夏瑞杰,皮家悅,鄭 婧,于 洋,王 鶴

基于合同能源管理的城市生活垃圾焚燒廠運(yùn)行可行性分析

夏瑞杰,皮家悅,鄭 婧,于 洋,王 鶴

(重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院 ,重慶400045)

如何合理利用能源,達(dá)到節(jié)能目的是當(dāng)前迫在眉睫的問題。引入合同能源管理模式來加速各類具有良好節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目的廣泛實(shí)施是解決能源浪費(fèi)的辦法。本文針對城市生活垃圾焚燒中能源浪費(fèi)的問題,深入探討了合同管理模式與城市生活垃圾焚燒廠之間的能源管理與利用關(guān)系,并通過分析具體案例得出了利用合同能源管理模式來運(yùn)行城市生活垃圾焚燒廠是可行的。

合同能源管理;垃圾焚燒;節(jié)能;可行性

隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,能源消耗的日益增加,造成了全球環(huán)境急劇變化等諸多嚴(yán)重后果。因此,如何節(jié)約和充分利用能源成為各國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時首先考慮的問題。

據(jù)國家能源研究所估算,我國能源利用效率目前仍然很低,比以發(fā)達(dá)國家為主要成員國的經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)國家落后20年,相差10個百分點(diǎn)。作為一個能源緊缺的國家,我國的能源浪費(fèi)卻十分嚴(yán)重,單位能耗所創(chuàng)造的財(cái)富遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。我國單位 GDP的能耗是世界平均值的3至4倍。如果繼續(xù)按照高耗能、粗放式的方式擴(kuò)大再生產(chǎn),中國未來的發(fā)展必將受到嚴(yán)重阻礙。而合同能源管理的實(shí)質(zhì)就是以減少的能源費(fèi)用來支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能業(yè)務(wù)方式。由此可見,合同能源管理在中國有著廣闊的發(fā)展前景。

1 合同能源管理(EPC)

合同能源管理 (EPC—Energy Performance Contracting)是上世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種新型市場化節(jié)能機(jī)制。節(jié)能服務(wù)公司(EMCo)是一種基于合同能源管理機(jī)制運(yùn)作的、以贏利為直接目的的專業(yè)化公司[1]。節(jié)能服務(wù)公司與愿意進(jìn)行節(jié)能改造的用戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同,為用戶的節(jié)能項(xiàng)目投資或融資,并向用戶提供節(jié)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)、設(shè)備采購、施工、監(jiān)測、培訓(xùn)和運(yùn)行管理等一條龍服務(wù),并通過與用戶分享項(xiàng)目實(shí)施后產(chǎn)生的節(jié)能效益來贏利和滾動發(fā)展。從圖1可清楚的看到客戶通過節(jié)能改造所產(chǎn)生的節(jié)能效益。

圖1 節(jié)能改造前后能源費(fèi)用對比圖

從EMCo的業(yè)務(wù)運(yùn)作方式可以看出,EMCo是市場經(jīng)濟(jì)下的節(jié)能服務(wù)商業(yè)化實(shí)體,與傳統(tǒng)的節(jié)能項(xiàng)目運(yùn)作模式相比,采用合同能源管理方式實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目具有節(jié)能效率高、客戶零投資、節(jié)能有保證、投資回收短、節(jié)能更專業(yè)、技術(shù)更先進(jìn)、客戶風(fēng)險(xiǎn)低和改善現(xiàn)金流等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2 城市生活垃圾焚燒處理的資源潛力和前景

隨著中國迅速發(fā)展,人民生活水平日益提高,垃圾的產(chǎn)量也在急劇上升。據(jù)國家環(huán)?？偩诸A(yù)測, 2015年我國城市垃圾年產(chǎn)量會達(dá)到1.79億t,而2020年將增加到2.1億t[2]。如果到2015年城市生活垃圾中能基本滿足直接焚燒要求的垃圾占其總量的60%,按熱值5 000 kJ/kg計(jì)算,則垃圾資源可利用量為537 TJ,垃圾發(fā)電裝機(jī)潛力為3 440 MW,提供電力約25 TWh。按以上方法計(jì)算,到2020年垃圾資源可利用量為630 TJ,垃圾發(fā)電裝機(jī)潛力為4 145 MW,提供電力將達(dá)30 TWh。由此看出垃圾焚燒發(fā)電潛力巨大。目前全國每年因?yàn)槔斐傻膿p失高達(dá)300億元,而將這些垃圾綜合利用則可以創(chuàng)造2500億元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

