剛果(金)私人投資小型水電的模式及應(yīng)用

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在非洲中部，特別是剛果(金)，水力發(fā)電潛能巨大，適于開發(fā)各種規(guī)模的水電項目。在現(xiàn)有供水基礎(chǔ)設(shè)施附近，有許多在建的小微型水電項目。此外，2014年剛果(金)對《能源法》進行修訂，允許私人企業(yè)在特許經(jīng)營權(quán)的基礎(chǔ)上參與發(fā)電和配電能源項目。

受剛果(金)雷吉德索(Regideso)供水公司委托，德國菲徹特納(Fichtner)公司在城市次中心附近開展了首批小型水電項目的可行性分析。該批項目旨在通過小微電網(wǎng)滿足雷吉德索公司2030年之前的電力需求，同時滿足次中心人口的能源需求。項目第一階段將重點關(guān)注支付能力強的家庭和中小企業(yè)，通過降低商業(yè)風(fēng)險吸引更多的私人投資者。該項目由德國開發(fā)銀行和德國復(fù)興信貸銀行提供貸款。

1 項目背景及試點選擇

2014年，一項新的《能源法》打開了剛果(金)的能源市場，私人企業(yè)的參與提高了該國的電氣化水平，特別是農(nóng)村和偏遠地區(qū)。在投資能源行業(yè)和開發(fā)基于特許經(jīng)營的發(fā)電和配電能源項目方面，私人企業(yè)正處于越來越有利的地位。

該項目分兩個階段實施。第一階段以公私合營(PPP)為基礎(chǔ)制定項目框架，第二階段對各潛在選址開展可行性研究。

潛在的私人投資者早期在金沙薩(Kinshasa)的專題研討會上探討過各種PPP模式。此外，還提出和協(xié)調(diào)達成了各項擔(dān)保機制，將私人投資風(fēng)險降至最低。

菲徹特納公司的工作范圍包括評估剛果(金)次中心的4座小型水電站，其中一個供水項目由雷吉德索公司經(jīng)營。姆韋內(nèi)迪圖(Mwene Ditu)水電站和奇隆巴(Tshilomba)水電站被選為試點項目，進行公開招標。最終，更具典型性的姆韋內(nèi)迪圖電站入選，因其所代表的地區(qū)都使用柴油發(fā)動機來供應(yīng)低電壓的配電網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)容易遭受故意破壞，幾乎不可能實現(xiàn)持續(xù)經(jīng)營。因此，試點項目不僅包括小型水電站，還包括微型配電網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的規(guī)模要依據(jù)該中心不同區(qū)域的支付能力來確定。

姆韋內(nèi)迪圖地屬剛果(金)中部的洛馬米省，截至2016年，常住人口約25萬。奇隆巴位于呂伊魯(Luilu)河上，姆韋內(nèi)迪圖東南方向約20 km處。呂伊魯河的年平均流量為140 m3/s。該地區(qū)擁有天然急流，落差高達6～7 m，適宜發(fā)展水電項目。作為其唯一的電力來源，奇隆巴水電站將在單獨的配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運營，水電站必須覆蓋配電網(wǎng)的基本和峰值需求。為此，該水電站必須全年供應(yīng)電力。假設(shè)落差為12 m、流量為66 m3/s，該水電站能夠產(chǎn)生6 MW的電力，可用性超過99%。此外，依據(jù)第一階段將要實現(xiàn)電氣化的區(qū)域的需求預(yù)測來確定水電站規(guī)模。

2 公私合營模式的法律框架和提案

在項目第一階段，菲徹特納公司將分析項目實施框架，提出并定義不同的類型和模式，供私人企業(yè)參與投資項目中的各類水電站。在該過程中，應(yīng)兼顧剛果(金)的政治制度和立法框架，以及有關(guān)法律、金融和財政規(guī)定。根據(jù)2014年新的《能源法》第8條和第46條，在剛果(金)的公用水道上修建或修復(fù)水電站，只能適用特許經(jīng)營制度。根據(jù)該法第47條，只有國家政府和省級政府才有權(quán)簽訂特許經(jīng)營合同。

項目期間，菲徹特納公司組織了兩場私人投資者專題研討會，以提高私人企業(yè)的興趣，同時對PPP模式的前景進行展望。通過這種密集互動，得出圖1所示的奇隆巴電站PPP模式。

圖1 奇隆巴項目的混合融資PPP模式

該模式包括混合融資結(jié)構(gòu)以及針對雷吉德索公司等大客戶托管賬戶形式的擔(dān)保機制。德國復(fù)興信貸銀行作為案例中的公共機構(gòu)，為配電網(wǎng)提供貸款，而發(fā)電站將由私人投資者提供融資。奇隆巴和配電網(wǎng)的運營都將由私人投資者進行管理。私人投資者將成立項目特設(shè)機構(gòu)，以限制風(fēng)險、防止破產(chǎn)(限制資金用途)。托管賬戶對于確保現(xiàn)金流、實現(xiàn)至少15%的內(nèi)部投資收益率十分重要。

