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

: 中国电力网; 2020-12-04; 来源：韦伯咨询

　　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，%)