剛果河流域水電開發(fā)研究及建議

周立志

摘要：非洲水電資源豐富，約占全球總儲(chǔ)量的10%。剛果河水電開發(fā)潛力位居非洲之首，地理和水文條件優(yōu)越，具備通過建設(shè)大型及特大型水電站進(jìn)行水電開發(fā)的天然優(yōu)勢(shì)，是非洲水電開發(fā)的重點(diǎn)流域。已規(guī)劃的大英加水電項(xiàng)目裝機(jī)容量高達(dá)4 400萬kW，年利用小時(shí)數(shù)在7 000 h以上，發(fā)電規(guī)模有望滿足非洲70%的用電需求，是該流域水電開發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目?；诖罅繑?shù)據(jù)與資料，對(duì)剛果河流域水電資源分布特征、開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了研究。重點(diǎn)介紹了大英加項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃、項(xiàng)目進(jìn)展和外送方案等，并提出了有關(guān)建議，以期為中國企業(yè)開拓剛果河流域水電市場(chǎng)及相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：水電開發(fā);電力外送;發(fā)展規(guī)劃;大英加水電項(xiàng)目;剛果河流域;非洲

中圖法分類號(hào)：TV213文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.04.001

文章編號(hào)：1006 - 0081（2021）04 - 0008 - 06

剛果河水電開發(fā)潛力位居非洲首位，流域內(nèi)技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量超過1億kW[1]，尤其下游河段，落差集中，流量巨大，是全球水能資源最富集的地區(qū)之一，特別適宜梯級(jí)開發(fā)大型及超大型水電項(xiàng)目。已規(guī)劃的大英加（Grand Inga）水電項(xiàng)目裝機(jī)容量高達(dá)4 400萬kW，年利用小時(shí)數(shù)在7 000 h以上。若項(xiàng)目建成，將成為世界第一大水電工程，發(fā)電規(guī)模有望滿足非洲70%的用電需求[2]。

近年來，在“一帶一路”倡議的推動(dòng)下，大批中國企業(yè)赴非投資開發(fā)水電項(xiàng)目，剛果河流域成為主要目的地。隨著中國企業(yè)的深入，國內(nèi)有關(guān)學(xué)者對(duì)剛果河流域水電開發(fā)也進(jìn)行了一些研究。倪煜等[3]從消納空間和比較優(yōu)勢(shì)兩方面分析了英加水電項(xiàng)目的潛在市場(chǎng)，并結(jié)合電源開發(fā)進(jìn)度提出了輸電方案。呂曉騰等[4]、蔣慶國[5]和李慶鐵等[6]分別聚焦布桑加和宗戈Ⅱ期水電站，對(duì)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行了研究?？傮w而言，國內(nèi)對(duì)剛果河流域水電開發(fā)和利用的研究還比較少，已有研究大多是針對(duì)具體水電項(xiàng)目，其他則是對(duì)國外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行翻譯[7-9]，缺乏對(duì)整個(gè)流域系統(tǒng)的研究。

本文基于大量數(shù)據(jù)與資料，對(duì)剛果河流域水電資源分布特征、開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了研究，重點(diǎn)介紹了大英加項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃、項(xiàng)目進(jìn)展和水電外送等，并提出了有關(guān)建議，以期為中國企業(yè)開拓剛果河流域水電市場(chǎng)及進(jìn)行相關(guān)研究提供參考。

1 剛果河流域概況

剛果（Congo）河是世界上水量第二大的河流（僅次于亞馬孫河），全長約4 700 km，流域面積370萬km2。剛果河有60%在剛果（金）境內(nèi)，其余分布于剛果（布）、喀麥隆和贊比亞等國。

由于兩次經(jīng)過赤道，剛果河干流兩側(cè)全年雨、旱兩季交替，且流域多為雨林，年平均降水量在1 800～2 000 mm之間，保證了河水常年流量豐沛。干流最大水深達(dá)150 m，落差約280 m，水流湍急且變化很有規(guī)律，非常利于水電開發(fā)。河口年平均流量41 000 m3/s[10]，最大流量達(dá)80 000 m3/s，居非洲首位。

