非洲是世界上最缺電的地區之一,根據國際能源署的統計:截至2019年底,非洲有5.8億人未獲得電力供應,平均每2個人中就有1人無電可用。預計到2030年,非洲仍將有5.3億人用不上電,開發電力資源已經成為非洲國家迫在眉睫的現實問題。
從自然條件來看,水力發電是非洲國家的“隱藏財富”,資源儲量大,開發潛力難以估量。非洲共有九大流域,包括剛果、尼羅河、查德湖、尼日河、贊比西河等重要河湖,如果能充分開發,足以使非洲國家擺脫缺電困局。
以剛果河(The Congo River)為例,該河有60%位於剛果(金)境內。剛果河的水量位居非洲河流之首,全長4600多公里,河口年均流量高達4.1萬m³/s。
經評估,剛果河的水電總蘊藏量為2.5萬億度/年,即便只開發10%,每年理論上就可產生2500億度的清潔電力,是三峽水電站全年發電量的2倍多。
水利專家指出,如果剛果河的水電被充分開發,剛果(金)不僅將徹底擺脫用電困局,還將有大量的富餘電力可出售到其他國家,這將是一筆超乎想象的“經濟賬”。
在剛果河流域內已規劃完成的大型水電專案中,大英加水電站備受關注,論成本投入堪稱是非洲的“大手筆”:預計耗資超過800億美元,造價遠超三峽大壩。建成後,大英加水電站將成為世界第一大水電站,非洲70%的電力需求將得到滿足,是真正意義上的“點亮非洲工程”。
按照規劃,大英加水電站的總裝機容量高達4400萬kw,僅是英加3專案的設計裝機容量就達到了1100萬kw,一座水壩一年的發電量比剛果(金)全國耗電量的10倍還要多!
事實上,大英加專案已被研究探討了50多年,最早的1~2專案已在1972年和1981年建成投運,裝機總容量為177.4萬kw。後來由於剛果(金)局勢動盪,後繼專案遲遲沒有進展。上世紀90年代末,剛果(金)還爆發了內戰,導致原本已建成的英加大壩受到破壞,再加上年久失修,水庫內淤積了大量的泥沙,有效庫容銳減,發電效率已不足最初的30%。
如果要重新執行該電站,就必須要進行水庫清淤,並對水輪機進行維修,造價高昂。到了2006年,英加大壩14臺水輪機組中有6臺因故障停運,剩餘8臺勉強運轉,但發電量依然超過了全國的電力需求。
直到2016年,剛果(金)政府決定重啟該專案,也就是“大英加水電工程”,中國三峽集團、國家電網公司和中國水電等企業已簽署協議,將提供技術支援。
由於發電量實在太大,水電的消納就成了一大難題。尤其是大英加水電這樣的超級工程,投資巨大,回收期長,如果電能消納沒有落實,投資開發難免會陷入僵局。
非洲國家的基礎設施相對落後,對電能的消納能力有限,南、北、西幾個大國是主要的受電國:北部是埃及,南部是南非,西部則是奈及利亞。以南非為例,在2013年南非就明確表示會引進英加3專案的250萬kw電力,雙方都能受益,各取所需。
剛果(金)和南非之間的供電距離約3500km,遠距離供電在技術上是可行的,我國的“黑科技”足以勝任這一任務。在特高壓輸電這一領域,我國的水平領先全球,並且已有成功案例。2016年初,從新疆吉昌到安徽宣城的特高壓輸電工程開工,±1100千伏特高壓直流電跨越3324km,創下了世界最遠的特高壓輸電紀錄。
另一方面,長距離送電也有相應的缺點,例如線路損耗大、運輸成本高。具體到大英加水電專案上,問題則更加複雜,因為水電外送路線要跨越尚比亞、辛巴威、波札那等國,進行跨境談判是一項棘手的難題。部分網友對此也表示擔憂:非洲國家局勢動亂,輸電裝置容易遭到破壞,安全性也是一個問題。
與之相比,就近送電、引進高耗電的跨國企業似乎更具有可行性。剛果(金)周邊的尚比亞、安哥拉等國,在電力上也有很大需求,部分鄰國已明確表示可以購買水電,其優勢在於距離短、價格低,但這部分水電消納量有限,只能消納英加3專案約20%的發電量。
另一種方式就是引進高耗電產業,比如電解鋁產業。電解鋁生產耗電量大,而且要保證供電穩定,而這正是大英加水電專案的優勢:一年可穩定執行7000小時以上。
現代工業化的電解鋁產業大多采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法,強大的直流電是必不可少的反應條件。根據國內的生產水平,平均每生產出1噸的電解鋁,耗電量就高達1.5萬度;如果能引進300萬噸的電解鋁生產線,每年的耗電量就將達到450億度,這將是英加3專案發電量的一半以上。
在電解鋁產業上,距離剛果(金)不遠處的幾內亞就具備得天獨厚的優勢。幾內亞被稱為“鋁礬土王國”,其儲量佔全球的2/3左右,原料優勢冠絕全球。問題是幾內亞缺乏電力,無法承擔生產電解鋁的高額電價,因此到目前為止,幾內亞還只是原料輸出國,經濟效益低。如果能引進電解鋁生產線,再疊加大英加水電的價格優勢,那麼幾內亞鋁土礦從原料到產品的升級就有望成為現實。
最後,非洲的各大礦區也是潛在的用電大戶。比如位於剛果(金)的加丹加礦區,該礦區是世界上重要的銅、鈷原料產地,企業數量多,開採量巨大,長期存在著嚴重的限電、缺電現象。預計到2030年,礦區用電缺口將達到200萬kw,可消納英加3發電量的五分之一。
即便如此,大英加3~8專案全面完成後,電力“供過於求”的局面很可能還會發生。為促進非洲經濟均衡發展,遠距離輸電還將是重要渠道,中國的特高壓輸電“黑科技”將起到關鍵作用。
目前,我國正在加緊攻關±1500kv特高壓直流輸電技術,送電距離最遠超過6000km,目標輸電容量為2000萬kw。前文已經提到,大英加水電專案的總裝機容量為4400萬kw,中國的技術協助有望為非洲水電的外送工程提供絕佳的機遇。
考慮到經濟性,一個可行方案是把奈及利亞、南非和埃及作為輸電負荷中心,透過高壓直流輸電。第二步是藉助高壓交流輸電線路,把電力從負荷中心輸送至周邊國家和地區。
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