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CCER对垃圾焚烧发电的影响

来源:首创证券作者:邹序元2021/8/16 11:38:05我要投稿

北极星碳管家网讯:近期,首创证券发布《环保行业2021年中期策略报告:聚焦碳减排、减量化与资源化》,本文选取了其中3.3部分,分享CCER垃圾焚烧发电的影响。

垃圾焚烧发电参与CCER

垃圾焚烧发电是环保领域参与碳排放交易最重要的细分领域,其CCER 涉及的主要方法学名称为“多选垃圾处理方式”和“垃圾填埋气项目”。

01 垃圾焚烧发电可实现温室气体(GHG)减排

生活垃圾焚烧发电通过以下两种方式实现温室气体(GHG)减排:

(1)替代填埋方式处理生活垃圾,避免了垃圾填埋产生以甲烷为主的温室气体排放;

(2)利用垃圾焚烧产生热能进行发电,将替代以火力发电为主的电网同等的电量,属于可再生能源发电项目。

不同项目每吨垃圾的温室气体减排量有较大差异。不同的第三方机构对位于辽宁大连、福建龙岩和云南曲靖垃圾焚烧发电厂的温室气体排放量进行核证,采用的方法学都为“多选垃圾处理方式”。我们计算得到吨垃圾CO2 减排量和单位度电减排量分别为0.09~030tCO2e吨垃圾和352~12521CO2e/KWh,发现不同项目之间的差异极大。核证机构采用的方法学是相同的,全国生活垃圾的性质也是相近的,项目之间的吨垃圾 CO2减排量理应是近似相同的,但核证结果并非如此,其背后的原因值得讨论,因为减排量的核证对未来全国的焚烧发电厂参与碳排放交易有较大影响。

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表3:焚烧项目的每吨垃圾温室气体减排量有较大差异

资料来源:生活垃圾焚烧处理(发电)项目减排量核证报告,首创证券

02 减排量通过方法学测算

(1)基准线排放量

焚烧发电项目基准线排放包括替代垃圾填埋产生的CH4排放以及替代火力发电相同电量产生的排放,共2个要素。

a.甲烷基准线排放

温室气体减排量核证机构对垃圾焚烧发电项目核证所采用的方法学为“多选垃圾处理方式”,通常假定基准线排放量的计算情境为:在垃圾焚烧发电项目实施之前,服务区对于生活垃圾的处理方式均为运输至填埋场填埋,且填埋场没有沼气收集利用的装置填埋所产气体直接排放至空气中。建立焚烧发电项目后可以取代原有的简易填埋处理方式,减少垃圾填埋场甲烷的排放。

b.电网基准线排放

利用垃圾焚烧产生热能进行发电,属于可再生能源发电项目,将替代以火力发电为主的电网同等的电量,从而实现温室气体减排。

(2)焚烧项目排放量

项目排放包括项目消耗的电量产生的排放、掺烧化石燃料产生排放、垃圾焚烧产生的温室气体CO2、焚烧产生的N2O、CH4气体和废水管理产生的排放,共5个要素。

a.电力消耗排放

生活垃圾焚烧发电停炉或停机检修期间需耗用外购电力。焚烧发电项目从化石燃料电厂或从电网输入的电量,结合项目消耗电量对应的排放因子(tCO2e/MWh),可以计算出焚烧相关的电力消耗产生的项目排放量。

b.化石燃料消耗排放

焚烧启炉期间及焚烧期间为提高垃圾热值需耗用外购煤、柴油汽油等,燃烧化石燃料会产生温室气体排放。

c.燃烧产生CO2的项目排放

生活垃圾中的纺织品、橡胶、塑料含有一定比例的化石碳,在被焚烧时会一定量的温室气体。

d.燃烧产生N2O、CH4 的项目排放

生活垃圾焚烧过程中会产生极少量的N2O、CH4,采用《IPCC 国家温室气体排放清单指南》中的参数来计算燃烧产生N2O、CH4 的项目排放。

e.排放废水管理产生的排放

若项目产生的排放废水采用有氧处理方式,则废水处理产生的项目排放为0tCO2e;若项目经厌氧处理或未经处理直接排放,则排放废水管理会产生一定量的 CH4排放。

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图9:生活垃圾焚烧发电项目温室气体减排量计算方法

资料来源:《温室气体自愿减排项目审定与核证指南》,首创证券

焚烧项目所在的气候区显著影响减排量

01 “甲烷基准线排放”是造成差异的关键要素

为了明确不同项目的吨垃圾温室气体减排量的有差异的原因,我们对温室气体减排量的计算公式进行分解,算出了每个要素的吨垃圾CO2排放当量,找出差异最大的关键要素。然后,再进一步根据关键要素的计算公式,最终确定影响项目减排量的关键变量。可以看到,“甲烷基准线排放”要素在三个项目中差异最大,其排放量分别为0.086、0.1993和0.2566 tCO2e / t 垃圾,“龙岩”项目约为“大连”项目的 3 倍。