剛果河上游河段起始于謙比西（Chambeshi）河，直至基桑加尼（Kisangani），全長約2 200 km。后折向西南方向，到達(dá)剛果（金）首都金沙薩（Kinshasa），構(gòu)成中游河段，長約1 700 km。出金沙薩后，剛果河進(jìn)入下游河段直至流入大西洋。該河段相對(duì)較短，僅有360 km，但落差達(dá)280 m，水利資源極為集中。剛果河流域水系如圖1所示。

2 流域開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

2.1 開發(fā)現(xiàn)狀

經(jīng)估算，剛果河流域可開發(fā)水電潛能為2.5萬億kW·h/a，其中52%集中于干流[11]。由于缺乏資金投入和技術(shù)支持，流域內(nèi)水電資源一直未得到大規(guī)模開發(fā)和利用。目前流域內(nèi)共建約40個(gè)規(guī)模不等的水電站，主要分布在剛果（金）、喀麥隆和剛果（布）3國。已建成的重點(diǎn)水電項(xiàng)目包括英加1期（Inga Ⅰ）、英加2期（Inga Ⅱ）和英布魯（Imboulou）水電站等。已建水電項(xiàng)目總裝機(jī)容量?jī)H約300萬kW，其中94%集中在剛果（金）境內(nèi)。流域內(nèi)重點(diǎn)已建水電項(xiàng)目詳情如表1所示。

2.2 已建重點(diǎn)水電項(xiàng)目

英加1期水電站于1968年5月開工建設(shè)，1972年投運(yùn)。電站備有6臺(tái)發(fā)電機(jī)組（1臺(tái)備用），單機(jī)容量為5.85萬kW，總裝機(jī)容量35萬kW，年發(fā)電量24億kW·h。英加1期水電站是地面式電站，混流式水輪發(fā)電機(jī)正常水頭50 m，引用流量140 m3/s，轉(zhuǎn)速136 r/min。水電站尾水渠長1 230 m，流量780 m3/s。

英加2期水電站于1973年初開工建設(shè)，1981年建成并投運(yùn)，共有8臺(tái)發(fā)電機(jī)組（1臺(tái)備用），單機(jī)容量為17.8萬kW，裝機(jī)總?cè)萘?42.4萬kW，保證出力1 100 MW，年發(fā)電量96億kW·h。英加2期水電站是地面封閉式電站，配備的混流式水輪機(jī)正常水頭56.20 m，最大水頭62.50 m，引用流量315 m3/s，額定容量16.2萬kW，最大容量17.8萬kW。水電站的引水壩為混凝土支墩壩，壩長176 m，壩高34 m，最高庫水位156.3 m。

英布魯水電站位于剛果（布）境內(nèi)的萊菲尼（Léfini）河上。水電站裝機(jī)容量12萬kW（4×30 MW），年發(fā)電量8.76億kW·h。水電站大壩最高32.5 m，總長580 m，其中重力壩長310 m，土壩長270 m，庫容5.84億m3，溢洪道容量1 200 m3/s。2005年開工建設(shè)，2011年5月竣工投產(chǎn)。

2.3 發(fā)展規(guī)劃

剛果河源頭及上游河段比降和流量相對(duì)較小，不利于水電開發(fā)。中游河段河道寬闊，坡度平緩，兩岸城鎮(zhèn)和農(nóng)田密布，雖具有一定開發(fā)規(guī)模，但淹沒面積較大，因此整體開發(fā)條件不佳。

下游河段具備水電開發(fā)的天然優(yōu)勢(shì)。①距離短，河道窄，部分河段深度達(dá)24 m，地質(zhì)條件穩(wěn)定;②瀑布和跌水集中，落差大，河道局部比降超過4‰，水能富集;③河段年內(nèi)徑流差異較小，月均流量和年均流量之比在0.7～1.5之間，水能利用效率較高。目前下游河段已規(guī)劃有皮奧卡（Pioka）、大英加和馬塔迪（Matadi）3座大型水電站[12]，如圖2所示。除干流外，盧阿拉巴（Lualaba）河、開賽（Kasai）河、烏班吉（Qubangui）河和桑加（Sangha）河等主要支流水能資源也很豐富，具備良好的水電開發(fā)條件。已規(guī)劃重點(diǎn)水電項(xiàng)目詳情如表2所示。

