碳中和 — 垃圾焚烧碳排放定性以及碳中和对企业影响
过去一个月，碳中和概念引爆了整个资本市场。不仅妖股横行，部分垃圾焚烧的公司也跟着沾了光。碳中和这个概念是在1997年12月在日本京都签订的《京都议定书》中首次提出，简而言之是‘通过允许在各国家之间进行碳排放权的交易，以及各种其他节能减排手段，将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候变化对地球环境造成伤害’。
本篇中，我会给垃圾焚烧发电对碳排放中的影响做一个定性，讨论垃圾焚烧到底是高排放行业还是节能减排行业。然后再讨论碳交易对垃圾焚烧发电的影响。
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1.碳中和
1.1什么是 碳中和 ？
上图摘自百度百科，人类的生产生活中每时每刻都在产生温室气体。不论基础生命活动的有氧呼吸、通过燃煤石油发电产生的二氧化碳，亦或有机物在地下自然分解释放的天然气（主要成分甲烷），都是温室气体。
这些温室气体会在大气层中起到过度保温的作用，因为它们对地球表面造成了更强的大气逆辐射。随着温室气体在大气层内的含量升高，保温作用加剧，地球的平均气温随之上升。这个过程会对地球的环境和生态带来持续的危害：冰川融化、海平面上升、低洼区域被淹没、南北赤道带延伸以及两极地区生物多样性降低等等。
于此同时，也有很多行为是对减少温室气体有积极作用的：
1）一方面是温室气体的捕捉（固碳）：比如植树造林后，植物成长过程中的光和作用能有效固定二氧化碳，称之为生物固碳；还有物理固碳：把生产生活中产生的容易捕捉的二氧化碳出存在开采过的油气井、煤层和深海里，不让其暴露在大气中。
2）减少或者替代目前高温室气体排放的生产活动：比如我国现在大力推进的风、水、光伏及生物质能发电，以替代燃煤发电。
由于目前全球温室气体的产生释放大于吸收量，于是大气层对地球的保温效果越来越好，导致平均地表温度和海平面在不断升高。与其叫 ‘碳中和’，其实称之为 ‘温室气体中和’ 更加合理。不是所有温室气体的分子结构都含碳，只是因为二氧化碳作为最典型的温室气体，于是习惯命名‘碳中和’。
当地球上温室气体的释放和吸收达到了一个动态平衡后，大气中温室气体的含量便会保持动态平衡，进而地球表面温度趋于稳定。这就是碳中和的目的。
1.2 如何实现碳中和
首先说明一点，碳中和不等于零排放。这些温室气体，当初还是地球作为生命摇篮的一个关键环节，如果地球没有这些温室气体的保护，地球表面温度会下降到-23度，那地球大部分生命就不会有出现的可能。
接着看碳排放的一个简单公式： 净碳排放 = 排碳量 - 固碳量
因为目前排碳量 > 固碳量，所以净碳排放 > 0 。碳中和的目的是实现净碳排放 = 0，此时排碳量 = 固碳量，可以通过两种方法实现：
1）增加固碳量：可以通过植树造林、增加种植业在农业中占比等手段。
2）降低排碳量：这是各国主要努力的方向。如减少焚烧秸秆等高排放的生产活动、以低排放的新能源替代高排放的火力发电等等。
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2.垃圾焚烧 & 碳排放
在起初了解垃圾焚烧的时候，我也曾主观臆断垃圾焚烧是高碳行业。曾在网络上看过一篇报告《错误的激励：中国生活垃圾焚烧发电补贴研究》如上图，报告中认为垃圾焚烧是一种高碳的处理方式，罗列举例和引用文献看似没有问题，有板有眼。
上图来自发改委在2014年发布的《国家重点推广的低碳技术目录》，其中垃圾焚烧却是作为低碳技术被推广在列。大家都知道我国发展水、光、风电是为了降低火电的排放，我前篇业说过垃圾焚烧技术和火电类似，只是燃料不同。大家都是燃烧产生能量释放二氧化碳，那么为何垃圾焚烧是低碳技术，火电是高碳呢？