雖然中國的垃圾發(fā)電事業(yè)才剛剛起步,還處于研究開發(fā)的初級階段,設(shè)備和技術(shù)也基本從國外引進(jìn),但是由于中國擁有豐富的垃圾資源,所以蘊(yùn)含著巨大的資源潛力和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。

3 合同能源管理與垃圾焚燒廠的運(yùn)行關(guān)系

目前我國對垃圾發(fā)電的產(chǎn)業(yè)政策,首先是從結(jié)構(gòu)定位上將它確定為一個新能源產(chǎn)業(yè),一個環(huán)保產(chǎn)業(yè),一個要產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)業(yè),一個要重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)。允許和鼓勵各類企業(yè)參與競爭,通過招標(biāo)將垃圾焚燒發(fā)電廠的建設(shè)和運(yùn)行管理權(quán)交給企業(yè)來建設(shè)和運(yùn)行管理。但按照目前的現(xiàn)狀,很多企業(yè)沒有能力從事整個企業(yè)的能源服務(wù)管理、維修管理和技術(shù)的引進(jìn),而合同能源管理模式可以彌補(bǔ)這樣的空白。在垃圾焚燒發(fā)電廠中引入合同能源管理機(jī)制不僅可以利用節(jié)能公司對垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行長期的運(yùn)行管理,減輕政府負(fù)擔(dān),有助于垃圾發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化,還可以通過節(jié)能技術(shù)服務(wù)公司對垃圾焚燒廠中能量浪費(fèi)大的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級改造,來達(dá)到有效節(jié)能的目的。

目前合同能源管理的模式有四種:(1)節(jié)能效益支付型,即客戶委托專業(yè) EMCo進(jìn)行節(jié)能改造工程,先期支付一定比例的預(yù)付款,余額由節(jié)能效益全額支付;(2)節(jié)能量保證型,節(jié)能改造的全部投入由節(jié)能服務(wù)公司先期提供,如達(dá)到所承諾的節(jié)能量,客戶支付節(jié)能改造工程價款;(3)節(jié)能效益分享型,即節(jié)能改造前期投入由節(jié)能服務(wù)公司支付,節(jié)能服務(wù)公司獲取由節(jié)能改造后帶來的降耗收益,合同期滿,節(jié)能設(shè)施及后期收益全部歸客戶所有;(4)能源費(fèi)用長期托管型,客戶全部能源費(fèi)用交由節(jié)能服務(wù)公司管理,節(jié)能設(shè)備長期的管理、維護(hù)、更新、改造均由節(jié)能服務(wù)公司承擔(dān)。客戶零投資,節(jié)能收益由節(jié)能服務(wù)公司與客戶按比例長期分享。

垃圾焚燒廠可以采用合同能源管理的任意一種模式運(yùn)行。以節(jié)能效益分享型為例,節(jié)能服務(wù)公司為垃圾焚燒廠制定一整套節(jié)能服務(wù)方案并對垃圾焚燒廠能耗大的設(shè)備進(jìn)行改造。改造后產(chǎn)生的節(jié)能效益由節(jié)能服務(wù)公司獲得。合同期滿后(此時節(jié)能服務(wù)公司已經(jīng)賺回成本并獲得利潤),節(jié)能設(shè)備和后期收益全部歸垃圾焚燒廠所有。垃圾焚燒廠不承擔(dān)任何風(fēng)險(xiǎn),不僅獲得了設(shè)備優(yōu)化,還實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的目的,一舉兩得。

