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美国垃圾焚烧发电行业概况含发展历程、商业模式、龙头企业分析

北极星垃圾发电网  来源:韦伯咨询    2020/12/2 9:59:52  我要投稿  

北极星垃圾发电网讯:一、垃圾焚烧及发电发展历程

1、1980年之前:垃圾焚烧行业摸索期

美国第一座垃圾焚化炉于1885年建于纽约州的长岛。20世纪初,美国许多城市都相继兴建城市垃圾焚烧厂,到二次大战前,美国共计建设了约700座焚烧炉;二次大战后,随着经济的复兴,城市垃圾产量迅速增加,加上工艺技术的改进以及居民消费习惯的变化,垃圾成分产生显著变化,废纸和塑料等可燃物含量大幅度提高。因此,在该时期垃圾焚烧处理得到进一步发展,在1960年美国生活垃圾年焚烧处理量就达2700万吨/年。

直到20世纪60年代,人们开始意识到焚烧炉的尾气和污水排放对环境的影响,公众和政府开始采取行动。1970年发布的清洁空气法案(CAA)对于已有的焚烧设施设置了新的标准,禁止随意燃烧城市固体废弃物,并限制微粒排放,未安装满足CAA要求所需技术的设施都被关闭。在70年代后期和80年代早期,由于垃圾焚烧烟气污染特别是二噁英的影响,公众逐渐反对兴建垃圾焚烧炉;相关的法律政策的颁布也加强了对垃圾焚烧行业的监管;1976年,联邦政府通过《资源保护和恢复法案(RCFA)》对城市固体废物进行监管,因此,在这一时期,新建垃圾焚烧厂出现下降趋势,1980年,美国城市生活垃圾焚烧量降到1700万吨/年。

2、1980-1995:垃圾焚烧行业成长期

20世纪80年代中后期,美国经济复苏和消费提升,垃圾产生量和人均垃圾产生量在该阶段呈现迅速增加的趋势,垃圾焚烧也因此得到增长。到20世纪90年代初,垃圾焚烧占比超过15%。随着汞和二噁英排放威胁的出现,EPA在20世纪90年代制定了最大可实现控制技术(MACT)法规。1995年,EPA要求城市垃圾焚烧炉在1990年的水平上减少90%的有毒物质排放,并首次针对92座炼厂进行大气污染监管,垃圾焚烧量出现一定程度的下降。随着垃圾焚烧烟气处理逐步受到重视,特别是烟气处理技术不断进步,余热利用系统和尾气处理系统得到进一步完善,垃圾焚烧厂的控制水平得到提高。标准提升引发行业变革,优胜劣汰,集中度开始提升,同时也带动了运营成本的提升。

3、1995-至今:垃圾焚烧行业发展稳定期

进入20世纪90年代中后期以后,美国城市生活垃圾的产生量和焚烧处理量处于稳定发展阶段。2005年8月8日,美国总统布什签署“2005能源政策法案”,将垃圾焚烧发电纳入可再生能源,并在两个重要方面给予政策支持,即获得可再生能源“生产税收减免(PTC)”和纳入联邦政府可再生能源采购范围。

随着回收利用方式在社会中的进一步发展与推广、公众环保意识的增强以及已有焚烧发电设施的退役,美国的垃圾焚烧行业逐渐进入稳定发展状态。

二、各类垃圾处置方式及变迁

美国各类垃圾处置方式中,焚烧发电占比较小,根据2015年数据仅为12.8%。原因在于,美国地理条件得天独厚,人口也较少,垃圾填埋相比其他处理方式长期占优;此外,垃圾填埋场与垃圾焚烧设施建设相比,建造成本与运行成本更低(短周期来看更加明显),建设新焚烧厂也常面临环保组织和公众的反对声音。

图表1:美国垃圾处理方式占比历年变化情况(%)

资料来源:美国环境保护署(EPA)

图表2:美国各类垃圾处置方式占比现状(%)

资料来源:世界银行2015年报告

三、垃圾处理收费机制和模式

美国的整体机制较为市场化:电价方面,垃圾发电上网的电价遵循美国市场化电价机制;垃圾处理服务费方面,由于美国固废产业链排污成本内部化程度较高,向居民收费制度较为健全,因此也更为市场化。

