垃圾焚烧发电行业研究
垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。一是对燃烧值较高的进行高温焚烧，彻底消灭病源性生物和腐蚀性有机要物，在高温焚烧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，产生甲烷，再经燃烧推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。
具体步骤包括：垃圾由运输车运至焚烧厂，经地磅称重后，开至卸料门，卸到垃圾池。垃圾吊车将垃圾送入给料斗，并送入炉内，在焚烧炉内燃烧，垃圾在850～1100度的高温下经过干燥、燃烧和燃烬三个阶段充分燃烧。
通过DCS自动控制系统和自动燃烧控制系统能够即时监控和调整炉内垃圾的燃烧工况，及时调节炉排运行速度和燃烧空气量。燃烧的火焰及垃圾焚烧产生的高温烟气，经自然循环锅炉，产生高温蒸汽，为汽轮发电机组提供汽源。
一、垃圾焚烧发电是未来主流的垃圾处理方式
垃圾焚烧发电符合“无害化、减量化、资源化”三原则。减量化是指垃圾焚烧后，一般体积可减少90%以上，重量减轻80%以上。垃圾焚烧后再填埋，可以有效地减少对土地资源的占用。
无害化是指高温焚烧后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质，可有效地控制二次污染。生活垃圾经过焚烧后，垃圾中原有二噁英得到分解，向空气排放的二噁英相当于原有含量的1%。
资源化是指垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热，实现资源的综合利用。垃圾发电还能节约煤炭资源。国际上通常认为垃圾的平均低位热值能达到3000kcal/kg，标准煤的热值是7000kcal/kg，大约燃烧2.3吨垃圾可节约1吨煤。
截至2016年末，我国总人口13.83亿人，其中城镇人口占比为57.35%，这给城镇生活环境带来了极大压力，尤其是城镇生活垃圾的处理。
按照城镇日人均垃圾产量1kg计算，2016年，我国城镇垃圾产生量高达2.89亿吨，再加上农村大量的生活垃圾没有进入处理的行列，我国生活垃圾状况非常严峻，很多省市已经出现了垃圾围城的情况。
由于我国垃圾清运量远低于垃圾产生量，而且目前的差距有逐渐增大的趋势，虽然垃圾的无害化处理率逐年增加，但仍显不足。
目前我国垃圾处理以卫生填埋处理为主导，但焚烧处理优势明显、增速较快，成为“十三五”的重点规划对象，2016年9月22日发布的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》提出，“十三五”期间全国城镇生活垃圾无害化处理新建项目仅考虑焚烧和填埋两种技术路线，焚烧处理能力将由2014年的焚烧占比29%(全国城镇生活垃圾处理能力70.16万吨/日)上升至2020年的50%(全国城镇垃圾处理能力计划达到104.09万吨/日)。
二、垃圾焚烧发电行业市场空间
2015年美国垃圾焚烧占固废处置的比重为13%，美国垃圾焚烧方式处理量为3000万吨，垃圾焚烧处置费换算人民币约为400元/吨，电价换算人民币约为0.24元/ KWh，对应垃圾焚烧市场规模为150亿元。
根据中国产业信息网统计数据，2015年中国垃圾焚烧占生活垃圾无害化处理量的34%，实际处理量达到6176万吨，垃圾焚烧处置费约65元/吨，每吨垃圾发电量280 KWh，单价为0.65元/KWh，按85%的上网比例测算，垃圾处置和发电收入加总市场规模为146亿元。
从垃圾焚烧处理量来看，中国是美国的2倍，但目前市场规模差不多，主要因为美国每吨垃圾处置费较高。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，到2020年末目标达到59.1万吨/日，同比增长151%，预计届时我国垃圾焚烧处理量有望达到美国的5倍以上，如处理费用和上网电价不变，市场规模也将达到美国的2.6倍。
图1 美国和中国垃圾处理方式和占比
来源：EPA、Energy Recovery Council
根据“十三五”规划，垃圾焚烧行业处理能力2015-2020年均复合增速将达20%。截至2015年底，我国共建成生活垃圾焚烧设施257座，总处理能力23.5万吨/日，年焚烧垃圾6577万吨，占无害化处理总量的28.3%，垃圾焚烧行业规模持续扩大，行业上升态势明显。
