垃圾焚燒發電行業研究
垃圾發電是把各種垃圾收集后，進行分類處理。一是對燃燒值較高的進行高溫焚燒，徹底消滅病源性生物和腐蝕性有機要物，在高溫焚燒中產生的熱能轉化為高溫蒸氣，推動渦輪機轉動，使發電機產生電能。二是對不能燃燒的有機物進行發酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產生甲烷，再經燃燒推動渦輪機轉動，帶動發電機產生電能。
具體步驟包括：垃圾由運輸車運至焚燒廠，經地磅稱重后，開至卸料門，卸到垃圾池。垃圾吊車將垃圾送入給料斗，并送入爐內，在焚燒爐內燃燒，垃圾在850～1100度的高溫下經過干燥、燃燒和燃燼三個階段充分燃燒。
通過DCS自動控制系統和自動燃燒控制系統能夠即時監控和調整爐內垃圾的燃燒工況，及時調節爐排運行速度和燃燒空氣量。燃燒的火焰及垃圾焚燒產生的高溫煙氣，經自然循環鍋爐，產生高溫蒸汽，為汽輪發電機組提供汽源。
一、垃圾焚燒發電是未來主流的垃圾處理方式
垃圾焚燒發電符合“無害化、減量化、資源化”三原則。減量化是指垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上。垃圾焚燒后再填埋，可以有效地減少對土地資源的占用。
無害化是指高溫焚燒后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質，可有效地控制二次污染。生活垃圾經過焚燒后，垃圾中原有二噁英得到分解，向空氣排放的二噁英相當于原有含量的1%。
資源化是指垃圾焚燒后產生的熱能可用于發電供熱，實現資源的綜合利用。垃圾發電還能節約煤炭資源。國際上通常認為垃圾的平均低位熱值能達到3000kcal/kg，標準煤的熱值是7000kcal/kg，大約燃燒2.3噸垃圾可節約1噸煤。
截至2016年末，我國總人口13.83億人，其中城鎮人口占比為57.35%，這給城鎮生活環境帶來了極大壓力，尤其是城鎮生活垃圾的處理。
按照城鎮日人均垃圾產量1kg計算，2016年，我國城鎮垃圾產生量高達2.89億噸，再加上農村大量的生活垃圾沒有進入處理的行列，我國生活垃圾狀況非常嚴峻，很多省市已經出現了垃圾圍城的情況。
由于我國垃圾清運量遠低于垃圾產生量，而且目前的差距有逐漸增大的趨勢，雖然垃圾的無害化處理率逐年增加，但仍顯不足。
目前我國垃圾處理以衛生填埋處理為主導，但焚燒處理優勢明顯、增速較快，成為“十三五”的重點規劃對象，2016年9月22日發布的《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》提出，“十三五”期間全國城鎮生活垃圾無害化處理新建項目僅考慮焚燒和填埋兩種技術路線，焚燒處理能力將由2014年的焚燒占比29%(全國城鎮生活垃圾處理能力70.16萬噸/日)上升至2020年的50%(全國城鎮垃圾處理能力計劃達到104.09萬噸/日)。
二、垃圾焚燒發電行業市場空間
2015年美國垃圾焚燒占固廢處置的比重為13%，美國垃圾焚燒方式處理量為3000萬噸，垃圾焚燒處置費換算人民幣約為400元/噸，電價換算人民幣約為0.24元/ KWh，對應垃圾焚燒市場規模為150億元。
根據中國產業信息網統計數據，2015年中國垃圾焚燒占生活垃圾無害化處理量的34%，實際處理量達到6176萬噸，垃圾焚燒處置費約65元/噸，每噸垃圾發電量280 KWh，單價為0.65元/KWh，按85%的上網比例測算，垃圾處置和發電收入加總市場規模為146億元。
從垃圾焚燒處理量來看，中國是美國的2倍，但目前市場規模差不多，主要因為美國每噸垃圾處置費較高。根據《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》，到2020年末目標達到59.1萬噸/日，同比增長151%，預計屆時我國垃圾焚燒處理量有望達到美國的5倍以上，如處理費用和上網電價不變，市場規模也將達到美國的2.6倍。
圖1 美國和中國垃圾處理方式和占比
來源：EPA、Energy Recovery Council
根據“十三五”規劃，垃圾焚燒行業處理能力2015-2020年均復合增速將達20%。截至2015年底，我國共建成生活垃圾焚燒設施257座，總處理能力23.5萬噸/日，年焚燒垃圾6577萬噸，占無害化處理總量的28.3%，垃圾焚燒行業規模持續擴大，行業上升態勢明顯。
