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在非洲中部，特別是剛果(金)，水力發(fā)電潛能巨大，適于開(kāi)發(fā)各種規(guī)模的水電項(xiàng)目。在現(xiàn)有供水基礎(chǔ)設(shè)施附近，有許多在建的小微型水電項(xiàng)目。此外，2014年剛果(金)對(duì)《能源法》進(jìn)行修訂，允許私人企業(yè)在特許經(jīng)營(yíng)權(quán)的基礎(chǔ)上參與發(fā)電和配電能源項(xiàng)目。

受剛果(金)雷吉德索(Regideso)供水公司委托，德國(guó)菲徹特納(Fichtner)公司在城市次中心附近開(kāi)展了首批小型水電項(xiàng)目的可行性分析。該批項(xiàng)目旨在通過(guò)小微電網(wǎng)滿足雷吉德索公司2030年之前的電力需求，同時(shí)滿足次中心人口的能源需求。項(xiàng)目第一階段將重點(diǎn)關(guān)注支付能力強(qiáng)的家庭和中小企業(yè)，通過(guò)降低商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)吸引更多的私人投資者。該項(xiàng)目由德國(guó)開(kāi)發(fā)銀行和德國(guó)復(fù)興信貸銀行提供貸款。

1 項(xiàng)目背景及試點(diǎn)選擇

2014年，一項(xiàng)新的《能源法》打開(kāi)了剛果(金)的能源市場(chǎng)，私人企業(yè)的參與提高了該國(guó)的電氣化水平，特別是農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)。在投資能源行業(yè)和開(kāi)發(fā)基于特許經(jīng)營(yíng)的發(fā)電和配電能源項(xiàng)目方面，私人企業(yè)正處于越來(lái)越有利的地位。

該項(xiàng)目分兩個(gè)階段實(shí)施。第一階段以公私合營(yíng)(PPP)為基礎(chǔ)制定項(xiàng)目框架，第二階段對(duì)各潛在選址開(kāi)展可行性研究。

潛在的私人投資者早期在金沙薩(Kinshasa)的專題研討會(huì)上探討過(guò)各種PPP模式。此外，還提出和協(xié)調(diào)達(dá)成了各項(xiàng)擔(dān)保機(jī)制，將私人投資風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

菲徹特納公司的工作范圍包括評(píng)估剛果(金)次中心的4座小型水電站，其中一個(gè)供水項(xiàng)目由雷吉德索公司經(jīng)營(yíng)。姆韋內(nèi)迪圖(Mwene Ditu)水電站和奇隆巴(Tshilomba)水電站被選為試點(diǎn)項(xiàng)目，進(jìn)行公開(kāi)招標(biāo)。最終，更具典型性的姆韋內(nèi)迪圖電站入選，因其所代表的地區(qū)都使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)供應(yīng)低電壓的配電網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)容易遭受故意破壞，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)持續(xù)經(jīng)營(yíng)。因此，試點(diǎn)項(xiàng)目不僅包括小型水電站，還包括微型配電網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的規(guī)模要依據(jù)該中心不同區(qū)域的支付能力來(lái)確定。

姆韋內(nèi)迪圖地屬剛果(金)中部的洛馬米省，截至2016年，常住人口約25萬(wàn)。奇隆巴位于呂伊魯(Luilu)河上，姆韋內(nèi)迪圖東南方向約20 km處。呂伊魯河的年平均流量為140 m3/s。該地區(qū)擁有天然急流，落差高達(dá)6～7 m，適宜發(fā)展水電項(xiàng)目。作為其唯一的電力來(lái)源，奇隆巴水電站將在單獨(dú)的配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運(yùn)營(yíng)，水電站必須覆蓋配電網(wǎng)的基本和峰值需求。為此，該水電站必須全年供應(yīng)電力。假設(shè)落差為12 m、流量為66 m3/s，該水電站能夠產(chǎn)生6 MW的電力，可用性超過(guò)99%。此外，依據(jù)第一階段將要實(shí)現(xiàn)電氣化的區(qū)域的需求預(yù)測(cè)來(lái)確定水電站規(guī)模。