经过对行业更近一步的了解后才发现，正确答案如发改委所说，垃圾焚烧的的确确是一种低碳的技术。为何我的意见和那份看似言之有理的报告相反，请往下看：
2.1 GWP
我们先来了解一下‘GWP’。每种温室气体对气候变暖的影响是不一样的，衡量温室气体对气候变暖影响权重的方法有很多，大多数NGO组织喜欢用的是GWP(Global Warming Potential，全球变暖潜能值):
GWP是一个以二氧化碳为基准，衡量各种温室气体排放影响的系数。二氧化碳的GWP恒等于1，而在不同时间跨度中，其他气体的GWP如下图：
我们看到的另一种常见温室气体--甲烷的GWP在100年的时间跨度下是25，意思是：如果以100年的时间跨度计算，1分子甲烷造成的温室效应等于25分子二氧化碳造成的温室效应。100年时间跨度也是目前较为通用的时间跨度。
2.2 绝对排放和相对排放
人类活动产生的生活垃圾，本就是一种碳源。生活垃圾如果不处置，在自然环境下经过化学反应或者微生物分解就会产生温室气体。比如生活垃圾被露天倾倒后，在细菌的发酵下就会产生二氧化碳和甲烷。
在我之前的文章中（参考：《垃圾焚烧发电系列四--国内固废行业发展方向》），我也曾提到过，垃圾是人类生产生活中伴随的必然产物，只要有人的地方，就会产生垃圾。而垃圾不处理，是必定会对环境造成危害。所以垃圾处理是一种刚需。
也正因为垃圾处理是一种会产生碳排放的刚需产业，所以去讨论垃圾焚烧的绝对排放（处理过程中全部排放量）是不现实的，我们更应该去讨论相对排放（横向对比其他处理方式，视其是否排放高于其他）。
垃圾处理，几乎全部都是会产生碳排放的活动。如垃圾填埋，垃圾会在地底下厌氧发酵产生甲烷；又如堆肥，好氧微生物在发酵过程中会产生大量二氧化碳，之后有机肥施放的过程中也会产生甲烷；再举个可回收垃圾循环利用的例子：纸在回收过程中，虽很少直接分解产生温室气体，但是回收过程的粉碎、筛选、脱墨、漂洗全部都是高能耗的活动，势必会增加排放。
严格意义上，仅有一种垃圾处理是低碳的：重复使用。 注意是重复使用不是循环利用（例如：假设有一个用完废弃的杯子，这个杯子只有在不发生分解的情况下重新继续使用，才可以说这种行为是一种绝对低碳的垃圾处理方式。）。能真正被重复使用的垃圾，占比小到几乎可以忽略。
讨论垃圾焚烧发电的绝对排放，就好比讨论‘因为人类呼吸会排放二氧化碳，所以呼吸是高排活动’，不现实。
横向对比垃圾焚烧相对其他处理方式，可处理的垃圾成分广、不会产生甲烷这类高GWP的温室气体，所以垃圾焚烧相对排放并不高，最起码比另一种主流处理方式卫生填埋要低很多。
2.3 可替代高排放发电
此外，垃圾焚烧的最大优势就是，在能够完全处理垃圾之余，还能发电。垃圾发电对比其他可发电的处理方式，发电效率最高，这是其他任何一种处理方式都不可比拟的优势。
如果从碳排放的角度看，垃圾焚烧在横向对比其他处理方式时的相对排放是中规中矩；但在考量发电时，就不应该重复计算垃圾焚烧的排放，因为发电相当于处理垃圾之余的一种额外津贴。
这一优势使得它可作为新能源，用以替代高排放的传统煤电。
2.4 误解
我之所以不认同《错误的激励》这份报告，就是因为：
1）报告中在比较各种处理方式的碳排放时，名义上说比较的是相同组分的垃圾，实际上根本没有控制变量统一口径：垃圾焚烧可以处理几乎100%生活垃圾，但是堆肥、沼气发电只能够处理最多60%左右餐厨垃圾，甚至还需要进一步提纯。
2）部分方式垃圾处理工序未完成：厌氧沼气发电之后，垃圾的减量能力弱，还会有沼渣的产生，而沼渣仍然是垃圾，并没有完全处理；而垃圾经过焚烧之后，产生的炉渣已经是作为环保砖的原材料开始循环利用。
