文 | Rahul Kumar Kandoi, Mohammad Ziaulhaq Ansari, Neelu Kumar Mishra, Deepshikha Sharma

編譯 | 張玥

如今，電力已成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、提高人民物質(zhì)生活水平的重要基礎(chǔ)，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡闹匾糠?。近年來，全球?jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對電力依賴的程度越來越高，電力需求由此急劇上升。肯尼亞位于非洲東部地區(qū)，目前總的發(fā)電裝機(jī)容量約為160萬kW，用電峰值達(dá)到150萬kW，但住宅用電僅占其中的18%，有80%以上的肯尼亞居民還處于極度缺乏生活用電的境況。

肯尼亞的發(fā)電企業(yè)主要依賴水力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)，再通過進(jìn)口石油燃料的補(bǔ)充，以滿足日益增長的電力需求。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，肯尼亞有67.5%的電力來自于可再生能源，其中水電是肯尼亞國內(nèi)最主要的電力來源，占到47.8%；地?zé)岚l(fā)電和風(fēng)電分別占到12.4%和0.3%，化石能源發(fā)電占到32.5%。目前，肯尼亞各電力部門都面臨著應(yīng)對電力需求增長、減少對水電的高度依賴以及降低電力供給成本等挑戰(zhàn)?？夏醽喺疄榇酥贫ǖ牟呗允?，在不破壞生態(tài)平衡的前提下，加大電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐，以最低的成本擴(kuò)大供電能力，讓更多的民眾享受到電力服務(wù)。在全國處于電力緊張的形勢下，可再生能源的開發(fā)，尤其是風(fēng)電和地?zé)岚l(fā)電將成為肯尼亞破解這些難題的重要出口。在靠近首都內(nèi)羅畢郊外的恩貢山，肯尼亞主要的發(fā)電企業(yè)KenGen開發(fā)了一個5100kW的風(fēng)電場，目前已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行。另外，肯尼亞圖爾卡納湖30萬kW的風(fēng)電項目也已正式開建。

為實現(xiàn)2030年風(fēng)電裝機(jī)超200萬kW的目標(biāo)，肯尼亞政府不僅大力鼓勵私人投資風(fēng)電，并且引入了可再生能源固定電價政策。2008年，肯尼亞政府在ESRP(能源復(fù)興計劃，旨在升級和改造國家配電系統(tǒng))的實施下，啟動了一項名為“風(fēng)能數(shù)據(jù)分析與發(fā)展規(guī)劃”的調(diào)研項目，由世界銀行提供資金支持，旨在利用現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組的先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢擴(kuò)大肯尼亞風(fēng)電場的開發(fā)規(guī)模。此項調(diào)研主要是對肯尼亞各個地區(qū)不同高度的風(fēng)況進(jìn)行分析，得到風(fēng)能資源圖譜。同時，根據(jù)風(fēng)能資源的分布，劃定出幾個潛在風(fēng)電場選址范圍，通過裝機(jī)量等預(yù)評估數(shù)據(jù)的可行性前期研究估算出肯尼亞未來的風(fēng)能開發(fā)潛力。

盡管最終的調(diào)研結(jié)果肯定了肯尼亞擁有巨大的風(fēng)能開發(fā)潛力，但肯尼亞在如何大規(guī)模利用風(fēng)能方面還有很大空白，主要有風(fēng)能資源數(shù)據(jù)短缺、資金匱乏、基礎(chǔ)設(shè)施不健全、電網(wǎng)穩(wěn)定性和可利用率不足等制約因素。此項調(diào)研一方面肯定了肯尼亞政府為加快促進(jìn)可再生能源的開發(fā)利用制定的各類政策，另一方面也對未來的工作給出了相應(yīng)的指導(dǎo)原則、規(guī)劃目標(biāo)、重點(diǎn)領(lǐng)域劃定等建議，并推出了實現(xiàn)肯尼亞中長期風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)的政策和措施。

相關(guān)研究總結(jié)

此項調(diào)研首先對涉及肯尼亞風(fēng)能資源圖譜繪制以及測風(fēng)數(shù)據(jù)分析的歷史背景進(jìn)行了詳細(xì)研究。下文中提到的項目是過去已開展的、與此次調(diào)研相類似的研究：

2008年，由Daniel Theuri領(lǐng)導(dǎo)開展的一項聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署項目——太陽能和風(fēng)能資源評估（SWERA），包括利用GIS(地理信息系統(tǒng))及其他相關(guān)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析、計算等，繪制出肯尼亞的風(fēng)能資源分布圖。該研究通過對十個10m高度觀測站的觀測數(shù)據(jù)的分析，繪制出了肯尼亞50m高度的風(fēng)能資源分布圖。

