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垃圾发电并非100%碳中性,亟需调整统计口径

文|朱松丽    中国宏观经济研究院能源研究所

导读

在厘清垃圾发电的性质基础上,我国应适度控制垃圾发电发展热度,将碳排放控制纳入垃圾处理政策目标之中;并开展不同类型垃圾的专项调研和统计,提供反映我国国情的技术参数

“垃圾发电碳排放为碳中性”在我国几成共识

垃圾发电的性质、定位和我国垃圾发电碳排放分析 

结论和建议

 

 

“垃圾发电碳排放为碳中性”在我国几成共识,在一定程度上对其快速发展起到推波助澜的作用。科学概念和国际统计实践指出垃圾发电是一种混合技术,其碳排放不容忽视。在厘清垃圾发电的性质基础上,我国应适度控制垃圾发电发展热度,将碳排放控制引入垃圾源头减量政策措施中,并开展不同类型垃圾的专项调研和统计,提供反映我国国情的技术参数。

在我国现有能源统计中,垃圾焚烧发电(简称垃圾发电)属于生物质能利用技术,计入可再生能源统计中。实际上,不论从发电排放还是国际统计实践看,垃圾成分复杂,既有“生物碳”也有“化石碳”,其燃烧产生的二氧化碳(CO2)并非100%碳中性。从中长期看,垃圾发电产生的化石CO2排放应纳入“双碳”战略管控范围。目前最紧迫的问题是厘清垃圾发电性质,调整统计口径。


“垃圾发电碳排放为碳中性”在我国几成共识

(一)我国政策性文件将垃圾发电认定为生物质能利用技术
2005年通过的《可再生能源法》第三十二条指出,“生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源”,并没有直接言及“垃圾发电”,留下了解读空间。2006年发布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)首次从政策上确定了垃圾发电的“生物质发电”属性,明确其享受与可再生能源同样的优惠政策,如可再生能源电价附加标准、标杆电价等,同时还享受增值税即征即退政策以及地方优惠政策。

(二)我国能源统计将垃圾发电纳入生物质能范畴
与政策文件对应,在国内现行能源统计体系中,生物质能发电包括三部分,分别为农林生物质直燃发电、垃圾发电和沼气发电,垃圾发电全部纳入可再生能源发电统计范围。按照这样的统计分类,垃圾发电产生的CO2排放通常被默认为“碳中性”,一般情况下很难纳入控排政策考虑范围,在其大气污染物排放得到有效技术控制的情况下,间接推动形成了发展垃圾发电有助于碳减排的片面认识。

(三)“碳中性”模糊共识在一定程度上对垃圾发电的快速发展起到了推波助澜的作用
我国垃圾发电在2010年之后进入规模化阶段,逐步成为主流生活垃圾处理方式。2020年,生活垃圾焚烧比例达到62%,发电装机容量达到1500万kW,是2010年的9倍;发电量接近800亿kWh,更是2010年的近13倍。从2018年起,垃圾焚烧发电已经全面超越农林废弃物直燃,在我国“生物质发电”中占位第一。从发展趋势看,《“十四五”可再生能源发展规划》中提出了“稳步发展城镇生活垃圾焚烧发电”的定性目标;2022年,《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》、《加强县级地区生活垃圾焚烧处理设施建设的指导意见》提出长江经济带、黄河流域等重点地区“应建尽建”生活垃圾焚烧设施、垃圾焚烧发电向县域地区下沉的发展方向。以此分析预测,与2020年相比,2025年城镇生活垃圾焚烧能力还将有14万吨/日的增量空间,装机和发电量仍有很大发展空间。

 

垃圾发电的性质、定位和我国垃圾发电碳排放分析

(一)垃圾发电的性质和国际统计实践
垃圾组成复杂,能有效提供热量的垃圾含有较高比重的化石源垃圾。因此垃圾并不是纯粹的“可再生能源”,相关碳排放不容忽视。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的国家温室气体清单指南,废弃物焚烧环节的温室气体排放计算必须细化,最重要的环节是区分废弃物中的“化石源”垃圾和“生物源”垃圾。前者主要指塑料、化纤织物等由煤油气化石燃料制造的物品,后者多为厨余垃圾、纸张、动植物残余物等。“化石源”垃圾在焚烧过程中,释放的CO2等同于化石燃料(所谓“化石碳”),计入国家总量;“生物源”垃圾焚烧排放的CO2(所谓“生物碳”), 只作为信息项列出,不计入国家总量。因此,垃圾焚烧发电不是纯粹的可再生能源技术,将其简单列入可再生能源行列有悖科学性。

特别是新冠疫情以来,我国生活垃圾中的废弃餐盒、个人防护用品等一次性塑料用品剧增,更加重了垃圾发电的非可再生性质。我国东南沿海案例研究表明,在混合干垃圾中,虽然生物源垃圾含量占3/4,化石源垃圾仅占13.59%,但后者贡献了我国垃圾焚烧的主要热值并释放化石源CO2。

