近日，上海交通大学环境科学与工程学院楼紫阳教授团队在Nature Communications在线发表了题为“Efficiency hierarchy and optimization of waste incineration in China to balance disposal and energy supply”的研究成果。研究系统梳理了我国垃圾焚烧发电行业的发展现状，构建了基于能源回收效率的层级分类框架，预测了未来能源供给潜力，并提出针对性优化策略，为我国焚烧事业的高质量发展和焚烧技术未来定位提供方法学支撑。论文第一作者为上海交通大学环境科学与工程学院博士研究生崔纪翠，通讯作者依次为重庆大学环境与生态学院高小峰副教授、同济大学环境科学与工程学院赵由才教授和上海交通大学环境科学与工程学院楼紫阳教授。第一完成单位为上海交通大学。

研究简介

       生活垃圾焚烧发电是破解城市固废激增与能源供应短缺双重压力的重要途径，也是我国推进“无废城市”建设、发展循环经济的关键抓手。垃圾焚烧发电行业长期面临垃圾无害化处理和能源回收的双重需求考验。如何科学评估行业发展现状、划分效率层级、挖掘能源潜力并制定优化方案，成为推动垃圾焚烧发电行业提质增效、融入低碳能源体系的核心问题。研究以我国垃圾焚烧厂运营数据库为基础，建立了能效三级分类框架，开展了多情景下的能源潜力预测，并定量识别了成本效益最优的优化技术，明确垃圾焚烧发电在低碳能源体系中的潜在定位，为行业高质量发展提供了系统性的科学答案与实践指引。

研究内容

       本研究团队基于我国焚烧行业“装”“树”“联”数据、文献实验数据总结和实际工程运行参数，构建了包括烟气排放、运行水平和垃圾特征等在内的全尺度运营数据库，厘清了我国垃圾焚烧发电行业的整体能效水平，发现我国垃圾焚烧发电量可贡献居民用电消费的7%，展现出可观的能源供给潜力。

图1 我国垃圾焚烧厂处理能力、发电量地域分布

       研究量化了物料投入、技术装备、管理运营水平、地域自然环境等因素对能源回收效率的影响，提出了焚烧厂的三级功能分类标准方法，依据其表现可将垃圾焚烧厂划分为处置导向型、能源回收型和绿色能源型三类，为行业精准分类、差异化管理以及出海需求提供了标准化量化依据。

图2 垃圾焚烧厂校正后能效分布及影响因素解析

       构建了五种社会经济共享路径下的垃圾组分及垃圾产生量预测模型，并开展垃圾焚烧厂厂级发电潜力情景预测，明确到2035年我国垃圾焚烧年发电量有望满足全国约13%的居民用电需求，垃圾焚烧发电将成为我国城乡绿色能源供给的重要组成部分。研究通过定量分析确定了行业提质增效的关键技术路径，即基于人工智能的智能调控技术与余热回收技术是当前成本效益最优的优化手段。通过这类技术提升能效，相较2035年基准情景，可有效实现碳污协同削减，并有助于提升焚烧工况稳定性。不仅为我国垃圾焚烧发电行业的高质量发展提供了系统性解决方案，也为正经历固废处置体系升级与能源结构转型的新兴经济体提供了可复制、可推广的中国经验。

图3 垃圾焚烧厂发电潜力情景预测、能效提升措施投入产出成本分析及减污降碳协同潜力

作者简介

       崔纪翠，上海交通大学环境科学与工程学院2022级博士研究生，主要从事垃圾焚烧厂能源回收、碳污排放及环境风险研究。博士在读期间以第一作者身份在Nature Communications、Environment International期刊发表3篇SCI论文。

       楼紫阳，上海交通大学环境科学与工程学院长聘教授、博士生导师，国家高层次青年人才，上海市固体废物处理与资源化工程研究中心副主任，主要从事有机固废资源化与碳污协同控制研究。主持国家重点专项项目、UNEP-NSFC国家自然基金国际合作重点基金等项目。入选德国洪堡基金等。