內(nèi)羅畢大學(xué)氣象學(xué)系Christopher Oludhe領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行的一項名為“肯尼亞風(fēng)能評估與開發(fā)”的研究，對肯尼亞各地的風(fēng)速變化做了評估。最終得出結(jié)論，肯尼亞擁有巨大的風(fēng)能開發(fā)潛力，并足以確保各類風(fēng)力發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

由肯尼亞建筑工程學(xué)院發(fā)起的一項研究，對恩貢山、基南戈普山和圖爾卡納三個地區(qū)的風(fēng)況、風(fēng)能資源儲量進(jìn)行了分析估算。研究得出，恩貢山地區(qū)的平均風(fēng)速為11.5m/s，而基南戈普的平均風(fēng)速為9.96m/s，圖爾卡納的風(fēng)能開發(fā)條件略遜于恩貢山和基南戈普山兩個地區(qū)。

表1 肯尼亞強(qiáng)風(fēng)區(qū)范圍

風(fēng)能資源評估方法

為了繪制完整的風(fēng)能資源圖譜，此項調(diào)研首先對肯尼亞80m高度風(fēng)資源的分布進(jìn)行評估，采用的方式是分析各類相關(guān)數(shù)據(jù)，如測風(fēng)塔數(shù)據(jù)集，NCEP / NCAR再分析數(shù)據(jù)（美國環(huán)境預(yù)報中心(NCEP)和國家大氣研究中心(NCAR)的數(shù)據(jù)），SRTM數(shù)字高程模型和全球土地覆蓋（GLC 2000）數(shù)據(jù)庫中與肯尼亞相關(guān)的數(shù)據(jù)等。此次的風(fēng)能資源評估研究需要的關(guān)鍵步驟有：

（1） 提取肯尼亞NCEP / NCAR再分析全球數(shù)據(jù)；

（2） 提取航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪(SRTM)數(shù)據(jù);

（3） 提取全球土地覆蓋數(shù)據(jù)（GLC2000）中涉及肯尼亞的統(tǒng)計資料;

（4） 建立風(fēng)速模型；

（5） 獲取80m高度風(fēng)速及風(fēng)功率密度評估數(shù)據(jù)

評估工作需劃定目標(biāo)區(qū)域的范圍，再利用測風(fēng)數(shù)據(jù)以及NCEP / NCAR再分析數(shù)據(jù)計算出目標(biāo)區(qū)域的年平均風(fēng)速（NCEP / NCAR數(shù)據(jù)集中從1948年1月至2012年12月這一時間段的月平均風(fēng)速數(shù)據(jù)也已用于年平均值的估算）。NCEP / NCAR再分析數(shù)據(jù)、41個風(fēng)電場實測風(fēng)速數(shù)據(jù)、GLC 2000數(shù)據(jù)集，SRTM數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)資料也被用在基于邊界層理論模型中的計算中，該模型利用LULC數(shù)據(jù)（土地利用和土地覆蓋數(shù)據(jù)）中的表面粗糙度等數(shù)據(jù)幫助重新計算出80m高度的年平均風(fēng)速。

最終繪制出的風(fēng)能資源分布圖，可以幫助在肯尼亞全國范圍內(nèi)劃定出風(fēng)電出力潛力大的風(fēng)區(qū)并確定好風(fēng)電場的選址，通過對一些重要參數(shù)進(jìn)行細(xì)致研究，如80m高度的風(fēng)速評估數(shù)據(jù)、距離國家公園和自然保護(hù)區(qū)的距離、與現(xiàn)有電網(wǎng)的間距、道路通暢度以及地形條件等，最終8個出力潛力大的潛在風(fēng)電場被劃定出作為此次調(diào)研評估的對象。

對于如何計算這8個潛在風(fēng)電場的產(chǎn)能，首先要確定的是各個風(fēng)電場的機(jī)組選型，采用的方式是根據(jù)基于IEC標(biāo)準(zhǔn)下的風(fēng)電機(jī)組設(shè)計要求，結(jié)合年平均風(fēng)速，湍流強(qiáng)度等輸入?yún)?shù)，選用了5個不同廠家生產(chǎn)的2MW機(jī)組，計算結(jié)果也綜合考慮各種因素，如空氣密度校正系數(shù)，尾流損失，設(shè)備及電網(wǎng)可利用率以及電力傳輸損耗等，以提高最終出力估算的準(zhǔn)確度（8個潛在風(fēng)電場均根據(jù)各自的地形條件等選用不同的風(fēng)電機(jī)組機(jī)型，主要選用的有歌美颯、華銳、蘇司蘭、GE等風(fēng)電機(jī)組廠商的機(jī)組）。