同時，將依據(jù)可行性研究對奇隆巴項目公開招標，這體現(xiàn)了投資者對項目進一步開發(fā)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，涉及詳細設(shè)計準備、工程采購、施工合同和電站及其配電網(wǎng)的運行及維護合同。

3 奇隆巴試點項目

本文重點介紹小型水電站的分級方法，以便為雷吉德索公司和姆韋內(nèi)迪圖的居民爭取到其所能承受的電價，同時滿足私人投資者的期望。本文也概述了雷吉德索公司對于獨立微電網(wǎng)商業(yè)運營所發(fā)揮的獨特作用。

3.1 水電站規(guī)模確定

鑒于奇隆巴項目是以孤島模式運行，因此必須對姆韋內(nèi)迪圖進行恰當(dāng)?shù)男枨箢A(yù)測。為了繪制各類消費群體的日負荷曲線，菲徹特納公司調(diào)查了姆韋內(nèi)迪圖居民區(qū)的各類潛在消費者和中小企業(yè)(SME)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，姆韋內(nèi)迪圖的負荷中心位于火車站附近區(qū)域?？紤]到居民用電有早晚高峰期，合理的做法是，第一階段重點關(guān)注負荷中心的電氣化，以實現(xiàn)更加平均的配電負荷模式，這會對配電網(wǎng)的負荷系數(shù)產(chǎn)生積極影響。改進中小企業(yè)的日負荷曲線，因其在白天幾乎是恒定的。圖2顯示了電氣化負荷中心的日負荷預(yù)測曲線。

圖2 2030年電氣化負荷中心的日負荷曲線

在日負荷曲線中，假定雷吉德索公司在白天運行供水系統(tǒng)，這會導(dǎo)致日峰值達到4 MW，而晚上會消耗極少的能量。日負荷曲線的負荷系數(shù)為 0.5 左右，表明一座裝機4 MW的電站生成的電能中只有50%被消耗。因此，對日負荷曲線進行了優(yōu)化，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的泵送方式所引起的峰值需求差異

與初始負荷曲線相對，供水系統(tǒng)的泵站在非高峰時段運行，主要在晚上進行。此次優(yōu)化產(chǎn)生了兩個積極影響，即早上的日峰值將減少1 MW多；由于負荷曲線變得更為均衡，負荷系數(shù)將增加70%左右。但需要指出的是，將供水系統(tǒng)的運行轉(zhuǎn)移到夜間需要更高的存儲容量。不過，優(yōu)化供水系統(tǒng)沒有增加小型水電站規(guī)模劃算。

根據(jù)電氣化區(qū)域優(yōu)化后的負荷曲線，奇隆巴電站的規(guī)模規(guī)劃為3 MW。

3.2 水電站設(shè)計

按照項目設(shè)計方案，奇隆巴水電站項目分為兩個階段開展。第一階段是修建一座裝機3 MW的電站，滿足負荷中心2030年前的峰值負荷。電站的總體布局按標準化設(shè)計，由包括進水口、引水渠、前池、壓力管道、廠房和尾水渠在內(nèi)的一座小型混凝土壩構(gòu)成。第一階段將按照66 m3/s的最終設(shè)計流量來設(shè)計和修建電站水道，為未來將裝機容量增加到6 MW留有空間。在項目第一階段，將修建一座能容納3個單機1 MW卡普蘭水輪機的水電站。每單元設(shè)計流量為11 m3/s，凈落差為 10.1 m。第一個擴建階段的年發(fā)電量為 24.6 GW(不考慮強制停機或配電損失)。

這種設(shè)計方法為私人投資者提供了靈活性，使其能夠按照1MW的增量擴建電站，直至達到6MW的最終建議容量。因此，私人投資者有能力應(yīng)對第二個擴建階段對配電網(wǎng)提出的更高要求。鑒于電站的水道已按照66 m3/s的最終設(shè)計流量修建，因此可避免電站擴建期間中斷各單元的運行，擴建僅包括水電站的土建工程以及機電和壓力管道工作。

4 結(jié) 語

包括微型配電網(wǎng)在內(nèi)，預(yù)計奇隆巴電站投資成本將達1 900萬歐元。依據(jù)混合融資模式，電力平均價格約 0.2 歐元/kWh。德國復(fù)興信貸銀行在該項目的公共融資中所占比例幾乎是總投資成本的1/3，與對居住在負荷中心的消費者進行調(diào)查時得出的支付能力相一致。與之前的 0.40～0.50 歐元/kWh發(fā)電成本相比較，該項目取得了顯著成效。

通過實施奇隆巴項目，提供清潔、可靠和持久的能源，發(fā)電成本和金融波動對石油市場的依賴度將會降低。此外，飲用水質(zhì)量衛(wèi)生狀況都將得到改善，從而可降低與引用劣質(zhì)水源相關(guān)的水源性疾病。項目下一階段將開展奇隆巴項目的招標過程。試點項目的成功實施有可能為剛果(金)的若干后期項目奠定基礎(chǔ)，并改善次中心的能源與水源供應(yīng)狀況。

郭重汕譯