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4.前端分类回收对垃圾管理的影响
4.1 上海垃圾分类实施经验
上海的垃圾分类政策实施经验表明,垃圾前端分类是垃圾可持续管理的关键环节,在城市垃圾管理当中应置于优先地位。
上海于 2019 年 7 月 1 日正式施行《上海市生活垃圾管理条例》(以下简称《条例》), 至今已有近一年时间。《条例》明确了生活垃圾分类标准(干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾和有害垃圾),并且根据《条例》,个人将有害垃圾与可回收物、湿垃圾、干垃圾混合投放,或者将将湿垃圾与可回收物、干垃圾混合投放的,由城管执法部门责令立即改正;若拒不改正,处 50 元以上 200 元以下的罚款。上海市生活垃圾分类政策的效果正在显现。根据上海市绿化和市容管理局统计数据显示, 截至 2019 年底,上海全市可回收物回收量平均每天 4049 吨,有害垃圾分出量平均每天 0.6 吨,湿垃圾分出量平均每天 7453 吨,较 2018 年底分别增加 431.8%、504.1%、88.8%,而干垃圾处置量平均每天 17731 吨,比 2018 年底减少了 17.5%。上海全市 1.3 万余个居住区,2019 年分类达标率由 2018 年年底的 15%提高到 90%。
评价生活垃圾分类给焚烧发电带来怎样的影响仍处于初步阶段,但已有的报道表明,垃圾分类对终端焚烧厂效率的提升起到正向作用。中国环境报的一篇文章和全国能源信息平台的文章,都认为虽然垃圾分类后垃圾处理量减少,但垃圾分类后热值提升,烟气易达标,每吨垃圾发电量增加,发电收入增加,而且渗滤液处理成本也降低。
北京已于 2020 年 5 月 1 日起执行生活垃圾分类政策:按厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾分类。《北京市生活垃圾管理条例》第四条要求市政府制定各区生活垃圾源头总量控制计划,统筹设施规划布局,制定促进生活垃圾减量化、资源化、无害化的经济、技术政策和措施,保障生活垃圾治理的资金投入。第八条:本市按照多排放多付费、少排放少付费,混合垃圾多付费、分类垃圾少付费的原则,逐步建立计量收费、分类计价、易于收缴的生活垃圾处理收费制度,加强收费管理,促进生活垃圾减量、分类和资源化利用。
上海垃圾分类的经验未来五年在全国推广将获得怎样的成效,垃圾分类回收政策是否带来传统处理模式(焚烧和填埋)的根本转变?
4.2 提高现有焚烧厂年均运行天数,避免更多焚烧厂建设
评价垃圾焚烧产能在“十四五”期间是否有过剩的风险,需要考虑很多因素,如:
1)宏观经济增长趋势;
2)城市化发展水平;
3)垃圾焚烧产能扩张及现有产能的伸缩性;
4)垃圾分类回收政策对垃圾减量的影响
我们先来看前三个因素。
4.2.1 宏观经济增长预期与城市化水平放缓将影响城市生活垃圾增长幅度
经济增长对居民消费及生活垃圾产生量会有显著的影响。因新冠疫情的影响,2020年的 GDP 增幅具有较大的不确定性,我们假设年增长率为零,“十四五”期间年均复合增长率很可能徘徊在 5%-6%之间,假设为 5.5%。宏观经济形势将给对城镇人口的增加速度带来影响。2010-2015 年的城镇人口由 6.66 亿增长到 7.71 亿,2010-2015 年的城镇人口年均复合增长率为 3.0%,2015 年的城镇人口比例达到 56.10%。
2019 年,城镇人口增加到 8.48 亿,占总人口比例达到 60.60%。2015-2019 年的年均复合增长率为 2.4%,假设 2019-2020 年的增长率仍为 2.4%,那么 2020 年底,城镇人口将达到 8.69 亿。“十三五”(2015-2020)比“十二五”(2010-2015)在城镇人口年均复合增长率速度上降低了 20%。假设 2020-2025 年,城镇人口年均复合增长率为“十三五”水平的 80%,即 1.9%,那么到 2025 年,中国的城镇人口将达到 9.45 亿。
