烧发电行业或企业的补贴力度。确定合理的垃圾焚烧发电企业利润率水平，制定科学的垃圾收集处理费征收制度，补贴垃圾供应不足的发电企业，设立专项基金扶持垃圾焚烧发电关键技术的攻关研究，加大垃圾焚烧发电的政府补贴。再次，加快垃圾焚烧发电行业的技术创新进度。积极培育和建成垃圾焚烧发电行业龙头企业，构建垃圾焚烧发电产业的产学研平台，加大对垃圾焚烧发电自主创新研究的资金支持力度。

六、结论

笔者从技术、项目、产业3个维度，以及理论架构、技术细节、项目风险-收益、项目运作发展、产业发展等角度入手，综合评述生活垃圾焚烧发电研究文献，得到以下结论。第一，生活垃圾焚烧发电的研究主要包括理论架构、技术细节、风险和收益、PPP或BOT运作方式、产业化运作困境与发展战略。第二，生活垃圾焚烧发电的研究多从管理学、工程学、环境学等领域入手。立足经济学分析视角，对生活垃圾焚烧发电的研究主要纳入了产品生命周期理论、投入-产出分析、博弈论分析，但这些分析侧重从产业或者项目等中观或微观尺度展开研究，缺乏立足于发展经济学、宏观经济学、福利经济学等视角对生活垃圾焚烧发电与国民经济发展、国民福利提升关系的宏观分析。第三，由于生活垃圾焚烧发电产业化进程较慢且存在诸多问题，相关研究多侧重对生活垃圾焚烧发电产业化的困境进行描述性阐释，缺乏战略研究。实践界主要希望从提升垃圾处理费、上网电价补贴等方面出发解决生活垃圾焚烧发电产业化发展中的困境问题。有鉴于此，未来研究可以侧重立足于产业经济学理论，强调从产业结构调整优化、产业布局优化、产业价值链构建和产业附加值提升等维度探索生活垃圾焚烧发电产业化发展路径和发展战略。

作者:何志武 单位:重庆科技学院