塔吉克斯坦发展水电以保供电安全

2016-03-07黄丽瑾,马贵生,白耘

水利水电快报 2016年1期

战略与规划

塔吉克斯坦发展水电以保供电安全

摘要：位于中亚的塔吉克斯坦共和国正在努力开发巨大的水电资源，以此解决冬季电力严重短缺问题，确保电力供应的长期安全。新建水电站包括罗贡水电站和22座径流式水电站，总装机容量达13 000 MW。短期内，主要对现有水电站进行修复，资金来源于国际金融机构。对政府来说，一个关键的问题是如何将目前较低的电价提高到一个合理的水平，从而填补投资计划中的资金缺口，以及吸引外资并提倡大力使用电力。对上述内容作了介绍。

关键词：水电资源开发规划;水电站改造;塔吉克斯坦

1概述

塔吉克斯坦水电装机容量大约为5 100 MW，只占全国水电可开发蕴藏量的5%。六大水电站占到了装机容量的90%，特别是位于瓦赫什(Vakhsh)河上的努列克(Nurek)水电站，其装机容量为3 015 MW，是塔吉克斯坦发电系统的基柱。瓦赫什河上建有7座梯级水电站，总装机容量为4 790 MW。其中，桑格图达(Sangtuda)1级水电站装机容量为670 MW，桑格图达2级水电站装机容量为220 MW，这2座水电站是最近新建成的，分别于2008~2009年、2011~2014年投入运行。

桑格图达1级和2级水电站均于20世纪80年代开工建设，90年代在苏联解体以后，由于塔吉克斯坦国内爆发内战而被迫停工，该工程的投资分别来自俄罗斯和伊朗政府。桑格图达1级水电站75%的股权属于俄罗斯政府和塔吉克斯坦国有控股企业所有，由俄罗斯国际统一电力系统公司(Inter RAO)特许经营。桑格图达2级水电站由伊朗法拉博(Farab)公司以BOT(建设、运营及移交)形式承接建成，并且由法拉博公司的一家附属公司Sangob特许经营；第一台装机容量为110MW的机组已于2011年投入运行，第二台机组于2014年9月并网发电。

在该国5 400 MW的总装机容量中，水电份额占到了95%，而利用燃煤的火力发电只占5%的份额。塔吉克斯坦全国的年发电量大约为17 TW·h，年用电量为16~17 TW·h。然而，问题在于季节性的需电量和水文波动不相吻合，在夏季，河水流量大而需电量却比较少;在冬季，用电高峰时河水流量却减少。

尽管水电总装机容量达到了5 000 MW左右，但是冬季却只能提供2 200 MW的电力，这一数据仅相当于该国冬季需电量的1/4，结果导致塔吉克斯坦冬季供电缺口超过了2.5 TW·h，致使70%的居民在冬季遭受严重的电力短缺。每年由于电力短缺而导致的经济损失大约超过了2亿美元，占GDP的3%。但是在夏季，全国会有3~5 TW·h的电力盈余。

2012年11月，世界银行发布的报告警告说：如果没有合适的补救措施，再加上电力需求量的不断增长，到2016年冬季，塔吉克斯坦的电力短缺会进一步增长到4 500 GW·h(比电力需求量的1/3还多)，甚至更多。该报告还指出:供电系统越来越容易受到重创，这将危及所有用户的电力供应，也会给塔吉克斯坦的经济带来巨大损失。

《塔吉克斯坦冬季能源危机：电力供应与需求解决方案》已将水电作为解决电力短缺问题的长期解决方案，而且在该《方案》中,对于政府在打破各种不同类型发电之间的平衡时所面临的问题，也给予了重点关注，包括火电与水电、由于季节性河流的特殊性引起的蓄水发电与径流发电等。同时，在《方案》中还要求,在新增装机时也需要考虑到地域背景，由世界银行和其他国际金融机构(IFI)推动建立的南亚电网计划，将会允许邻国之间进行电力传输。

2水电站改造

政府已经意识到，对现有的水电站实施更新改造只是在短期内解决国内电力供应问题既便宜又快捷的办法，并且得到了欧洲复兴开发银行(EBRD)、亚洲开发银行(ADB)和世界银行等国际金融机构的积极推动。这几家金融机构已经为柴洛库姆(Qairokkum)水电站、戈洛夫纳亚(Golovnαya)水电站和努列克(Nurek)水电站3个重点项目进行了融资。