图表3:美国垃圾焚烧的上网电价和处置费用定价市场化情况

资料来源:光大证券、韦伯咨询整理

1、垃圾处理收费情况

根据美国的情况,居民是需要缴纳垃圾处理费用的,而填埋及焚烧处置的价格也比较高。

(1)居民缴纳垃圾处理费:40-50美元/户·月;1)直接缴纳给环卫公司,或2)先缴纳给政府再由政府转交给环卫公司。

(2)垃圾填埋处理服务费:20-70美元/吨;1)环卫公司把垃圾运到填埋场,填埋场运营方向环卫公司收取;2)如果环卫公司自己拥有填埋场,那么填埋费用不另行收取,价格内含于居民上缴的垃圾处理费里。

(3)垃圾焚烧处理服务费:50-70美元/吨;1)环卫公司把垃圾运到焚烧厂,焚烧厂运营方向环卫公司收取;如果环卫公司自己拥有焚烧厂,那么焚烧费用不另行收取,价格内含于居民上缴的垃圾处理费里。

收费制度的建立主要依托完整的固废产业链条,通过市场化价格形成传导机制。

2、电价定价机制及管理模式

美国电价市场化程度较高,页岩气革命致电价下降,垃圾发电电价也受较大影响。美国很早就进行了电力产业改革,形成了独立输电环节并对其进行管制,在发电和售电领域引入了市场竞争机制。1992年,美国联邦政府通过《能源政策法案》(Energy Policy Act,EPACT),非公用事业公司的电力可以不再被公用事业公司强制购买,且允许其进入电力批发市场;1996年联邦能源管理委员会先后颁布了第888号和第889号法令,规定在电力生产和供应各环节开展市场竞争,所有发电商待遇平等一致;1999年,联邦能源管理委员会颁布了NO.2000法令,规定所有拥有输电网的公用事业公司都必须加入区域输电组织(Regional Trans-mission Organization,RTO),RTO控制输电设施、独立运营管理输电系统,买卖双方可通过竞价方式购买或提供电力。

到2016年为止,美国一共形成了七大独立调度机构(ISO),分别是:PJM,MISO,ERCOT,SPP,CAISO,NYSIO和ISO-NE。这七大ISO只涵盖了美国大约60%的用电量。剩余的40%主要分布在美国的东南部和广大的西部地区。这些地区的电力工业依旧处于垂直一体化的传统管理模式,由当地的公用事业服务公司来统一调度、运营和结算费用。批发侧的电价一般采用节点边际电价LMP,根据输电网络的结构按一定的规则把系统划分成很多的节点区域,发电机和负荷就连接在这些节点上。以PJM和ISO-NE区域的定价为例,电价保持在0.2-0.4元/度(以6.9汇率,折合人民币,下同)的水平区间,波动较小。

图表4:2010-2018年美国电价定价情况(美元/兆瓦时)

资料来源:公司公告、wind、韦伯咨询整理

四、垃圾发电项目及处理能力

2000年以来,由于美国垃圾量增长缓慢,且逐渐趋向于平稳下降状态,垃圾焚烧领域的发展趋势已经由增长转变为收缩。在近两年由于部分垃圾焚烧发电厂开始退役,垃圾焚烧发电厂和垃圾焚烧处理量开始减少。

图表5:2001-2018年美国垃圾焚烧厂数量及垃圾处理能力(座,吨/日)

资料来源:Energy Recovery Council、韦伯咨询整理

从2001年到2015年,美国的垃圾焚烧发电项目维持在稳定的状态。2015年美国生活垃圾焚烧发电项目74个,总处理能力8.6万吨/日,总装机254.7万千瓦,年发电量约143亿千瓦时。

2018年,美国运行的垃圾焚烧发电厂有75座,日处理能力总计达9.42万吨,焚烧生活垃圾量2928万吨,约占生活垃圾产生量的12%。

五、垃圾焚烧发电龙头企业分析

1、公司基本情况

卡万塔(CovantaHoldingCorporation,以下简称CVA),前身为DanielsonHoldingCorporation,始创于1960年,总部位于美国新泽西州。CVA为美国和加拿大的市政公用事业部门提供废物处理和能源服务,拥有并经营垃圾发电基础设施,并从事其他废弃物处理及再生能源发电业务。当前,公司垃圾焚烧发电在运规模为全球第一。

CVA及其附属公司开发、建设、拥有并运作着美国和全球的关键性基础设施,进行固体废物向能源的转换和独立电能生产。自1983年CVA公司成立以来,CVA公司一直是垃圾发电(WastetoEnergy,WTE)产业的国际领先者,也是美国最大的垃圾焚烧发电公司。