4 管理模式與可行性分析

4.1 國外垃圾焚燒廠建設(shè)融資管理模式現(xiàn)狀

以德國為例,垃圾焚燒廠主要有兩種融資管理模式:1.政府利用收取的處理費(fèi)(或一部分為財(cái)政撥款)將設(shè)施承包給企業(yè)進(jìn)行運(yùn)營;2.通過以BOT及其衍生方式為主的建設(shè)融資方式以及對現(xiàn)有國有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行私有化以實(shí)現(xiàn)融資。BOT模式實(shí)質(zhì)上是基礎(chǔ)設(shè)施投資、建設(shè)和經(jīng)營的一種方式,由政府向私人機(jī)構(gòu)頒布特許,允許其在一定時期內(nèi)籌集資金建設(shè)某一基礎(chǔ)設(shè)施并管理和經(jīng)營該設(shè)施及其相應(yīng)的產(chǎn)品與服務(wù)。整個過程中的風(fēng)險(xiǎn)由政府和私人機(jī)構(gòu)分擔(dān)。當(dāng)特許期限結(jié)束時,私人機(jī)構(gòu)按約定將該設(shè)施移交給政府部門,轉(zhuǎn)由政府指定部門經(jīng)營和管理。目前垃圾焚燒發(fā)電作為主要的能源回收方式在德國廣泛應(yīng)用。但由于垃圾相對發(fā)電量仍然較少,只有靠政府向投資商支付一定的垃圾處理費(fèi)才能保證投資商獲得合理的回報(bào)。垃圾焚燒發(fā)電廠的收益主要來自兩方面:一是售電收益;二是政府支付的垃圾處理費(fèi)。歐美國家運(yùn)作的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目大多采用這種收益模式,只是售電收益和垃圾處理費(fèi)在總收入中所占的比例因各地區(qū)實(shí)際情況不同而有所區(qū)別[3]。

4.2 我國垃圾焚燒廠建設(shè)融資管理模式現(xiàn)狀

我國的垃圾焚燒發(fā)電廠在管理體制上大致有三種模式:1.政府投資建設(shè),事業(yè)單位運(yùn)營;2.政府投資建設(shè),招標(biāo)或委托企業(yè)運(yùn)營;3.由企業(yè)實(shí)行特許經(jīng)營。

我國傳統(tǒng)的垃圾處理設(shè)施屬“政府投資建設(shè),事業(yè)單位運(yùn)營”。此模式對于衛(wèi)生填埋、堆肥等技術(shù)條件要求相對較低的處理方式較為適用。對于垃圾焚燒項(xiàng)目,地方政府通常受技術(shù)水平與人才資源的限制,難于自建自管。因此,采用“政府投資建設(shè),招標(biāo)或委托企業(yè)運(yùn)營”的方式,取得了較好的效果,“企業(yè)實(shí)行特許經(jīng)營(BOT模式)”的方式廣為應(yīng)用。采用BOT模式有推動垃圾焚燒項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程,提高運(yùn)作效率,引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)等有利方面。但同時也存在一些弊端,比如(1)夸大處理規(guī)模和裝機(jī)容量,以充分利用國家允許的20%加煤量政策,爭取更多的發(fā)電量和發(fā)電收益;(2)運(yùn)營商在實(shí)際運(yùn)營中也會增加輔助燃料的用量,增加成本;(3)在財(cái)務(wù)評價分析中,通過加大上網(wǎng)電量收入,名義上降低政府處理費(fèi)補(bǔ)貼;(4)通過加大單位處理投資規(guī)模,減少實(shí)際資本金投入;(5)政府需要支付更高的成本。從BOT模式項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)看,還有前期風(fēng)險(xiǎn)和工程總承包的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)入移交階段時,遇到的風(fēng)險(xiǎn)也會更明顯。

市場調(diào)查分析表明,目前在能源用戶中存在大量技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的節(jié)能技改項(xiàng)目,垃圾焚燒廠也在其中。從市場經(jīng)濟(jì)較成熟的國家的節(jié)能事業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和我國的實(shí)際情況來看,我國已有的節(jié)能機(jī)構(gòu)和潛在的投資者完全可以通過“合同能源管理”新模式與垃圾焚燒廠合作,實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目,并從中獲得利潤與發(fā)展。

4.3 可行性分析

4.3.1 經(jīng)濟(jì)可行性

現(xiàn)在我國垃圾焚燒廠主要的收益來自售電收入和政府補(bǔ)貼兩個方面,以國內(nèi)企業(yè)化運(yùn)作的垃圾焚燒廠為例,收益率大多在8%～12%[4]。如果采用合同能源管理模式,不僅會產(chǎn)生額外的節(jié)能效益,還會促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)又好又快的發(fā)展。隨著國家政策支撐力度的加大,合同能源管理模式應(yīng)用于我國垃圾焚燒廠,其財(cái)務(wù)指標(biāo)將會更加穩(wěn)健。