尽管对现有水电站实施改造会更加经济，但由于资产年限和投资历史缺乏，仍将2013~2020年间的改造总成本估计为11亿美元。但是从世界银行的角度来看，在确保电力供应的中期投资中，投资水电站改造仍然是效益最好的。

2012年，中亚区域经济合作(CAREC)组织提出了区域电力总体规划。这个组织包括本地区的10个国家以及欧洲复兴开发银行、亚洲开发银行、伊斯兰开发银行、世界银行、IFM，以及联合国开发计划署等6个多边机构。根据区域电力总体规划，塔吉克斯坦将近80%的发电和输电资产需要更新，这样才能满足电力输送的需求，以解决冬季电力短缺的问题。

许多20世纪60~70年代修建的水电站，均已超期服役，受垂直一体化国家电力公司Barki Tojikk(BT)资金缺乏的影响，发电设施得不到应有的维护。根据世界银行的报告，到2020年，该国现有水电站的更新改造应完成60%，到2030年,则应达到80%。否则，水电站的发电量可能会从目前的2 200 MW减少到2030年的760 MW。

2014年9月，欧洲复兴开发银行提供了7 100万美元资金，用于索格特州西北锡尔(Syr Darya)河上的柴洛库姆水电站第一阶段改造。该电站于1957年建成，运行近60 a来，由于缺乏养护和维修，使水电站的运行效率大大降低，而它又是该地区500 000住户的唯一电力来源。

BT公司为水电站业主和经营者进行的融资，包括主权担保贷款5 000万美元，以及气候投资基金气候恢复试点项目2 100万美元(1 000万美元优惠贷款和1 100万美元赠款)。欧洲复兴开发银行还接收了来自奥地利的技术合作赠款，加上英国和欧洲复兴开发银行的股东特别基金，共计有470万美元。

在该项目第一阶段，估计需要投资7 500万美元，包括对6台机组中的2台机电设备进行修复、新增2台发电机。工程完工以后，该电站的装机容量将从126 MW提高到142 MW，并且在不增加下泄流量的情况下增加发电量。该项目还包括厂房和混凝土大坝的加固工程，这是为了确保工程的安全运行，提高抵御预期气候变化所产生的不利影响的能力。预计重建工作将在完成项目设计和施工准备工作之后,于2015年底开始，在2018年年中完建。欧洲复兴开发银行的贷款和气候恢复试点项目资金将用于电站的加固工程，技术合作赠款将用于厂房现代化改造中的咨询设计服务，以及与气候变化适应和管理相关的咨询服务。

第二阶段包括对上述更换改造剩下的4台水轮发电机组进行更新改造，其装机容量将会从142 MW增加到174 MW。2个阶段的改造费用合计为1.52亿欧元左右。

同时，塔吉克斯坦的第四大水电站——戈洛夫纳亚水电站的更新改造工程由亚洲开发银行联合融资。2013年11月，已为1.7亿美元的项目投入了1.36亿美元，塔吉克斯坦政府将提供0.34亿美元的对应基金。该水电站位于塔吉克斯坦西部哈特隆(Khatlon)的瓦赫什河上，机电设备改造项目包括：到2020年，将对1、2、5号机组全部升级更换完。届时，装机容量将从240 MW增加到252 MW，年均发电量也将从2012年的743 GW·h增加到2021年的1 130 GW·h。旧机组在过流量为180 m3/s时的最大效率为84%，与之形成鲜明对照的是，更换后的新机组在每台水轮机过流量只有120 m3/s时，其效率却可以提升到92%。

自从20世纪60年代早期建成以来，除了2012年安装的4台机组以外，该水电站没有进行过任何现代化改造。根据亚洲开发银行的报告，由于缺乏应急维修，另外的5台机组在接下来的5 a中将报废。由于问题不断积累、故障频发，导致发电量明显下降。2011年，全年的发电时间只有52 560 h，有6台机组只工作了24 720 h，而维修或紧急关机时间就长达 27 135 h。

此外，还存在上游水电站紧急泄洪的洪水风险和缺乏储油设施而导致的环境污染风险，该风险有可能导致50 t变压器油的泄漏。在1993、1994年间，曾经因为主溢洪道闸门和6道冲沙闸门的液压启闭机失灵，导致2号机组部分被淹。