这主要是因为：(1)垃圾产生量和清运量持续提升，我国城市垃圾清运量由2010年的1.58亿吨上升到1.91亿吨，年均复合增速3.9%，(2)垃圾焚烧占有率快速提升，垃圾焚烧占生活垃圾无害化处理量的比例从2010年的19%增长到2015年的34%。
根据“十三五”规划，到2020年底全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力占无害化处理总能力50%以上，其中东部地区占60%以上，根据规划2020年垃圾焚烧处理能力达59万吨/日，“十三五”生活垃圾焚烧处理能力年复合增长率将达20%。
城市化水平不断提升带动垃圾处理需求。从2007年到2015年我国城市化率从45.9%增长到56.1%，根据“十三五”规划到2020年我国常住人口城市化率将提升到60%。随着城市化率提升，大量人口涌入城市，产生的垃圾带动了垃圾焚烧发电处理需求。
同时国家对环境保护日益重视，根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》等文件，到2020年底，城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上，其中东部地区达到60%以上。相较于美国，我国对垃圾处理环保要求更高，对垃圾焚烧处理的重视程度更强，推动力度更大。
根据国家“十三五规划”，假设2016-2020年每年新增7.1万吨/日焚烧处理能力，按当前80%的产能利用率、65元/吨的垃圾处理单价、280KWh/吨的垃圾发电量和0.65元/KWh的上网电价、85%的上网比例测算，则垃圾发电运营市场到2020年将达到390亿元的规模，十三五期间总运营市场规模将达到1450亿元。
单位垃圾处理能力的投资成本为40万元/(吨/日)，则对应2016-2020年每年垃圾焚烧总投资为285亿元，典型的垃圾发电项目投资结构看，工程土建、工程安装、设备以及其他分别占比25%、13%、38%、24%，则2016-2020年平均每年垃圾发电工程市场规模为108亿元，设备市场规模为109亿元，十三五期间垃圾发电总工程及设备市场规模分别达到542亿元和546亿元。十三五期间垃圾焚烧总市场规模达到2538亿元。
三、垃圾焚烧发电行业现状
据统计， 2016年垃圾焚烧发电中标/签约项目约为147个，2017年前三季度垃圾焚烧发电中标/签约项目约为54个。
图2 垃圾发电项目中标/签约数
来源：政府部门公告
图3 2016年底全国在运行垃圾发电项目
来源：中国工业企业数据库
以上述垃圾焚烧发电项目计算， 2016年垃圾发电项目投资额超过600亿元，增长速度较快。2017年前三季度垃圾发电项目投资额约为274亿元。已经远超十三五规划的年均投资额，预计2019和2020年垃圾焚烧发电投资规模将大幅缩水。
图4 垃圾发电项目总投资额(亿)
来源：政府部门公告
垃圾焚烧发电行业项目采取招投标形式。从2017年前三季度中标结果看，整个垃圾发电市场的集中度较高，前5家中标企业就占据了近54%的市场份额。港股上市的固废处理龙头光大国际在山东、江苏、广东、海南、浙江等地获得了多个项目，市场份额达24%。其次为上市公司盛运股份和首创环境，份额分别为11%和7%。
垃圾收运量、吨垃圾发电量、吨垃圾处置费等是决定垃圾项目回报率的重要因素。垃圾收运量主要由一个城市的垃圾产生量以及收运体系是否健全决定，垃圾产生量又受人口及人均垃圾产生量影响，这与一个地区的经济发达水平息息相关。
垃圾收运量直接决定了垃圾焚烧厂的产能利用率。吨垃圾发电量主要受热值影响。从成分上说，塑料类、纸类、布类对热值的贡献很大。水分越高，热值越低。发达城市有机物尤其是厨余非常高，纸类含量也会高于其它城市，纸类或塑料含量高会使其C、H、O元素的含量较高，热值会相对较高。
吨垃圾处置费取决于当地政府定价，一般垃圾量大、热值高的地方垃圾处置费可能低些，相应单位产能投资高的地方垃圾处置费可能高些。根据2017年拟建的垃圾发电项目吨处理费情况，四线、五线城市的垃圾处置费相对较高。
目前垃圾焚烧行业主要的参与者包括：康恒环境、光大国际、中国环境保护集团、北京控股、启迪桑德、深圳能源、绿色动力环保、上海环境、瀚蓝环境、首创环境等国企，锦江环境、重庆三峰、盛运环保、浙江旺能、粤丰环保、中国天楹、圣元环保、伟明环保、盈峰环境等民营企业和威立雅中国等少数外企。垃圾焚烧行业的参与者以国企和民企为主，国企市占率大约53%，民企市占率大约45%，外企市占率大约2%。（来源：国金投行产业观察）