截止2018年底,公司经营或拥有44家工厂的所有权,主要分布在北美洲与欧洲地区,每年总共处理大约2200万吨固体废物,相当于美国产生的城市固体废物的9%(美国垃圾焚烧处置占比约12%,公司市占率约65%以上),每年产生约1000万兆瓦时的绿色电力。此外,公司还设有16个废物转运站、20个物料处理设施、4个堆填区(主要用于处理灰)、1个金属处理设施及1个灰处理设施(现正兴建中)。

2、在中国及亚洲市场的布局

公司在亚洲也进行了重要布局。CVA于上世纪90年代以欧格登(OgdenCorporation)为前身进入中国市场,先后投资了江苏、山东等地的多个热电联产项目,为当地经济发展和环境保护做出了长期贡献。2007年,CVA在中国上海设立亚太区总部,有力助推了亚太区域垃圾资源利用与环境保护业务的发展。公司先后于中国大陆和泰国成功参与投资、运营了多个具有代表性垃圾的发电项目。

重庆三峰环境集团股份有限公司(以下简称重庆三峰)成立于1998年,是从事垃圾焚烧发电领域投资经营的大型环保集团,隶属于重庆水务资产经营有限公司管辖。2006年重庆三峰与寻求进一步突破中国市场的CVA进行谈判协商,并于2007年正式达成协议,成立合资公司,即三峰卡万塔。

自2007年以来,CVA在亚太地区,先后成功参与投资、运营的代表性垃圾发电项目包括:

成都市九江垃圾发电项目(投资):日处理垃圾规模1800吨,装机容量36MW。该项目为中国大陆第一座按照欧盟2000环保标准建设的垃圾发电厂;

重庆市同兴垃圾发电项目(投资):日处理垃圾规模1200吨,装机容量24MW。该项目为中国大陆第一座以BOT方式投运的垃圾发电厂;

福州市红庙岭垃圾发电项目(投资):日处理垃圾规模1200吨,装机容量24MW。该项目为中国福建第一座千吨级规模的垃圾发电厂;

泰国普吉岛垃圾发电项目(运营):日处理垃圾规模700吨,装机容量14MW。该项目为东南亚(新加坡外)第一座现代化垃圾发电厂。

3、主营业务经营状况

CVA垃圾焚烧项目主要从三个来源产生收入:

(1)运营设施收取废物处理服务费;

(2)电力及蒸汽的销售;

(3)回收的黑色金属和有色金属。

图表6:2006-2018年美国CVA公司营业收入及增长率(亿美元,%)

资料来源:wind、公司公告、韦伯咨询整理

CVA还经营或拥有环境服务业务中心,中转站和垃圾填埋场(主要用于灰烬处理)的所有权,作为垃圾焚烧项目的辅助和补充,并通过处置或服务费产生额外收入。

图表7:2011-2018年美国CVA公司各项业务增长情况(%)

资料来源:wind、公司年报、韦伯咨询整理

公司最主要的收入来源为垃圾处理服务,2018年收入占比达到70%左右。根据2018年年报,CVA垃圾处理服务长期合约占主体,且该业务服务主要分布于美国本土,美国的垃圾产生量处于稳中有降的状态,所以公司的垃圾处理服务收入较为稳定,并将长期占主导份额。公司第二大主营业务板块为垃圾焚烧发电(包括电力及蒸汽销售),2018年收入占比约为20%左右。

图表8:2006-2018年美国CVA公司各项业务营收占比变化(%)

资料来源:公司年报、韦伯咨询

从2015年开始电力及蒸汽销售服务收入开始降低,其原因在于上网电价的降低,而垃圾处理服务费提升对冲了一部分影响,整体联动机制较为市场化。

从盈利情况来看,伴随着垃圾焚烧行业的成长,同时得益于公司主业确立以及并购带来的规模优势,公司的营业利润与净利润在2004-2008年处于较为稳定的高增长阶段。2008年以后,盈利侧整体波动较大,且呈现下降趋势。经历金融危机后,公司经营好转,而从2013年开始,公司整体营业收入虽保持平稳,但营业利润下降加快,主要是因为营业支出增速较快导致,而各项营业支出中,厂房经营支出(材料、人工等)占比较大,侵蚀较大利润,这与排放标准的强化等因素促使成本提升,人工成本不断增加有关。

图表9:2006-2018年美国CVA公司营业利润及利润率(亿美元,%)

资料来源:公司公告、韦伯咨询整理


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