除此之外，在剛果（金）和剛果（布）境內(nèi)各支流也規(guī)劃有幾十個(gè)小型水電項(xiàng)目，總裝機(jī)容量超1 000萬kW。

3 大英加水電項(xiàng)目

3.1 項(xiàng)目規(guī)劃

早在20世紀(jì)初，剛果（金）的比利時(shí)殖民者就開始研究在英加地區(qū)開發(fā)水電的可能性[13]。自英加1期和英加2期水電項(xiàng)目投運(yùn)后，由于國內(nèi)局勢(shì)持續(xù)動(dòng)蕩和缺乏建設(shè)資金，英加地區(qū)水電開發(fā)幾乎停滯，已建成的兩期工程及配套線路因?yàn)槿狈S護(hù)而無法滿功率運(yùn)行[14]。

通過可行性研究發(fā)現(xiàn)，大英加水電項(xiàng)目選址于英加1期和2期項(xiàng)目下游10 km處。項(xiàng)目采用截彎引水的開發(fā)方式，利用邦迪峽谷（Bundi Valley）獨(dú)特地形，上游開渠引水，下游筑壩發(fā)電。工程主體由大壩、溢洪道和引水發(fā)電建筑物組成，大壩包括主壩、邦迪大壩和多段副壩。項(xiàng)目開發(fā)方案如圖3所示。

大英加項(xiàng)目分期開發(fā)情況如圖4所示，由于開發(fā)規(guī)模大，投資金額高，建設(shè)周期長，項(xiàng)目將分7期開發(fā)，累計(jì)新建6座水電站。為加快開發(fā)進(jìn)度，項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案允許各期獨(dú)立開發(fā)。首期英加3（Inga Ⅲ）項(xiàng)目將根據(jù)運(yùn)行水頭不同分為低壩和高壩兩期開發(fā)，英加3～8項(xiàng)目裝機(jī)容量分別為480萬kW（低壩）/779.2萬kW（高壩）、718.2萬、697.0萬、668.4 萬、670.6 萬、674.7萬kW。

據(jù)估算，大英加項(xiàng)目將耗資至少800億美元[15]，首期英加3項(xiàng)目低壩方案建設(shè)成本預(yù)計(jì)為85億美元，包括引水渠與大壩26億美元、水電站36億美元、剛果（金）境內(nèi)輸變電工程23億美元。項(xiàng)目擬采用BOT模式開發(fā)，特許經(jīng)營人由剛果（金）政府通過公開招標(biāo)方式遴選，負(fù)責(zé)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、融資、建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)，特許經(jīng)營期30 a。

3.2 項(xiàng)目進(jìn)展

2011年，剛果（金）政府委托美國AECOM公司和法國電力公司（EDF）聯(lián)合開展項(xiàng)目可行性研究及環(huán)境影響評(píng)估等工作。

2013年10月，南非與剛果（金）兩國政府簽署協(xié)定，南非引進(jìn)了英加3項(xiàng)目250萬kW電力。同年11月，剛果（金）政府通過立法允許第三方管理所有或部分國家電力生產(chǎn)設(shè)施以及傳輸網(wǎng)、配電網(wǎng)等配套設(shè)施。該法案為外資進(jìn)入電力設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域提供了法律依據(jù)。

2015年，剛果（金）政府設(shè)立大英加開發(fā)促進(jìn)署（ADPI），負(fù)責(zé)項(xiàng)目開發(fā)。同年啟動(dòng)項(xiàng)目招標(biāo)，由中國三峽集團(tuán)、國家電網(wǎng)公司和中國水電等組成的中方聯(lián)合體，和由西班牙ACS公司和AEE公司等組成的西班牙聯(lián)合體入圍短名單。