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表4:“甲烷基准线排放”的吨垃圾温室气体排放差异最大

资料来源:生活垃圾焚烧处理(发电)项目减排量核证报告,首创证券

02 焚烧项目所在的气候区会显著影响“甲烷基准线排放”

为确定影响“甲烷基准线排放”的关键变量,进一步地,我们通过“甲烷基准线排放”的计算公式列出了所有可能影响其差异的变量,并把三个项目的变量值用表格的形式展示出来,来进行对比分析。由表4可知,所有变量值中有差异的为垃圾的降解速率 kj,尤其是食物垃圾的降解速率差异最大,分别为0.06,0.185和0.4,龙岩地区的食物垃圾降解速率高达大连的6倍。

按照方法学“多选垃圾处理方式”中的说明,在计算填埋场产甲烷的基准线排放时,由于不同地区的温度和湿度差异,会影响到填埋场微生物的活性,进而对生活垃圾的降解速率产生显著差异。大连属于温带偏干气候,曲靖属于温带湿润气候,龙岩属于热带湿润性气候,随着温度和湿度的升高,微生物活性增强,垃圾的降解速率也显著升高。

因此我们可以得出结论,按照“多选垃圾处理方式”中的方法,在计算“甲烷基准排放”时,需要根据不同地区的温度湿度差异来选取不同的降解速率值,这会使我们计算的吨垃圾温室气体减排值在不同地区有显著差异(三地分别为0.0860.0.19930.2566 tCO2e/t垃圾)。

03 相同焚烧项目在我国南北方地区的减排量核证将会有显著不同

以上关于“甲烷基准线排放”的差异性分析发现,在实施焚烧项目之前,假设以生活垃圾全部填埋作为焚烧项目减排的基准线时,核证的焚烧项目所在地的气候因素差异会对甲烷排放基准线的理论计算值产生较大差异,造成“龙岩”焚烧发电项目被核证的处理一吨垃圾的温室气体减排量是“大连”项目的三倍之多。

假设有两个焚烧发电项目,在设备主要技术参数(焚烧锅炉、汽轮机和发电机)、处理的垃圾量、生活垃圾的组成等理化性质均完全相同的情况下,在核证机构采用完全相同的方法学对这两个焚烧项目的温室气体减排量进行核证时,在我国南方温度、湿度高的地区的焚烧项目,其核证的温室气体减排量要远远高于我国北方的寒冷干燥地区如东北地区的减排量。

垃圾焚烧发电作为环保领域参与碳排放交易最重要的细分领域,若参与未来的全国碳排放权交易,按照目前的方法学来核证温室气体减排量,则南方地区焚烧项目通过碳排放权交易获得的利润要远远高于北方地区的焚烧项目。

CCER 对垃圾焚烧发电的盈利贡献

我们对垃圾焚烧发电项目进行碳交易的经济性进行测算。关键假设:

(1)吨垃圾碳减排量行业均值为0.25吨,吨垃圾发电上网电量300kwh。

(2)原煤电全国平均标杆电价0.4元/kwh,补贴后的垃圾发电电价0.65元/kwh。

计算得到,CCER交易价格为80元/吨CO2时,售电收入可增加0.05元/kwh,收入增厚可达7.7%。

在焚烧发电的全生命周期小时数内,焚烧发电厂仍享受国家发电补贴,垃圾发电电价0.65元/kwh,再加上CCER的交易收入,焚烧发电总的售电收入会呈增加趋势。

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图 10:CCER 价格对售电收入的增厚贡献

资料来源:首创证券

在焚烧发电的全生命周期小时数之外,焚烧发电厂不享受国家发电补贴,售电收入为煤电全国平均标杆电价0.4元/kwh,为了能同样达到含发电补贴时的“0.65元/kwh+70元/吨垃圾”总收入,如果垃圾处理费保持不变为70元/吨垃圾,CCER交易价格需高达300元/吨CO2才能达到与0.65元/kwh补贴相同的营收水平,未来市场的CCER 交易价格显然不会如此高的。或者是上调垃圾处理费至130元/吨垃圾,CCER 交易价格为60元/吨CO2也同样可以达到与0.65元/kwh补贴相同的营收水平。

对于CCER对垃圾焚烧发电盈利的贡献,有两点值得关注:

(1)近10年内,在焚烧发电仍享受国家发电补贴的全生命周期小时数内,通过 CCER交易会获得额外收入,售电收入增厚为5~10%。

(2)约10年后,焚烧发电贴取消,单纯依靠CCER交易不能完全覆盖补贴退坡风险,未来需要上调垃圾处理费以对抗补贴退坡。

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