环保行业餐厨垃圾制氢专题研究-“焚烧+”新尝试固废龙头新选择

环保行业餐厨垃圾制氢专题研究：“焚烧+”新尝试，固废龙头新选择引言：餐厨垃圾制氢——小荷才露尖尖角餐厨垃圾制氢项目不断推出，经济性+减碳性兼备的再生资源新方向。2022年以来，各企业开展“餐厨垃圾制备氢气”项目的消息不断推出，如城康氢碳新材料在湖北襄阳投建“垃圾制氢+碳资源化”绿氢绿碳工厂，预计于年内建成；瀚蓝环境宣布年内将在佛山南海建设约2200吨/年的餐厨垃圾制氢项目等。餐厨垃圾制备氢气兼具经济性及减碳性，是再生资源的重要细分领域；且“焚烧+”企业具备资金优势和原材料成本优势，若开拓该细分方向可为企业带来增长新驱动。“十四五”期间“无废城市”建设需求释放在即，餐厨垃圾制氢为重要细分方向，可打开固废及再生再生资源企业成长天花板。2021年底，18部委联合印发《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》，“无废城市”从2019年的11+5试点到2022年的百余座城市目标，随之延伸出的环卫、再生资源、危废等超万亿元的综合固废需求有望全面释放。其中餐厨垃圾制氢为兼具“经济性”与“减碳性”的新路径，值得重点关注。“焚烧+”企业具备餐厨垃圾资源优势及资金优势，若能够拓展制氢业务，其营收及业绩可获得新增长动能，打开成长天花板。一、低成本制绿氢，掘金再生资源新方向（一）1吨餐厨垃圾可产生69m³沼气，最终可转化为90m³氢气“餐厨垃圾发酵产生沼气，沼气提纯制备氢气”是较为主流的餐厨垃圾制氢工艺。根据《餐厨垃圾能源化研究进展》及《厌氧消化处理餐厨垃圾工艺》，餐厨垃圾制备氢气主要采用厌氧发酵法，主流工艺有2种：（1）两步法：餐厨垃圾发酵先产生沼气（同时会产生含量较低的氢气，通常直接排放），沼气提纯后再制备氢气，该工艺产业化应用较多；（2）一步法：通过改变催化剂、反应条件、反应物配比等，餐厨垃圾厌氧发酵时尽可能多的同时产出氢气及甲烷，但目前该工艺多停留在实验室阶段。1吨餐厨垃圾平均产生69立方米沼气，按65%甲烷含量计算，对应约45立方米甲烷。根据《污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷》，餐厨垃圾的组成成分（如面食、蔬菜、肉类等占比）、污泥含量、含水量等均会影响厌氧发酵反应速率及产生的沼气量。我们统计了市场上7个餐厨垃圾资源化项目，平均来看，1吨餐厨垃圾对应产生69立方米沼气。考虑到沼气中甲烷含量一般为50%-80%，若取平均值65%，1吨餐厨垃圾最终可对应产生45立方米甲烷。甲烷制氢多采用蒸汽重整法，1立方米甲烷平均约产生2立方米氢气，则1吨餐厨垃圾最终可转化为90立方米氢气。甲烷蒸汽重整法（SMR）是目前甲烷制氢最为广泛应用的技术。其主要流程包括：原料气预处理、蒸汽转化、CO变换、氢气提纯。根据《天然气制氢工艺介绍及成本分析》提到的实际运行情况，平均1立方米甲烷对应约产生2立方米氢气。（二）即使氢价较去年下跌35%，项目IRR仍超12%，盈利能力看好餐厨垃圾制氢项目经济性测算：假设项目年产2200吨氢气，对应餐厨垃圾处置产能为740吨/日。本文旨在测算餐厨垃圾发电企业拓展至制氢项目的经济性，我们假设制氢项目年产2200吨（即2447万m³）氢气，参考（一）中提到的比例关系，该制氢项目约需要27万吨/年的餐厨垃圾量（即产能为740吨/日的项目运行365天）。初始投资：测算项目初始总投资约9421万元。由于测算对象为餐厨垃圾处置企业拓展制氢项目的经济性，我们不考虑餐厨垃圾处置装置，仅考虑“沼气制氢”阶段的投资额。根据《沼气制氢工艺技术研究》、《天然气制氢工艺介绍及成本分析》，产氢1575吨/年的项目（假设2000m³/小时的制氢项目运行24h×365天）对应的总投资额约为6745万元。基于此，我们测算，2200吨/年的制氢项目需要的总投资约为9421万元。成本端：餐厨垃圾制氢单吨氢气对应的成本为1.55万元/吨，其中折旧/能源消耗/直接人工/发电成本分别占18%/28%/6%/48%。从项目整体来看，（1）折旧摊销：若折旧年限为15年，则项目年折旧额为628万元；（2）能源消耗：生产1立方米氢气需要1.3kg去离子水、6kg冷却水、0.35千瓦时电能，考虑其他能耗，2200吨/年产氢项目对应约957万元/年能源消耗；（3）直接人工：假设需要人员20人，人工工资合计约200万元/年。（4）项目所需27万吨/年的餐厨垃圾若用于制氢，则会损失原本发电的收入，该成本约为1624万元。从单吨制氢成本来看，折旧、能源消耗、直接人工、发电成本分别为2855、4348、909、7390元/吨，合计单吨制氢成本为1.55万元/吨。费用端：单吨制氢费用合计为2835元/吨。（1）财务费用：假设初始投资9421万元中60%来自银行贷款，假设长期贷款利率为5.5%，则每年利息支出约311万元。（2）销售、管理、研发费用：假设项目需要销售人员、管理人员、研发人员数量为3、5、5人，单位职工薪酬分别为10、12、15万元/年/