在国际和主要国家能源统计及碳核算中,垃圾焚烧发电被分类处理。国际能源署(IEA)统计指标中有两项与垃圾发电相关,分别是“可燃可再生能源(combustible renewables)”和“其他可燃非可再生能源(other combustible non-renewables)”,前者包括固体生物燃料、生物气、液体生物燃料、生物源生活垃圾,后者包括工业垃圾、化石源生活垃圾。

在国际可再生能源机构(IRENA)数据库中,对“可燃可再生能源”发电技术进行了分类统计,其中的废弃物焚烧发电也特指 “生物源生活垃圾”,将“化石源生活垃圾”剔除。如果部分国家的统计基础不支持垃圾发电分类,IEA和IRENA就按照比例(如5:5或6:4)进行简单拆分。美国、日本、丹麦等国家均严格按照IPCC指南要求,分类统计和核算垃圾发电及其温室气体排放。我国国家温室气体清单编制同样遵循IPCC原则,力所能及进行了分类处理。

(二)垃圾发电的定位
从全球来看,垃圾焚烧发电的首要目的是垃圾“减量”,不是提供电力/热力,更不是减碳。相比填埋和堆肥,垃圾焚烧在减重减量、削减水体和土壤污染方面有优势,因而被很多国家作为首选垃圾处理方式,条件许可的话回收热能进行发电供热。总体而言垃圾焚烧发电在总发电量占比很小,我国为1.0%,垃圾焚烧占比很高的日本也仅为1.7%左右。

在大气环境治理和气候危机背景下,垃圾焚烧处理是否属于无害化管理尚存争议。从绿色循环、塑料治理的角度看,焚烧处理属于末端处置技术,大部分国家政策发力点首先是垃圾产生量源头管理,其次是垃圾分类回收工作,使最终进入焚烧/填埋等末端处理的垃圾量尽量少。可以看出,垃圾焚烧发电是在多措并举将垃圾清运量降低到最小之后的“不得已”的技术选择,并不是政策追求目标。

(三)我国垃圾发电化石碳排放估算
根据相关研究,这里假设生物源垃圾和化石源垃圾重量比例为6:4,并利用IPCC缺省排放因子,2020年我国垃圾焚烧发电中的化石CO2排放大约为5000万吨左右。这个量级的排放在我国百亿吨的排放里占比不高,但足以进入能源活动的关键排放源行列,且有相当大增长空间,需给予足够重视。此外,这是个相对保守的估计,原因在于对排放有重要影响的比例参数难以获得权威性信息。

敏感性分析表明,化石源比例每提高一个百分点,CO2排放量会有百万吨的增量。如果再考虑助燃的化石燃料,碳排放量会更高。根据目前的估算,2020年我国垃圾发电的化石碳排放强度约为0.67kgCO2/kWh,相比气电和高效煤电,排放强度不低;如果考虑生物碳,排放强度将高达2kgCO2/kWh,非常“高碳”。利用同样的信息,粗略估计2025年相关排放将增加50%。

 

结论和建议

综上,垃圾焚烧发电不是单纯的可再生能源技术,而是一种混合技术,其化石碳排放不容忽视,在我国垃圾发电/供热快速发展阶段更应该有所警惕。

(一)从科学和统计上厘清垃圾发电的性质
首先,通过各种渠道普及垃圾并非100%可再生能源的科学认知,澄清其有相当数量化石源碳排放的事实。其次,改善目前的统计体系。尽可能将“化石源”垃圾焚烧发电排除在生物质发电范围内,缓解能源统计与国家清单之间的矛盾。如果数据不支持,可与国家清单假设保持一致:假定化石源和生物源垃圾的发电量占比分别为40%和60%。

(二)从碳达峰碳中和目标和环境治理角度出发适度控制垃圾发电发展热度
在垃圾焚烧项目环评工作中纳入“碳评”,并将其化石碳排放纳入行业和地区“碳双控”评价指标体系中。对重点地区生活垃圾焚烧设施“应建尽建”的政策实施进行密切观察和评估。特别要求关注县级垃圾焚烧设施在规模小、垃圾量不足的情况下,存在的效率降低、温室气体和污染物排放强度抬升隐患。

(三)将碳排放控制纳入垃圾处理政策目标之中
目前我国人均垃圾清运量已经接近发达国家水平。城市化进程尚未完成,生活垃圾清运量还处在上升通道,网购外卖等新业态以及疫情管控加剧了这种态势,形势不容乐观。

首先,明确垃圾焚烧设施“应建尽建”的前提是垃圾产生量“应减尽减”,当务之急是扩大生活垃圾按量收费试点范围并尽快正式化。其次,设法将垃圾减量、垃圾分类、限塑减塑禁塑纳入“碳普惠”等激励政策中,全方位鼓励生活生产方式绿色化低碳化。

(四)展开针对不同类型垃圾的专项调研、研究和统计,提供反映国情的技术参数
目前已有的“垃圾研究”呈现分散化、零星化、针对性不强的特点,无法为垃圾发电以及其他废弃物的分类统计和碳核算提供有效支持。

建议启动专项研究,跟踪分析生活垃圾、工业垃圾、危险废弃物的数量、组成、热值、含碳量(特别区分化石碳、生物碳),为精细化的碳核算提供支持。