2018年10月，由中方聯(lián)營體、西班牙聯(lián)營體與剛果（金）政府簽訂了英加3項(xiàng)目獨(dú)家開發(fā)協(xié)議。同年，幾內(nèi)亞政府表示有意購買大英加項(xiàng)目電力。

2020年8月7日，中西方聯(lián)營體正式簽署綜合聯(lián)營體協(xié)議。據(jù)悉，聯(lián)營體目前正在研究英加3項(xiàng)目1 100萬kW設(shè)計(jì)方案，以進(jìn)一步降低發(fā)電成本。

3.3 電力外送

電力消納是大英加項(xiàng)目開發(fā)面臨的最主要問題。由于剛果（金）、剛果（布）等流經(jīng)國電力消納能力有限，因此勢(shì)必要將大部分電能跨國和跨區(qū)外送。根據(jù)非洲各區(qū)域發(fā)展定位、電力平衡情況及各國消納需求，西部非洲、南部非洲和北部非洲將是項(xiàng)目潛在電力消納市場(chǎng)。南部非洲包括南非、贊比亞和安哥拉，以南非為主;西部非洲包括尼日利亞、幾內(nèi)亞和加納，以尼日利亞為主;北部非洲包括埃及、摩洛哥和阿爾及利亞，以埃及為主。已規(guī)劃外送方案如圖5所示。

3.3.1南部非洲（以南非為主）

送往南非的輸電線路包含西部通道和東部通道兩個(gè)方案，4條備選輸電線路。西部通道連接安哥拉、納米比亞、博茨瓦納和南非等國，落點(diǎn)為南非伽馬（Gamma）變電站，西部通道方案1輸電距離約3 500 km，西部通道方案2約3 700 km;東部通道連接安哥拉、贊比亞、津巴布韋和南非等國，落地為南非維特科普（Witkop）變電站，東部通道方案1輸電距離約3 100 km，東部通道方案2約3 700 km。

3.3.2西部非洲（以尼日利亞為主）

該通道連接剛果（布）、加蓬、尼日利亞等國。備選輸電線路共有兩條：①一條至卡拉巴爾（Calabar），輸電距離1 700 km（備選方案1）;②另一條至馬庫爾迪（Makurdi），輸電距離2 000 km（備選方案2）。

3.3.3 北部非洲（以埃及為主）

該通道方案橫穿剛果（金）內(nèi)陸，從北部邊境進(jìn)入中非、南北蘇丹，到達(dá)埃及。備選輸電線路共有兩條：①一條通往開羅東部，輸電距離約5 700 km（備選方案1）;②另一條通往開羅西部，輸電距離約5 400 km（備選方案2）。

隨著特高壓交、直流輸電技術(shù)的不斷進(jìn)步，遠(yuǎn)距離、大容量輸電已不再是困擾清潔能源大范圍配置的技術(shù)障礙。近年來中國大力發(fā)展特高壓直流輸電技術(shù)，已全面掌握±800 kV和±1 100 kV特高壓直流技術(shù)[16]。目前正在研發(fā)輸電容量達(dá)2 000萬kW，輸電距離可達(dá)6 000 km以上的±1 500 kV特高壓直流技術(shù)[17]。在這一大背景下，大英加水電的開發(fā)利用也遇到了新的契機(jī)。

考慮到輸電線路建設(shè)經(jīng)濟(jì)性，可行方案是通過高壓直流輸電線路將電能直接輸送至尼日利亞、南非和埃及等區(qū)域負(fù)荷中心，再通過高壓交流輸電線路或區(qū)域電網(wǎng)將電能從區(qū)域負(fù)荷中心輸送至周邊國家和地區(qū)。

4 建 議

現(xiàn)階段，統(tǒng)籌規(guī)劃、建設(shè)資金和電能消納是制約剛果河流域水電開發(fā)的3個(gè)主要問題。首先，剛果河流經(jīng)國家眾多，支流密布，需要平衡上下游及外送線路途徑國利益，制定合理和滿足各方需求的開發(fā)規(guī)劃。其次，水電站和輸電線路建設(shè)前期需要大量資金投入，流域國家需要優(yōu)化營商環(huán)境，建立可持續(xù)的商業(yè)模式，吸引國際投資者和開發(fā)商參與項(xiàng)目。再次，與各國展開協(xié)商，落實(shí)購電意向?qū)?xiàng)目開發(fā)尤為關(guān)鍵，也是項(xiàng)目落地的前提條件。為此建議如下。