肯尼亞風(fēng)能資源概況

根據(jù)此項調(diào)研最終的評估結(jié)果，肯尼亞的風(fēng)能資源被劃分為三個等級，I類風(fēng)區(qū)（>7.5m/s）， II類風(fēng)區(qū) (<7.5 m/s － >6.5m/s）和 III類風(fēng)區(qū) (<6.5m/s－ >6.0m/s）。

此項調(diào)研主要對肯尼亞80m高度不同風(fēng)速區(qū)段的潛在風(fēng)能分布進(jìn)行了評估。在80m高度，有64km2被劃入I類風(fēng)區(qū)； 23,019km2被劃入II類風(fēng)區(qū)，151,723km2被劃入III類風(fēng)區(qū)。

調(diào)研以肯尼亞地區(qū)80m高度范圍內(nèi)每1km2為單位，對此范圍內(nèi)的風(fēng)功率密度（WPD）進(jìn)行估算。風(fēng)功率密度等級被劃分為4類：差（<150W/m2），一般（150－250W/m2），良好（250－ 350W/m2），或優(yōu)異（>350W/m2）。

此項調(diào)研的評估結(jié)果填補(bǔ)了肯尼亞風(fēng)能資源圖譜中80m高度風(fēng)速變化這一空缺。研究發(fā)現(xiàn)，在東部的馬薩比特地區(qū)有75596km2的潛在風(fēng)區(qū)，年平均風(fēng)速最高達(dá)到8.47m/s、最低風(fēng)速達(dá)到4.96m/s。表1重點(diǎn)介紹了一些潛在風(fēng)區(qū)所在的省份及區(qū)域，以及這些地區(qū)的年平均風(fēng)速最高值和最低值。

按照概率潮流的計算結(jié)果，此項調(diào)研還對各風(fēng)區(qū)的潛在裝機(jī)容量給出了評估（假設(shè)采用的是2MW機(jī)組，設(shè)備可利用率（MA）為95%、電網(wǎng)可利用率（GA）為95%、輸電損耗率（TLF）為95%、尾流損失為80%）。為了使評估結(jié)果更為客觀、更加準(zhǔn)確，調(diào)研工作也考慮到了風(fēng)電機(jī)組排布的間距問題，因此是以潛在風(fēng)區(qū)每平方公里7500kW的裝機(jī)量進(jìn)行計算。肯尼亞的各個區(qū)域的潛在裝機(jī)量見表2。

表2 概率潮流計算下的潛在裝機(jī)容量

從表2可以很明顯看出，肯尼亞III類風(fēng)區(qū)的潛在裝機(jī)容量高達(dá)11.3億kW，而II類風(fēng)區(qū)則有1.7億kW的裝機(jī)容量，I類風(fēng)區(qū)潛在裝機(jī)容量則有48萬kW。除此之外，該調(diào)研對地形圖、等高線圖和風(fēng)能資源網(wǎng)的開發(fā)等也進(jìn)行了一定的研究。

綜合分析所劃定的8個潛在風(fēng)電場的設(shè)備可利用系數(shù)等信息后，肯尼亞政府未來3年內(nèi)完成50萬kW的風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)完全有可能實現(xiàn)。

肯尼亞風(fēng)電規(guī)劃相關(guān)政策和制度框架

肯尼亞政府已經(jīng)認(rèn)識到推進(jìn)可再生能源開發(fā)利用對提高本國電力供給能力和促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多樣化的重要性。此項調(diào)研對肯尼亞政府推出的關(guān)于推動可再生能源發(fā)展的主要政策做了匯總：

（1）肯尼亞2030遠(yuǎn)景規(guī)劃——為滿足日益增長的電力需求，肯尼亞制定了國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展藍(lán)圖，明確了地?zé)岚l(fā)電 511萬kW, 水電103.9萬kW , 風(fēng)電203.6萬kW , 地?zé)岚l(fā)電361.5萬kW, 進(jìn)口電力200萬kW , 火力發(fā)電242萬kW，以及其他類能源發(fā)電 300萬kW的裝機(jī)目標(biāo)計劃。