2 公私合營(yíng)模式的法律框架和提案

在項(xiàng)目第一階段，菲徹特納公司將分析項(xiàng)目實(shí)施框架，提出并定義不同的類型和模式，供私人企業(yè)參與投資項(xiàng)目中的各類水電站。在該過(guò)程中，應(yīng)兼顧剛果(金)的政治制度和立法框架，以及有關(guān)法律、金融和財(cái)政規(guī)定。根據(jù)2014年新的《能源法》第8條和第46條，在剛果(金)的公用水道上修建或修復(fù)水電站，只能適用特許經(jīng)營(yíng)制度。根據(jù)該法第47條，只有國(guó)家政府和省級(jí)政府才有權(quán)簽訂特許經(jīng)營(yíng)合同。

項(xiàng)目期間，菲徹特納公司組織了兩場(chǎng)私人投資者專題研討會(huì)，以提高私人企業(yè)的興趣，同時(shí)對(duì)PPP模式的前景進(jìn)行展望。通過(guò)這種密集互動(dòng)，得出圖1所示的奇隆巴電站PPP模式。

圖1 奇隆巴項(xiàng)目的混合融資PPP模式

該模式包括混合融資結(jié)構(gòu)以及針對(duì)雷吉德索公司等大客戶托管賬戶形式的擔(dān)保機(jī)制。德國(guó)復(fù)興信貸銀行作為案例中的公共機(jī)構(gòu)，為配電網(wǎng)提供貸款，而發(fā)電站將由私人投資者提供融資。奇隆巴和配電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)都將由私人投資者進(jìn)行管理。私人投資者將成立項(xiàng)目特設(shè)機(jī)構(gòu)，以限制風(fēng)險(xiǎn)、防止破產(chǎn)(限制資金用途)。托管賬戶對(duì)于確?，F(xiàn)金流、實(shí)現(xiàn)至少15%的內(nèi)部投資收益率十分重要。

同時(shí)，將依據(jù)可行性研究對(duì)奇隆巴項(xiàng)目公開(kāi)招標(biāo)，這體現(xiàn)了投資者對(duì)項(xiàng)目進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，涉及詳細(xì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、工程采購(gòu)、施工合同和電站及其配電網(wǎng)的運(yùn)行及維護(hù)合同。

3 奇隆巴試點(diǎn)項(xiàng)目

本文重點(diǎn)介紹小型水電站的分級(jí)方法，以便為雷吉德索公司和姆韋內(nèi)迪圖的居民爭(zhēng)取到其所能承受的電價(jià)，同時(shí)滿足私人投資者的期望。本文也概述了雷吉德索公司對(duì)于獨(dú)立微電網(wǎng)商業(yè)運(yùn)營(yíng)所發(fā)揮的獨(dú)特作用。

3.1 水電站規(guī)模確定

鑒于奇隆巴項(xiàng)目是以孤島模式運(yùn)行，因此必須對(duì)姆韋內(nèi)迪圖進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男枨箢A(yù)測(cè)。為了繪制各類消費(fèi)群體的日負(fù)荷曲線，菲徹特納公司調(diào)查了姆韋內(nèi)迪圖居民區(qū)的各類潛在消費(fèi)者和中小企業(yè)(SME)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，姆韋內(nèi)迪圖的負(fù)荷中心位于火車站附近區(qū)域?？紤]到居民用電有早晚高峰期，合理的做法是，第一階段重點(diǎn)關(guān)注負(fù)荷中心的電氣化，以實(shí)現(xiàn)更加平均的配電負(fù)荷模式，這會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的負(fù)荷系數(shù)產(chǎn)生積極影響。改進(jìn)中小企業(yè)的日負(fù)荷曲線，因其在白天幾乎是恒定的。圖2顯示了電氣化負(fù)荷中心的日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線。

圖2 2030年電氣化負(fù)荷中心的日負(fù)荷曲線

在日負(fù)荷曲線中，假定雷吉德索公司在白天運(yùn)行供水系統(tǒng)，這會(huì)導(dǎo)致日峰值達(dá)到4 MW，而晚上會(huì)消耗極少的能量。日負(fù)荷曲線的負(fù)荷系數(shù)為 0.5 左右，表明一座裝機(jī)4 MW的電站生成的電能中只有50%被消耗。因此，對(duì)日負(fù)荷曲線進(jìn)行了優(yōu)化，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的泵送方式所引起的峰值需求差異