（1）委托國際和區(qū)域?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)制定更加詳細(xì)的全流域水電開發(fā)規(guī)劃，并與西非電力聯(lián)盟、南非電力聯(lián)盟、馬格里布電力聯(lián)盟等區(qū)域組織合作，利用現(xiàn)有網(wǎng)架，制定在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性方面更加優(yōu)化的電力外送方案。

（2）持續(xù)改善流域各國投資環(huán)境，通過減少稅收、加強(qiáng)法律保障等切實(shí)可行的優(yōu)惠政策，吸引國際投資者和開發(fā)商參與項(xiàng)目開發(fā)，建立即確保投資者合理收益，同時(shí)又不影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的可持續(xù)商業(yè)開發(fā)模式，促進(jìn)已規(guī)劃項(xiàng)目早日落地。

（3）盡快建立項(xiàng)目相關(guān)國家政府間溝通機(jī)制，協(xié)調(diào)各方訴求，增強(qiáng)開發(fā)共識(shí)，為項(xiàng)目開發(fā)創(chuàng)造有利條件。利用非盟（AU）和南部非洲發(fā)展共同體（SADC）、西非經(jīng)濟(jì)共同體（ECOWAS）等區(qū)域組織協(xié)調(diào)各國電力需求，盡快落實(shí)購電意向。加強(qiáng)與有關(guān)冶金、礦業(yè)及鋁業(yè)公司的產(chǎn)業(yè)合作，吸納“電礦冶工貿(mào)”的商業(yè)邏輯，不斷拓寬電能消納途徑。

（4）與非政府組織在透明、公正的環(huán)境下共同開展環(huán)評(píng)、社評(píng)合作。加強(qiáng)與非洲各國電力機(jī)構(gòu)、區(qū)域電力聯(lián)盟和行業(yè)組織的溝通和聯(lián)系，增強(qiáng)各界對(duì)大型水電項(xiàng)目開發(fā)的理解，做好項(xiàng)目所在地環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)增加就業(yè)、改善民生。

5 結(jié) 語

近年來，中國企業(yè)積極參與剛果河流域水電項(xiàng)目開發(fā)并取得積極成果，有效解決了當(dāng)?shù)氐碾娏Χ倘眴栴}。加快剛果河流域水電開發(fā)，不但能夠滿足流域內(nèi)各國電力需求，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且還能夠惠及非洲其他地區(qū)，將有效解決南部、西部和北部非洲各國面臨的電力短缺問題，對(duì)促進(jìn)非洲社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

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（編輯：江 文）

Research and suggestions on hydropower development in Congo River Basin

ZHOU Lizhi

（State Grid African Representative Office， Johannesburg? 2146， South Africa）

Abstract： Africa is rich in hydropower resources， accounting for about 10% of the world's total reserves. The potential of the Congo River ranks first among the four major river basins in Africa. It has superior geographical and hydrological conditions and has the natural advantages of hydropower development through the construction of large and super large hydropower stations.The Congo River is a key river basin for hydropower development in Africa. The planned installed capacity of the Grand Inga hydropower project is as high as 44000 MW， and the annual utilization hours are more than 7000. The scale of power generation is expected to meet 70% of Africa's electricity demand. It is a key project for hydropower development in the basin. Based on a large amount of data and information， the distribution characteristics of hydropower resources in the Congo River Basin， the status quo of hydropower development and development plans have been studied. In order to help Chinese companies to explore the hydropower market in the Congo River Basin and provide reference for related research， the design and planning， project progress and power delivery plan of the Grand Inga project was introduced， relevant suggestions were put forward as well.

Key words： hydroelectric development;power transmission;development planning;Grand Inga hydropower project; Congo River Basin; Africa