经济增长和城市化水平对城市生活垃圾清运量的影响可以用不同的情景来分析,假设“十四五”期间(2021-2015)中国城市生活垃圾清运量和无害化处理量52的年均复合增长率有两种情景:A 为高增长情景,比例为 6%,B 为低增长情景,比例为 4%。那么到2025 年,垃圾无害化处理量将达到 3.43 亿吨和 3.12 亿吨。同时,假设垃圾填埋处理量维持不变,净增的垃圾量都用于焚烧处理。那么到 2025 年垃圾焚烧量将达到 2.26 亿吨(高增长情景)和 1.95 亿吨(低增长情景)。
需要特别注意的一点,这里假设垃圾处理仍以填埋和焚烧为绝对主导,其他处理方式,如垃圾分类回收预计在“十四五”会带来垃圾管理的较大变化,但本文在这里暂且忽略不计。关于垃圾分类回收政策带来的影响,5.3 节内容将进行分析。
4.2.2 垃圾焚烧处理能力的弹性
中国垃圾焚烧厂的处理能力还有较大的挖掘空间。衡量中国在“十三五”末所具备的垃圾焚烧处理能力的弹性有助于理解“十四五”垃圾焚烧处理产能增加的空间究竟有多大。影响焚烧处理能力弹性的主要因素就是焚烧厂的数量和平均每个焚烧厂的年均运行小时数,本文为了方便计算采用年均运行天数来计算焚烧厂的处理能力。
如表 9 所示,自 2010 年以来,焚烧厂数量的快速增长带动了焚烧处理能力的相应提升。焚烧厂日均处理能力也从 2010 年的 816 吨增加到 2018 年的 1102 吨。我们假设 2020年的平均一个焚烧厂的日均处理能力维持在 1102 吨。2019、2020 年的年均焚烧处理量的年均增长保持与 2015-2018 的年均复合增长率一致,即 18%,那么 2019、2020 年的焚烧量分别为 12018 万吨和 14182 万吨。焚烧处理能力 2015-2018 的年均复合增长率为18.5%,那么保持这样的增速,到 2019 和 2020 年的焚烧处理能力分别达到 43.2 万吨/日和 51.2 万吨/日。
截止到 2020 年 6 月 1 日,中国运行的垃圾焚烧厂总计 455 个。53 “十三五”期间,焚烧厂数量的年均复合增长率为 15.6%。表 9 还显示了平均每个焚烧厂的年均运行天数在过去近十年变化不大,在 280 天上下浮动。
假设中国焚烧厂平均年工作天数可以达到 320 天,那么到 2020 年焚烧处理能力超出焚烧处理量达 2200 万吨,这相当于 63 个日处理能力 1100 吨、年运行天数 320 天的焚烧厂一年处理的垃圾量。因此,如果将现有 455 个垃圾焚烧厂的年均运行天数从 283提高到 320,那么中国在“十四五”期间可以避免 63 个焚烧厂的建设。
到 2020 年底,预计还会有新的焚烧厂投入运行,焚烧处理的能力仍会继续增长。即使以 455 座焚烧厂为基准,焚烧厂的处理能力因为在运行天数方面有显著的提升空间,因此决策者在制定“十四五”垃圾管理的规划目标时,应当考虑到一个优先政策选择,即发挥现有焚烧厂的处理能力的潜力优于建设新的焚烧厂。
未来五年,中国城市生活垃圾管理将因为落实分类和回收政策而出现较大的变化,干湿分类将直接导致焚烧处理量的减少。上海 2019 年下半年垃圾分类实践显示,干垃圾处置量到 2019 年底比 2018 年底减少了 17.5%。54进入焚烧厂的垃圾组分发生大的变化,焚烧效率提高了,但是可以焚烧的量在减少,焚烧会继续抢占填埋处理方式的份额吗?这对垃圾焚烧处理行业会带来怎样的影响?
4.3 焚烧处理规模“十四五”末可能见顶
城市生活垃圾分类回收效果如何将直接影响垃圾焚烧处理能力和运行效率。一般来说,垃圾分类回收水平高,干湿分类做得细致,厨余和有机垃圾堆肥和厌氧发酵做的到位,终端焚烧处理的垃圾水分低、热值高,焚烧厂运行效率也相应较高。实施了一年生活垃圾分类回收措施的上海已经取得了成效。上海市干垃圾处置量到 2019 年底比 2018年底减少了 17.5%。如果上海的垃圾分类回收效果未来五年在中国更多的城市展现,中国的垃圾管理将发生重要变化,目前业已处于垃圾处理主导地位的焚烧将面对怎样的挑战,干垃圾减量有机会使垃圾焚烧处理规模和能力在“十四五”期间见顶吗?
