非洲是世界公認的“熱帶大陸”,全年氣候高溫炎熱,降水充沛,河流無結冰期,水力資源豐富。從地形地勢來看,非洲東南高、西北低,中部是一望無際的沙漠和盆地,囊括了多條世界級河流,尼羅河、剛果河等大河都蘊藏著誘人的“水電寶藏”。
尼羅河是世界第一長河,剛果河則是水量僅次於亞馬遜河的世界第二大河,這兩大河流目前均已建設多個重量級水電站。例如尼羅河,上游的埃塞正在抓緊建設復興大壩,下游的蘇丹和埃及分別建成了麥洛維大壩、阿斯旺大壩,論規模足以稱得上是非洲的“三峽大壩”。
以復興大壩為例,該大壩已經在2020~2021年先後兩次完成了蓄水工作。等到大壩全面建成後,總蓄水量預計將達到630億m³,蓄水面積1800平方公里,洩洪量可達1.5萬m³/s。
要知道,我國規模最大的三峽大壩在175米水位下的庫容也只有393億m³,三峽水庫面積則為1084平方公里,和復興大壩攔出的水庫相比稍遜一籌。而在年發電量方面,三峽大壩則扳回一局,上千億度的發電量依然是業內標杆。
“水電潛力股”剛果河
尼羅河上的三座大壩還不是非洲大壩的天花板,真正的“潛力股”當屬剛果河。
剛果河全長約4640km,流域面積達370萬平方公里(長江則為180萬平方公里)。剛果河支流眾多,流域內匯聚了非洲70%的熱帶雨林,年平均降雨量達到了驚人的1800~2000mm,因此河流的水量極為充沛。
在剛果河干流,最深處有150m,水位落差約280m,水流湍急,為發電提供了源源不斷的動力;在剛果河河口,年均流量超過4萬m³/s,歷史最大流量更是高達8萬m³/s,輕鬆碾壓尼羅河,在整個非洲大陸上穩居首位。
研究人員估計,剛果河流域每年可開發的水電潛能約為2.5萬億度,其中52%集中在幹流河段。而我國的三峽水電站,年發電量則為1000億度左右,2020年全年累計產生清潔電能1118億度,創下了世界單座水電站的發電紀錄。就剛果河的條件而言,發電量優勢比長江更明顯,完全有條件建成規模更大的超級水電站。
但在現實層面,非洲國家大多貧窮落後,缺少技術和資金支援,在“建壩”上往往有心無力,一般是透過國際招標由他國公司援建而成,比如復興大壩的輸變電工程就是由我國的電力公司承包並施工的。
剛果河也是如此,雖然水力資源充沛,但目前建成的水電站只有40個左右,開發程度還很低。已建成的水電站主要分佈在剛果(金)、剛果(布)以及喀麥隆三個國家,裝機容量最大的是英加二期水電站,為142.4萬千瓦,其餘水電站的裝機容量在3~38.4萬千瓦之間,規模普遍不大,缺乏世界一流的超級電站。
非洲規劃大英加水電站,建成後將是世界第一
近年來,世界各國相繼在非洲投資開發水電專案,剛果河受到高度關注,成為了新興的“發電藍海”。
在眾多的跨國企業中,中國企業扮演著積極參與的角色,國內很多學者對剛果河的梯級發電規劃都進行了可行性研究。其中,已規劃建設的大英加(Grand Inga)水電專案是萬眾矚目的焦點。
資料顯示,大英加水電站的裝機容量高達4400萬kw,遠高於長江三峽電站的2250萬kw。大英加水電站建成後,每年可利用7000小時以上,平均每天約合19小時,這一指標和三峽水電站基本持平。
根據規劃,大英加水電專案選址在英加一期和二期專案的下游,距離約10km,選址主要考慮了以下三點優勢:
- 瀑布和跌水集中,河道區域性降比超過千分之四,落差大,水能豐富。
- 河道狹窄,水深約24m,地質條件穩定。
- 河段徑流差異變化小,水能利用效率高。
該專案將採用截彎引水的方式開發,藉助邦迪峽谷(Bundi Valley)這一有利地形在上游挖渠調水,在下游築壩發電。
考慮到大英加電站是非洲的超級水電站,投資極高,建設週期長,因此專案將分為七期開發,累計將新建六座水電站。其中,首期英加3專案將分為兩期開發,即低壩工期和高壩工期,3、4專案的單壩裝機容量為480萬kw、779萬kw,5~8專案的裝機容量基本在670~720萬kw的範圍內。
蓄水後誰是最大收益者?
大英加專案的建設成本預計至少800億美元打底,僅僅是英加3專案的低壩方案就要花費至少85億美元。
但在後期的蓄水發電中,水電站也必將產生誘人的發電效益,那麼誰才是最大的受益者呢?
大英加專案建設在剛果(金)境內,最大受益者毫無疑問會是剛果(金)。除此之外,還有很多國家都能從中獲益,其中就包括中國。
2015年,剛果(金)政府設立大英加開發促進署(ADPI),正式啟動了專案招標,我國的三峽集團、國家電網公司以及中國水電等共同組成了中方聯合體,西班牙的ACS公司和AEE公司則組成了西班牙聯合體。最終,中國、西班牙兩大聯合體和剛果(金)簽訂了英加3專案的獨家開發協議。
專家估計,大英加水電專案全面建成後,有望滿足非洲約70%的用電需求,實際發電量將遠超剛果(金)、剛果(布)等流域國的需求,因此大部分水電都將透過跨國、跨區的形式向外輸送,產生的效益極為可觀。
根據輸電方案,非洲的西部、南部和北部將能享受到大英加水電站的“福利”,南非、尚比亞、奈及利亞、埃及等國將成為受益者。
在三大輸電路線中,北部路線的輸電距離最遠,埃及是該路線的最大受益國。北部路線共有兩條備選方案,其中一條通往開羅東部,輸電距離約5700km;另外一條通往開羅西部,輸電距離約5400km。
可能有人要問了,長距離輸送特高壓電,在技術上真的可行嗎?
在過去,特高壓交、直流輸電技術確實是水電外送的一大障礙,不過隨著技術的進步,遠距離、大容量輸電已經不再是無法突破的困局。在這一領域,我國的表現尤為突出,現已全面掌握±800kV和±1100kV的特高壓直流輸電技術。
目前,我國正在研發±1500kV特高壓直流輸電技術,輸電距離超過6000km,目標輸電容量可達2000萬kw。如果能獲得突破,我國將有機會為非洲的遠距離輸電提供新的契機。屆時,跨越非洲大陸的水電外送方案將不在話下!
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