4.3.2 技術(shù)可行性

在國外,合同能源管理模式經(jīng)過長期發(fā)展已很成熟。國內(nèi)在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過消化吸收已經(jīng)開發(fā)出適應(yīng)我國國情的技術(shù)。國內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)在垃圾焚燒上也已得到較廣泛應(yīng)用。以蓄熱式高溫燃燒技術(shù)為例,將其運(yùn)用在垃圾焚燒的焚燒爐和余熱鍋爐上,可將空氣、煤氣均預(yù)熱到高溫狀態(tài),能最大限度地回收出爐廢氣的余熱,大幅度地節(jié)約燃料、降低成本,大大減少CO2和NOx的排放量,有利于環(huán)境保護(hù),其節(jié)能效果達(dá)到30%以上,提高產(chǎn)量15%～20%[5]。

4.3.3 政策可行性

我國把節(jié)約資源作為一項(xiàng)基本國策,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。為此出臺了一系列政策,如:《關(guān)于推進(jìn)城市污水、垃圾處理產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的意見》,積極鼓勵余熱利用等。這都為合同能源管理模式在垃圾焚燒廠的發(fā)展提供了有利的條件。

4.4 案例分析

北京高安屯生活垃圾焚燒廠項(xiàng)目是北京市第一個生活垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目,也是北京2008年奧運(yùn)工程的重點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目日處理生活垃圾1600噸,垃圾運(yùn)到廠后不再分類,直接進(jìn)行焚燒。垃圾焚燒工藝采用往復(fù)式機(jī)械爐排技術(shù),煙氣處理系統(tǒng)采用半干法+袋式除塵器+活性炭噴射系統(tǒng)以及非接觸性催化還原脫氮工藝組成的煙氣凈化工藝。焚燒廠每年將焚燒處理生活垃圾53.3萬噸,解決朝陽區(qū)一半的垃圾處理量,余熱每年可發(fā)電2.2億度,相當(dāng)于每年節(jié)約7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,可為朝陽區(qū)200多萬城市人口提供環(huán)境衛(wèi)生服務(wù)[6]。

北京高安屯生活垃圾焚燒廠項(xiàng)目管理模式采取工程總承包和項(xiàng)目管理相結(jié)合的方式。其主要優(yōu)點(diǎn)是能克服設(shè)計(jì)、采購、施工相互制約和脫節(jié)的矛盾,能有效地對質(zhì)量、費(fèi)用和進(jìn)度進(jìn)行綜合控制,最大程度的減少項(xiàng)目公司的風(fēng)險(xiǎn)。同時委托有豐富垃圾焚燒處理業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)的工程項(xiàng)目管理公司,從項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)到竣工投產(chǎn)全過程為項(xiàng)目公司提供管理服務(wù),有效地彌補(bǔ)項(xiàng)目公司知識和經(jīng)驗(yàn)的不足。在此引入合同能源管理制度也不失為一種解決類似問題的有效途徑。

目前北京高安屯生活垃圾焚燒廠項(xiàng)目的運(yùn)營是處于可觀的狀態(tài),但是隨著北京市城市人口的不斷增加,居民生活垃圾的逐年增長,不將垃圾分類投放回收以提高垃圾資源質(zhì)量和垃圾循環(huán)利用率必將導(dǎo)致所有的垃圾焚燒廠以及其他無害化垃圾處理設(shè)施不堪重負(fù),導(dǎo)致生活垃圾不能及時處理,很可能擴(kuò)大污染。而處理設(shè)施的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)也可能會引起各排放物的增多,設(shè)備受損或使用年限縮短,從而也影響垃圾焚燒完全率及增大設(shè)備的電力消耗。采用合同能源管理模式,就可以幫助垃圾焚燒廠節(jié)能減排從而提高生產(chǎn)效益。同時值得注意的是,北京高安屯生活垃圾焚燒廠的設(shè)備是完全向日本株式會社天熊公司定購的進(jìn)口設(shè)備,其運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用相比國產(chǎn)設(shè)備要高的多,難度也大得多,能源服務(wù)公司同樣可以利用合同能源管理模式與垃圾焚燒廠合作。具體說來就是,能源服務(wù)公司具有對國外先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備熟悉了解的專業(yè)人員,派其對設(shè)備進(jìn)行合理而科學(xué)的操作監(jiān)控,并引進(jìn)國外先進(jìn)的管理體制對項(xiàng)目進(jìn)行管理運(yùn)營,以及對有待改進(jìn)的設(shè)備實(shí)施改造,從而提高項(xiàng)目效益,實(shí)現(xiàn)雙贏。

