非洲水電開發機遇

［挪威］C.羅森倫德 等

非洲水電資源極其豐富，但其利用率相當低。需要額外的發電量來滿足其日益增長的電力需求，而開發利用未開發的水電資源則不失為一良策。

非洲用電人口不到15%。可持續開發利用的小型水電資源將對非洲的電氣化產生巨大貢獻，電氣化是影響經濟增長和社會發展的極其重要的因素。

對贊比西河、剛果河、尼羅河以及尼日爾河等非洲主要河流水電資源的開發利用，可以滿足日益增長的用電需求，讓更多人用到電。剛果民主共和國境內的剛果河，水電蘊藏量為100 000 MW，可以完全滿足整個南部非洲的能源需求。另外，贊比西河的水電蘊藏量為10 000 MW，埃塞俄比亞為30 000 MW，尼日尼亞為20 000 MW。

目前，82%的水電站位于北非和南部非洲少數幾個相對和平的國家。非洲總共擁有1 750 945 GW·h/a的水電潛能，但2009 年靠24 482 MW 的裝機容量發電量僅達97 519 GW·h。非洲現有在建工程的裝機容量超過5 222 MW，屆時，其水電產能將大幅增加。

非洲幾個水力資源豐富的國家的水電開發情況見表1。

1 小水電開發

由于多種原因，非洲仍未對小型徑流式水電站進行開發。徑流式水電站具有規劃、設計、建設周期短，成本低的特點，這為許多非洲國家提供了快速向偏遠地區供電的機會。

表1 部分非洲國家水電蘊藏量、裝機容量及水電開發與用電人口比例(WEC，2006 年)

在非洲，該類電站發電量約占整個水力發電量的1%，其總裝機容量為215 MW，年發電量1 262 GW·h。非洲地區2010 年水力發電量為97 600 GW·h。然而，由于接入電網距離遠、成本高，造成單個的發電站處于孤立(未接入到電網)狀態。好在徑流式水電站可為偏遠地區提供電能，解決了偏遠地區電力并網成本過高的問題。

為了開發這些潛能，需要大量的技術支持來計劃、開發和建設小型水電項目，并通過能力建設來加強當地技術力量。非洲小型水電站項目在資源利用、計劃和管理上需要有新思路和新方法。

為了促進非洲水電產業專家能力建設，ICH 正積極將其活動區域化并向各大洲引入其課程項目。2011 年的小型水電資源課程就是為該地區量身定做的，并將重點放在開發過程中的預可行性階段。這是該組織2011 年在非洲開設的三大課程之一。

2011 年10 月16～22 日，在贊比亞卡富埃峽地區培訓中心開設了培訓班，目標學員為電力公司和從事電力供應、農村電氣化工作的公共部門的規劃人員和工程師。課程將介紹潛在項目在預可行性研究階段會面臨的主要問題，以實現項目在環境和經濟上的可持續性。主題包括以下方面:潛在壩址評估;開發過程概覽;備選方案的經濟分析;組織與風險評估;產能與裝機容量的計算;成本預估與財務模式;廠房機電設備;初步設計;環境與社會影響評估;簽署購電協議與電力并網;案例分析與實際經驗—非洲成功案例。

2 能源結構

電氣化是非洲經濟發展的最大挑戰，而且實現電氣化需要大量的資金投入。非洲需要可靠的機制來吸引投資和資金，用以支持可再生資源的開發和生產，從而滿足其日益增長的電力需求。頻繁的斷電在眾多非洲國家非常常見。2011 年6 月27 日，坦桑尼亞國家電力公司聲明，由于水電站的大壩水位低，火力發電燃料短缺，將實施每天12 h 不定時斷電。

盡管非洲擁有大量的天然氣和煤礦資源，水電仍然是其能源結構的重要組成部分。低成本的水力發電對工業用戶來說具有相當大的競爭優勢。

ICH 的非洲電力規范倡導研究會(ELRI)認為電力對進一步促進非洲經濟發展非常重要。根據目前非洲求大于供的能源產業狀況，明顯需要建立安全可靠以及可持續的各級能源政策，以促進經濟發展，滿足發展目標。多年的研究表明，充分利用現代能源設施，可直接促進經濟增長并消除貧困，以此可以證明能源消耗和經濟增長的關系密不可分。

盡管常年沖突造成對水電項目投資過少，戰爭和很多其他典型的非洲問題對水電基礎設施的破壞，導致很多非洲國家水電項目分布不平衡，非洲電力產業目前經歷的改革浪潮正在改變這一狀況。

統計表明，水電產量在北非占23%，西非占25%，中南非占51%。東非潛力巨大但仍需要開發。即使在那些水電得到開發的國家，由于如投資巨大等其他因素而導致部分地區沒有水電站。

無論如何，在過去的10 a，非洲領導人已開始認識到并著手通過電力來解決貧窮問題。2011 年11月7～11 日肯尼亞舉辦的ELRI 論壇上探討了這類問題。

3 面臨的挑戰

像其他國家一樣，水電產業在非洲面臨各種不同的挑戰。水電是否能得到成功開發將極大程度上取決于項目開發人如何克服這些挑戰。

經驗表明，相同數量的資金，投入到良好的運營和維護計劃上，比投入到新產能上會生產出更多的電力。對運營和維護工作進行合理安排、規劃與跟蹤，能極大地提高效率和產能。而能有效地利用可利用的資源則顯得尤為重要。

例如，目前剛果河上所建的因加(Inga)1 號壩和2 號壩水電站，總裝機容量為1 775 MW。然而，20 世紀90 年代末期發生內戰后，這兩座水電大壩處于無人管理狀態，失修破損，淤塞嚴重，庫容利用率僅為30%。

為了使大壩恢復工作，必須疏浚上游水庫，清淤水輪機，這將需要巨大投資和密集的勞動力。從2006 年起，大壩上14 臺水輪機，只有8 臺工作。然而，即便在庫容利用率最低時，大壩的發電量也超過了剛果的用電需求(國內用電人口只有6%)，剩余電力將出口到津巴布韋、安哥拉和南非。

其他非洲國家也缺少水電站機械維護計劃。因技術問題和維護不當所導致的故障被認為是造成水輪機維護差與損壞的主要原因。

為了解決技術缺口，ICH 專門開設了工況監測與水輪機維護計劃方面的課程。2011 年在贊比亞卡富埃峽地區培訓中心開設了有關混流式水輪機的課程，這是第4 次在非洲舉行該項目培訓。

課程旨在針對電站日常運行面臨的挑戰執行標準化維護程序。

課程由兩部分組成，第1 部分為網絡基礎知識的培訓，用以在12 周的時間內提升并協調學員的技能，時間為2011 年9 月5 日～11 月27 日，第2 部分為實踐課，由經驗豐富的教師，展示測試的設備和操作方法，并提供有實踐的機會，時間為12 月5～9 日。

課程適合現有電站的技術員工、管理人員，以及參與維護工作的規劃、實施與跟蹤的人員。

詳細介紹了混流式水輪機的所有相關構件，實發事故類型及其原因。課程內容還包括對配有必要流程圖和檢查表的測量方法和測量計劃的講解。ICH 非常鼓勵女性學員的參與。