非洲是世界上最缺电的地区之一,根据国际能源署的统计:截至2019年底,非洲有5.8亿人未获得电力供应,平均每2个人中就有1人无电可用。预计到2030年,非洲仍将有5.3亿人用不上电,开发电力资源已经成为非洲国家迫在眉睫的现实问题。
从自然条件来看,水力发电是非洲国家的“隐藏财富”,资源储量大,开发潜力难以估量。非洲共有九大流域,包括刚果、尼罗河、乍得湖、尼日尔河、赞比西河等重要河湖,如果能充分开发,足以使非洲国家摆脱缺电困局。
以刚果河(The Congo River)为例,该河有60%位于刚果(金)境内。刚果河的水量位居非洲河流之首,全长4600多公里,河口年均流量高达4.1万m³/s。
经评估,刚果河的水电总蕴藏量为2.5万亿度/年,即便只开发10%,每年理论上就可产生2500亿度的清洁电力,是三峡水电站全年发电量的2倍多。
水利专家指出,如果刚果河的水电被充分开发,刚果(金)不仅将彻底摆脱用电困局,还将有大量的富余电力可出售到其他国家,这将是一笔超乎想象的“经济账”。
在刚果河流域内已规划完成的大型水电项目中,大英加水电站备受关注,论成本投入堪称是非洲的“大手笔”:预计耗资超过800亿美元,造价远超三峡大坝。建成后,大英加水电站将成为世界第一大水电站,非洲70%的电力需求将得到满足,是真正意义上的“点亮非洲工程”。
按照规划,大英加水电站的总装机容量高达4400万kw,仅是英加3项目的设计装机容量就达到了1100万kw,一座水坝一年的发电量比刚果(金)全国耗电量的10倍还要多!
英加大坝
事实上,大英加项目已被研究探讨了50多年,最早的1~2项目已在1972年和1981年建成投运,装机总容量为177.4万kw。后来由于刚果(金)局势动荡,后继项目迟迟没有进展。上世纪90年代末,刚果(金)还爆发了内战,导致原本已建成的英加大坝受到破坏,再加上年久失修,水库内淤积了大量的泥沙,有效库容锐减,发电效率已不足最初的30%。
如果要重新运行该电站,就必须要进行水库清淤,并对水轮机进行维修,造价高昂。到了2006年,英加大坝14台水轮机组中有6台因故障停运,剩余8台勉强运转,但发电量依然超过了全国的电力需求。
直到2016年,刚果(金)政府决定重启该项目,也就是“大英加水电工程”,中国三峡集团、国家电网公司和中国水电等企业已签署协议,将提供技术支持。
由于发电量实在太大,水电的消纳就成了一大难题。尤其是大英加水电这样的超级工程,投资巨大,回收期长,如果电能消纳没有落实,投资开发难免会陷入僵局。
大英加水电站的拟建位置
非洲国家的基础设施相对落后,对电能的消纳能力有限,南、北、西几个大国是主要的受电国:北部是埃及,南部是南非,西部则是尼日利亚。以南非为例,在2013年南非就明确表示会引进英加3项目的250万kw电力,双方都能受益,各取所需。
大英加水坝规划图,共包括8座大坝
刚果(金)和南非之间的供电距离约3500km,远距离供电在技术上是可行的,我国的“黑科技”足以胜任这一任务。在特高压输电这一领域,我国的水平领先全球,并且已有成功案例。2016年初,从新疆吉昌到安徽宣城的特高压输电工程开工,±1100千伏特高压直流电跨越3324km,创下了世界最远的特高压输电纪录。
南非夜间灯光卫星图
另一方面,长距离送电也有相应的缺点,例如线路损耗大、运输成本高。具体到大英加水电项目上,问题则更加复杂,因为水电外送路线要跨越赞比亚、津巴布韦、博茨瓦纳等国,进行跨境谈判是一项棘手的难题。部分网友对此也表示担忧:非洲国家局势动乱,输电设备容易遭到破坏,安全性也是一个问题。
向家坝-上海特高压输电
与之相比,就近送电、引进高耗电的跨国企业似乎更具有可行性。刚果(金)周边的赞比亚、安哥拉等国,在电力上也有很大需求,部分邻国已明确表示可以购买水电,其优势在于距离短、价格低,但这部分水电消纳量有限,只能消纳英加3项目约20%的发电量。
另一种方式就是引进高耗电产业,比如电解铝产业。电解铝生产耗电量大,而且要保证供电稳定,而这正是大英加水电项目的优势:一年可稳定运行7000小时以上。
现代工业化的电解铝产业大多采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法,强大的直流电是必不可少的反应条件。根据国内的生产水平,平均每生产出1吨的电解铝,耗电量就高达1.5万度;如果能引进300万吨的电解铝生产线,每年的耗电量就将达到450亿度,这将是英加3项目发电量的一半以上。
在电解铝产业上,距离刚果(金)不远处的几内亚就具备得天独厚的优势。几内亚被称为“铝矾土王国”,其储量占全球的2/3左右,原料优势冠绝全球。问题是几内亚缺乏电力,无法承担生产电解铝的高额电价,因此到目前为止,几内亚还只是原料输出国,经济效益低。如果能引进电解铝生产线,再叠加大英加水电的价格优势,那么几内亚铝土矿从原料到产品的升级就有望成为现实。
最后,非洲的各大矿区也是潜在的用电大户。比如位于刚果(金)的加丹加矿区,该矿区是世界上重要的铜、钴原料产地,企业数量多,开采量巨大,长期存在着严重的限电、缺电现象。预计到2030年,矿区用电缺口将达到200万kw,可消纳英加3发电量的五分之一。
即便如此,大英加3~8项目全面完成后,电力“供过于求”的局面很可能还会发生。为促进非洲经济均衡发展,远距离输电还将是重要渠道,中国的特高压输电“黑科技”将起到关键作用。
目前,我国正在加紧攻关±1500kv特高压直流输电技术,送电距离最远超过6000km,目标输电容量为2000万kw。前文已经提到,大英加水电项目的总装机容量为4400万kw,中国的技术协助有望为非洲水电的外送工程提供绝佳的机遇。
考虑到经济性,一个可行方案是把尼日利亚、南非和埃及作为输电负荷中心,通过高压直流输电。第二步是借助高压交流输电线路,把电力从负荷中心输送至周边国家和地区。
对于大英加水电的外送方案,您怎么看?欢迎在评论区留言讨论!
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牧海 2022-02-11
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