5 結(jié)論

在垃圾焚燒廠中引入合同能源管理模式,不僅可以幫助垃圾焚燒廠節(jié)能減排,還有助于垃圾發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化,提高管理效率,減輕政府負(fù)擔(dān),并帶動節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)和節(jié)能投資市場的壯大,最終形成一個基于市場的節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)大軍。鑒于合同能源管理在我國的發(fā)展尚屬起步階段,許多中小型能源服務(wù)公司尚需積累更豐富的經(jīng)驗(yàn)與掌握更成熟的技術(shù),他們的自身完善除了加強(qiáng)國際交流、學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)外,還需要建立良好的互動機(jī)制,這樣才能將合同能源管理這一產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng),為建設(shè)節(jié)約型社會貢獻(xiàn)自己的力量。但是無論從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)還是政策上來說,合同能源管理模式在城市生活垃圾焚燒廠的應(yīng)用都是可行的。

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(2)樣品測定

按表1所列參數(shù)選擇分析線和調(diào)試。儀器用冷卻純水調(diào)零,吸入空白樣和試樣,測量其吸光度?？鄢瞻讟游舛群?從儀器上直接讀出試樣中的鐵、錳濃度(也可從校準(zhǔn)曲線上查出試樣中的鐵、錳濃度)。

(3)校準(zhǔn)曲線

吸取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0,0.50,1.00,2.00,3.00, 4.00 ml分別放入六個100 ml(Fe)和50 ml(Mn)容量瓶中,用純水稀釋至刻度,搖勻。此混合標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制和濃度

(4)樣品鐵、錳測定結(jié)果見表3。

表3-1 Fe、Mn系列實(shí)測結(jié)果

表3-2 茶葉鐵、錳測定結(jié)果

分析過程用質(zhì)控樣(國家環(huán)境標(biāo)樣)隨機(jī)同測,對鐵(0.799 mg/L±0.042 mg/L)、錳(1.31 mg/L ±0.05 mg/L)進(jìn)行測試,結(jié)果鐵為0.798 mg/L(n =6,RSD%為 2.6%)、錳 1.328 mg/L(n=6, RSD%為2.1%),準(zhǔn)確度和精密度較好。

茶葉被人們譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色飲料”,今天喝茶又是人們生活中的必備消費(fèi)物。茶葉有因它的產(chǎn)地和加工不同它的一些元素含量也不同,我們不管它產(chǎn)自何地,我們飲用時沖泡第一次的茶水去掉(也就是人們喝茶時說的洗茶)。

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Analysis of the Operating Feasibility of Municipal Waste Incineration Plan with EPC Mode

(Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering,Chongqing University,Chongqing 400045,China)

XIA Rui-jie,PI Jia-yue,ZHENGJing,YU Yang,WANG He

Nowadays how to use the energy for energy-saving purpose is the current issues at stake.The introduction of the energy performance contracting,which can make implementations of various kinds of energy-saving benefit and cost-effective projects wider,is a way to solve the energy waste problem.Exploring the management and utilization of energy between the EPC and municipal waste incineration plant in respect of energy waste problem in incineration plant.And through analysis of specific cases,it is concluded that the operation of the municipal waste incineration plant with EPC mode is feasible.

contract energy management;waste incineration;energy saving;feasibility

X32.022

A

1674-2842(2010)01-0059-04

2009-07-16

國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號081061116)

夏瑞杰,男,重慶大學(xué)城環(huán)學(xué)院在讀,E-mail:beckham_xia@ yahoo.com.cn。