3）计算排放时，部分处理方式的碳循环没有闭环：在好氧堆肥过程中的确几乎只产生二氧化碳，但是产生的有机肥，在储存和施肥以后，同样会继续产生甲烷（参考：《有机肥对甲烷排放的研究机理》）；还有沼气发电，发电后的沼渣，如何处理也并未考虑在内，若是填埋，也会产生甲烷。大家回顾下图，在A列中，厌氧产沼发电和好氧堆肥都没有考虑到后续甲烷的产生。
而垃圾焚烧在燃烧过程会把甲烷消耗殆尽，剩余的炉渣主要成分是化学性质稳定的无机盐，其中产生的氧化钙甚至可以重新吸收空气中的二氧化碳。
4）垃圾焚烧只排了一份碳，但是完成了处理垃圾和发电两份工作
在对比排放时，单用其他处理方式的排放对比垃圾焚烧的排放，或是其他发电方式排放对比垃圾焚烧排放，这样并没有做到控制变量。如上图，我认为应该以 加权平均垃圾处理排放量 + 加权平均发电排放量 对比 垃圾焚烧排放量，这样才是真正控制变量的对比。
综上，那份报告并没有把垃圾焚烧发电产生的排放进行科学和客观的横向对比。
2.5 总结
鉴于垃圾焚烧的刚需属性，本身减排能力已不俗。再加上焚烧技术产生的额外电能是几种处理方式之中最高的，可以替代煤火电等更高排放的发电。所以发改委把垃圾焚烧定义为节能减排的重点推广技术，合情合理。
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3.碳交易
最后聊聊碳交易，以及碳交易对垃圾焚烧处理企业带来多大影响。
3.1 什么是碳交易
上图摘自百度百科，我们只要把上图例子中稍微调整就能得到我国碳交易的例子：
假如全国限定100单位的碳排放量，A公司获得15单位，B公司获得10单位，其余公司获得其余75单位。如果A公司只排放了10单位，而B公司排放了12单位，那B公司就可以找A公司购买2个单位的排放量。
简单来说，碳交易就是把企业在生产生活中需要用到的碳排放额进行交易。其中最大的买方就是高排放和高能耗的企业。而碳排放权的供给方，一个是政府，会在在碳交易的早期给予企业一定的免费碳排放额度，但这种额度在之后会逐渐减少直至退出转换成有偿额度；另一个是通过自身技术节能减排的企业，他们是卖方，他们节约下来的排放额度可作出售给买方。
继续用上面例子：假设政府会按照基准法，以 ‘所有发电企业平均每度电的排放量 * 企业发电量’ 分配排放额。其中火电厂B公司是高排放企业，平均发放的并不足以使用，所以在生产中需要购买排放额，才能够继续生产。而垃圾发电企业A公司是节能减排企业，平均发放的排放额有剩余，于是他们可以把剩余的排放额放到碳市场上销售。
3.2 量化碳交易对垃圾焚烧企业的影响
以粤丰环保为例：
在粤丰2019年报中，粤丰报告了通过垃圾发电可以节省的二氧化碳排放量为281万吨。未来，认定机构就会对粤丰焚烧垃圾过程中节约的碳排放进行评估核证，假设最后认证机构认定的减排量和粤丰估算一致，按照目前离粤丰最近的广州碳交易所在2020的一次交易记录：
在不计算未来新项目的情况下，粤丰2019的碳排放量市场价约合：2810000吨 * 28.2吨/元 = 79242000元，鉴于交易成本较低，那这7900万元未来就会成为企业每年额外的纯利润。对于其他公司，我们也可以用类似的方法估算，在一般情况下：
吨垃圾的发电量越高，烟气的绝对碳排放越少，替代火电的能力就越强，碳交易对企业贡献的额外利润就越多。
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4.总结
因为垃圾处理是刚需，叠加垃圾焚烧高效发电的特点，垃圾焚烧发电是实实在在的节能减排新能源技术。
因为具备节能减排的特点，垃圾焚烧是碳中和的受益方。且发电效率越高，企业获得的额外利润就越多。
下篇：
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