4.3.1 分类回收效果越好,避免建设的焚烧厂越多
上海实施城市生活垃圾分类举措将为“十四五”期间在全国城市范围内实施期待已久的生活垃圾分类和回收政策提供经验。到 2025 年,中国城市生活垃圾的分类回收效果究竟会达到怎样的效果,我们参照上海 2019 年后半年取得的成绩,分高、中、低三种垃圾分类回收的情景来预测全国城市垃圾分类回收到 2025 年达到的效果。
高速发展情景 A:到 2025 年分类回收措施使全国 100%的城市生活垃圾进入终端处理的垃圾量比 2020 年的水平降低 17.5%;
中速发展情景 B:到 2025 年分类回收措施使全国 50%的城市生活垃圾进入终端处理的垃圾量比 2020 年的水平降低 17.5%;另有 25%的垃圾比 2020 年的水平降低 8.5%,其余的 25%的垃圾进入终端处理的量维持不变;
低速发展情景 C:到 2025 年分类回收措施使全国 25%的城市生活垃圾进入终端处理的垃圾量比 2020 年的水平降低 17.5%;另有 25%的垃圾比 2020 年的水平降低 8.5%,其余的 50%进入终端处理的量维持不变;
在 5.2.1 中提到,假设“十四五”期间垃圾填埋处理量为零增长率,因此三种分类回收发展情景下的垃圾减量主要影响的是垃圾焚烧处理。同时,前文中预测了在没有分类回收的政策下,到 2025 年焚烧处理量可能的高、低两种增长情景,分别为 2.26 亿吨和 1.95 亿吨,取中间值 2.11 亿吨作为 2025 年无分类回收政策下的焚烧年处理量,如表 1 所示。如果 2020 年全国焚烧厂年均运行天数达到 330,那么垃圾焚烧处理的能力在2020 年达到 1.65 亿吨,即使 2020 年焚烧厂年均运行天数还达不到 330,但是这样的潜力有可能在“十四五”中期实现或者运行天数接近 330 天的理想水平。截止到 2020 年 6 月 1 日,中国有 455 座垃圾焚烧厂。如果这一数字保持不变、运行天数增加到 330 多达到的 1.65 亿吨垃圾处理能力与到 2025 年高、中、低情景下垃圾处理量以及无分类回收的处理量相比,分别相差 0.09 亿吨、0.23 亿吨、0.32 亿吨和 0.46 亿吨。相差的焚烧处理量换算成焚烧厂的数量,我们可以得到如下结果:与无分类回收的情景比较,在分类回收效果不同的三种情景下,垃圾焚烧厂分别只需要建 25、63 和 88 个,与无分类回收情形下需要 581 个焚烧厂相比,三种情景下分别可以少建焚烧厂 101、63 和 38 个。
4.3.2 焚烧处理规模“十四五”末有望出现拐点
对“十四五”期间垃圾分类回收的效果的估算是比较保守的,全国用五年时间实现的分类回收的效果想必要超过上海仅用半年达成的目标。在情景 A 之下,在现有 455 个焚烧厂的基础上,到 2025 年只需新建 25 个焚烧厂就可以满足焚烧处理量的需求。如果分类回收的实际效果比情景 A 更好,例如到 2025 年分类回收措施使全国 100%的城市生活垃圾进入终端处理的垃圾量比 2020 年的水平降低 21.5%,即比 17.5%再高出 4 个百分点,那么进入终端焚烧处理的垃圾总量也就 1.66 亿吨,这与 455 个垃圾焚烧厂年均运行 330 天所处理的垃圾量(1.65 亿吨)相差无几。那么,“十四五”焚烧所聚焦的将是提高已有焚烧厂的运行天数,而不用新建焚烧厂。2025 年之后,分类回收的效果仍会继续提升,那时焚烧厂的数量或许进入减少的新通道。从此角度来说,2025 年有可能成为垃圾焚烧行业发展的拐点。
或许有观点认为,“十四五”期间填埋处理的占比不但会因为焚烧的增加而继续降低,还很有可能出现填埋处理绝对量的减少,这可能为焚烧提供额外的处理量。本文认为,分类回收政策的执行,在增加堆肥、厌氧发酵等处理量、提高回收率的同时,也会减少填埋处理的垃圾量,降低填埋处理能力不足的压力。为了维持正常运转,已有处理1.17 亿吨能力的填埋设施也会有处理垃圾的惯性,不会轻易通过减少填埋量来给焚烧厂提供更多可处理的垃圾。填埋场和焚烧厂是否会在未来争夺垃圾处理量,影响因素较为复杂,本文暂不展开讨论。
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