與初始負(fù)荷曲線相對(duì)，供水系統(tǒng)的泵站在非高峰時(shí)段運(yùn)行，主要在晚上進(jìn)行。此次優(yōu)化產(chǎn)生了兩個(gè)積極影響，即早上的日峰值將減少1 MW多；由于負(fù)荷曲線變得更為均衡，負(fù)荷系數(shù)將增加70%左右。但需要指出的是，將供水系統(tǒng)的運(yùn)行轉(zhuǎn)移到夜間需要更高的存儲(chǔ)容量。不過(guò)，優(yōu)化供水系統(tǒng)沒(méi)有增加小型水電站規(guī)模劃算。

根據(jù)電氣化區(qū)域優(yōu)化后的負(fù)荷曲線，奇隆巴電站的規(guī)模規(guī)劃為3 MW。

3.2 水電站設(shè)計(jì)

按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，奇隆巴水電站項(xiàng)目分為兩個(gè)階段開(kāi)展。第一階段是修建一座裝機(jī)3 MW的電站，滿足負(fù)荷中心2030年前的峰值負(fù)荷。電站的總體布局按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，由包括進(jìn)水口、引水渠、前池、壓力管道、廠房和尾水渠在內(nèi)的一座小型混凝土壩構(gòu)成。第一階段將按照66 m3/s的最終設(shè)計(jì)流量來(lái)設(shè)計(jì)和修建電站水道，為未來(lái)將裝機(jī)容量增加到6 MW留有空間。在項(xiàng)目第一階段，將修建一座能容納3個(gè)單機(jī)1 MW卡普蘭水輪機(jī)的水電站。每單元設(shè)計(jì)流量為11 m3/s，凈落差為 10.1 m。第一個(gè)擴(kuò)建階段的年發(fā)電量為 24.6 GW(不考慮強(qiáng)制停機(jī)或配電損失)。

這種設(shè)計(jì)方法為私人投資者提供了靈活性，使其能夠按照1MW的增量擴(kuò)建電站，直至達(dá)到6MW的最終建議容量。因此，私人投資者有能力應(yīng)對(duì)第二個(gè)擴(kuò)建階段對(duì)配電網(wǎng)提出的更高要求。鑒于電站的水道已按照66 m3/s的最終設(shè)計(jì)流量修建，因此可避免電站擴(kuò)建期間中斷各單元的運(yùn)行，擴(kuò)建僅包括水電站的土建工程以及機(jī)電和壓力管道工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

包括微型配電網(wǎng)在內(nèi)，預(yù)計(jì)奇隆巴電站投資成本將達(dá)1 900萬(wàn)歐元。依據(jù)混合融資模式，電力平均價(jià)格約 0.2 歐元/kWh。德國(guó)復(fù)興信貸銀行在該項(xiàng)目的公共融資中所占比例幾乎是總投資成本的1/3，與對(duì)居住在負(fù)荷中心的消費(fèi)者進(jìn)行調(diào)查時(shí)得出的支付能力相一致。與之前的 0.40～0.50 歐元/kWh發(fā)電成本相比較，該項(xiàng)目取得了顯著成效。

通過(guò)實(shí)施奇隆巴項(xiàng)目，提供清潔、可靠和持久的能源，發(fā)電成本和金融波動(dòng)對(duì)石油市場(chǎng)的依賴度將會(huì)降低。此外，飲用水質(zhì)量衛(wèi)生狀況都將得到改善，從而可降低與引用劣質(zhì)水源相關(guān)的水源性疾病。項(xiàng)目下一階段將開(kāi)展奇隆巴項(xiàng)目的招標(biāo)過(guò)程。試點(diǎn)項(xiàng)目的成功實(shí)施有可能為剛果(金)的若干后期項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)，并改善次中心的能源與水源供應(yīng)狀況。

郭重汕譯