（2）2008年，肯尼亞能源部引入了固定電價政策（FIT），對各類型可再生能源發(fā)電技術(shù)如風(fēng)電、小型水電和生物質(zhì)發(fā)電等設(shè)定了明確的電價機(jī)制。固定電價政策的實施保障了可再生能源投資者投資的安全性以及市場穩(wěn)定性，同時政府也鼓勵私人投資進(jìn)入可再生能源，并安全高效地運(yùn)營發(fā)電廠，保證收益最大化。在FIT政策下，肯尼亞風(fēng)電固定收購電價為每度電11.0美分。這種極具吸引力的FIT政策勢必會吸引肯尼亞私人投資者加大對風(fēng)電場的投資。

（3）2010年，國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略開始關(guān)注并加強(qiáng)在適應(yīng)氣候變化和溫室氣體減排的全國性行動工作上。

（4）肯尼亞政府對可再生能源、設(shè)備及配件等已施行進(jìn)口零關(guān)稅政策，并取消增值稅。

肯尼亞風(fēng)電發(fā)展建議

除了對上述方面的研究與匯總，此項調(diào)研還針對肯尼亞政府如何能夠適時地解決各利益相關(guān)者所關(guān)心的問題，并制定出清晰的戰(zhàn)略規(guī)劃，以挖掘本國蘊(yùn)藏的巨大風(fēng)能潛力給出了幾個主要建議。其中有代表性的幾個建議摘錄如下：

（1）制定“肯尼亞中長期風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃”：此項規(guī)劃應(yīng)提出相應(yīng)的指導(dǎo)原則、規(guī)劃目標(biāo)、重點(diǎn)領(lǐng)域劃定，并推出實現(xiàn)肯尼亞中長期風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)的政策和措施。

（2）改善市場環(huán)境：與電力規(guī)劃和執(zhí)行相關(guān)的部門之間應(yīng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行協(xié)調(diào)與整合，努力改善市場環(huán)境、確保風(fēng)電行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

（3）建立持續(xù)穩(wěn)定的市場需求：在執(zhí)行新的電價和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的過程中，建立一套信用和支持度高的市場機(jī)制，可以維護(hù)并鞏固獨(dú)立電力生產(chǎn)商（IPP ）在市場上的地位。

（4）擴(kuò)大電網(wǎng)建設(shè)并提高電網(wǎng)穩(wěn)定性：為了滿足肯尼亞全國的電力需求，在圖爾卡納和馬薩比特這類風(fēng)能發(fā)展?jié)摿Υ蟮牡貐^(qū)內(nèi)，加強(qiáng)區(qū)域性電網(wǎng)的建設(shè)、提高電力外送條件等工作是必不可少的。

（5）加強(qiáng)道路、高速公路建設(shè)，提高風(fēng)電場的可達(dá)性，可達(dá)性對于風(fēng)電場場址建設(shè)、風(fēng)電場運(yùn)營與維護(hù)等具有十分重要的作用。

（6）評估、盤點(diǎn)風(fēng)電政策：鑒于肯尼亞目前風(fēng)電發(fā)展的情況，制定一個集中保護(hù)性的風(fēng)能政策文件勢在必行。這套政策文件應(yīng)保證市場的透明化，同時要保證政府繼續(xù)在財政、制度和監(jiān)管框架體系等方面對肯尼亞風(fēng)電發(fā)展的各類投資給予支持。

結(jié)論

此項調(diào)研得出結(jié)論，認(rèn)為肯尼亞蘊(yùn)含的巨大風(fēng)能資源完全可以滿足全國的電力需求，并且風(fēng)電電價制定也相對合理，民眾接受度較高。從風(fēng)能資源的分布評估來看，肯尼亞I類、II類和III類風(fēng)區(qū)蘊(yùn)含高達(dá)22.5億kW的風(fēng)電潛力，肯尼亞政府制定的未來三年達(dá)到50萬kW風(fēng)電裝機(jī)的目標(biāo)也完全有望實現(xiàn)。此項調(diào)研同時提出，要使這一目標(biāo)得到切實有效的實施，肯尼亞政府必須建立起合理、適時的政策框架體系以鼓勵、吸引對風(fēng)電項目的公共投資和私人投資?？紤]到肯尼亞風(fēng)電發(fā)展中各利益相關(guān)者所面臨的問題和挑戰(zhàn)，肯尼亞政府需要拿出一個集中性的鼓勵風(fēng)電發(fā)展的政策，以應(yīng)對目標(biāo)實現(xiàn)中遇到的各類問題。