這主要是因為：(1)垃圾產生量和清運量持續提升，我國城市垃圾清運量由2010年的1.58億噸上升到1.91億噸，年均復合增速3.9%，(2)垃圾焚燒占有率快速提升，垃圾焚燒占生活垃圾無害化處理量的比例從2010年的19%增長到2015年的34%。
根據“十三五”規劃，到2020年底全國城鎮生活垃圾焚燒處理設施能力占無害化處理總能力50%以上，其中東部地區占60%以上，根據規劃2020年垃圾焚燒處理能力達59萬噸/日，“十三五”生活垃圾焚燒處理能力年復合增長率將達20%。
城市化水平不斷提升帶動垃圾處理需求。從2007年到2015年我國城市化率從45.9%增長到56.1%，根據“十三五”規劃到2020年我國常住人口城市化率將提升到60%。隨著城市化率提升，大量人口涌入城市，產生的垃圾帶動了垃圾焚燒發電處理需求。
同時國家對環境保護日益重視，根據《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》等文件，到2020年底，城市生活垃圾焚燒處理能力占無害化處理總能力的50%以上，其中東部地區達到60%以上。相較于美國，我國對垃圾處理環保要求更高，對垃圾焚燒處理的重視程度更強，推動力度更大。
根據國家“十三五規劃”，假設2016-2020年每年新增7.1萬噸/日焚燒處理能力，按當前80%的產能利用率、65元/噸的垃圾處理單價、280KWh/噸的垃圾發電量和0.65元/KWh的上網電價、85%的上網比例測算，則垃圾發電運營市場到2020年將達到390億元的規模，十三五期間總運營市場規模將達到1450億元。
單位垃圾處理能力的投資成本為40萬元/(噸/日)，則對應2016-2020年每年垃圾焚燒總投資為285億元，典型的垃圾發電項目投資結構看，工程土建、工程安裝、設備以及其他分別占比25%、13%、38%、24%，則2016-2020年平均每年垃圾發電工程市場規模為108億元，設備市場規模為109億元，十三五期間垃圾發電總工程及設備市場規模分別達到542億元和546億元。十三五期間垃圾焚燒總市場規模達到2538億元。
三、垃圾焚燒發電行業現狀
據統計， 2016年垃圾焚燒發電中標/簽約項目約為147個，2017年前三季度垃圾焚燒發電中標/簽約項目約為54個。
圖2 垃圾發電項目中標/簽約數
來源：政府部門公告
圖3 2016年底全國在運行垃圾發電項目
來源：中國工業企業數據庫
以上述垃圾焚燒發電項目計算， 2016年垃圾發電項目投資額超過600億元，增長速度較快。2017年前三季度垃圾發電項目投資額約為274億元。已經遠超十三五規劃的年均投資額，預計2019和2020年垃圾焚燒發電投資規模將大幅縮水。
圖4 垃圾發電項目總投資額(億)
來源：政府部門公告
垃圾焚燒發電行業項目采取招投標形式。從2017年前三季度中標結果看，整個垃圾發電市場的集中度較高，前5家中標企業就占據了近54%的市場份額。港股上市的固廢處理龍頭光大國際在山東、江蘇、廣東、海南、浙江等地獲得了多個項目，市場份額達24%。其次為上市公司盛運股份和首創環境，份額分別為11%和7%。
垃圾收運量、噸垃圾發電量、噸垃圾處置費等是決定垃圾項目回報率的重要因素。垃圾收運量主要由一個城市的垃圾產生量以及收運體系是否健全決定，垃圾產生量又受人口及人均垃圾產生量影響，這與一個地區的經濟發達水平息息相關。
垃圾收運量直接決定了垃圾焚燒廠的產能利用率。噸垃圾發電量主要受熱值影響。從成分上說，塑料類、紙類、布類對熱值的貢獻很大。水分越高，熱值越低。發達城市有機物尤其是廚余非常高，紙類含量也會高于其它城市，紙類或塑料含量高會使其C、H、O元素的含量較高，熱值會相對較高。
噸垃圾處置費取決于當地政府定價，一般垃圾量大、熱值高的地方垃圾處置費可能低些，相應單位產能投資高的地方垃圾處置費可能高些。根據2017年擬建的垃圾發電項目噸處理費情況，四線、五線城市的垃圾處置費相對較高。
目前垃圾焚燒行業主要的參與者包括：康恒環境、光大國際、中國環境保護集團、北京控股、啟迪桑德、深圳能源、綠色動力環保、上海環境、瀚藍環境、首創環境等國企，錦江環境、重慶三峰、盛運環保、浙江旺能、粵豐環保、中國天楹、圣元環保、偉明環保、盈峰環境等民營企業和威立雅中國等少數外企。垃圾焚燒行業的參與者以國企和民企為主，國企市占率大約53%，民企市占率大約45%，外企市占率大約2%。（來源：國金投行產業觀察）