世界银行已经通过国际开发协会(IDA)在其减少能量损失项目(Energy Loss Reduction Project)中提供额外的资金，专门用于对努列克水电站进行全面改造的技术经济评估，机电设备、水利机械和土木工程更新工程，以及大坝安全保障。评估合同已于2014年8月授予特克贝尔工程公司(Tractebel Engineering)。

努列克水电站的改造工程应该是国家电力部门最重要的事情，该电站的装机占全国总装机的60%以上，大坝为高304 m的土石坝，这是世界上第二高的大坝，为中亚最大的铝冶炼厂——国有铝业公司(TALCO)(塔吉克斯坦最大的电力用户)供电，还为大约700 km2的农田提供灌溉用水。1980年努列克水电站建成以来，库区淤积严重，有效库容明显减小。目前有效库容仅为33万m3，已经减小了25%，冬季的有效库容减少的尤为明显。

目前，阿尔斯通电网(Alstom Grid)刚刚完成了努列克水电站500 kV开关站的重建，该项目由巴尔基托吉克(Barki Tojik)承建，于2012年签订合同，合同额3 000万欧元。项目由亚洲开发银行融资，由于500 kV空气绝缘变电站存在地质环境风险，因此将新建的500 kV气体绝缘开关站(GIS)选择在该地区一个较稳定的地方，计划于2015年完成。

先前，阿尔斯通电网曾用220 kV GIS技术取代220 kV开关站，开关站重建工程由德国发展银行投资，合同额为2 240万欧元。

印度巴拉特重型电气有限公司(BHEL)和国家动力公司(NHPC)完成了塔吉克斯坦最早的水电站——位于杜尚别(Dushanbe)河上瓦尔佐布1号(Varzob-I)径流式水电站的现代化改造。该项目完全由印度政府资助，造价23 00万美元，于2012年12月完成，电站装机容量从7.3 MW提高到了9.5 MW。现代化改造项目包括更换水轮机和液压设备、重建大坝和泄水闸。根据媒体2014年2月的报道，由于该项目承包商的工作不具体，致使BT公司组织的全面验收明显推迟。

瓦尔佐布1号水电站是瓦尔佐布(Varzob)河上3个梯级电站之一，是前苏联在塔吉克斯坦建设的第一座水电站，于1936年建成。最大的水电站是瓦尔佐布2号，其装机容量为14.76 MW。

3计划和展望

塔吉克斯坦水电蕴藏量巨大，到目前为止只有5%得到开发利用，许多项目多年来一直是争论和探讨的话题。根据能源部最近的一项报告，目前政府似乎考虑优先建设8个项目，总装机容量达6 045 MW，包括装机容量为3 200~3 600 MW的罗贡(Rogun)水电站。先前确定的22座径流式水电站，估计总装机容量为13 000 MW，分别位于瓦赫什河、扎拉夫尚河、鄂比欣沟(Obi-Hingou)河与皮扬吉(Pyanj)河流域，每座水电站装机容量不同，从90 MW 到2 100 MW不等。

另一个尚处于规划早期阶段的大型水电站是达奚特吉安(Dashtijum)水电站，位于与阿富汗交界的皮扬吉河上，装机容量为4 000 MW。初步研究证明，该项目可为塔吉克斯坦和阿富汗农田提供灌溉用水，并为其提供电力。

根据政府确定的优先建设权和最近发布的相关研究报告，瓦赫什河上的罗贡水电站和大坝有可能重启建设。罗贡水电站是瓦赫什河上规划的最上游的梯级水电站，已部分建成，它的主要作用是为国家电网提供电力，并具有为下游努列克水电站调节洪水和控制泥沙的附加效益。

该水电站的建设构想第一次是由苏联在20世纪50年代和60年代提出的，当时是计划将其作为区域(现在为几个独立的国家)发展的一部分。项目建设始于1980年，但后来由于政治动荡和国家在1991年独立而中断。项目重建工作开始于2008年，但到2012年以后，只有与安全相关的工作和维护得以继续，仍有待技术、经济、环境和社会评价方面工作的完成。

2014年7月，法国财团Coyne et Bcllier、意大利Electroconsult以及英国的IPA公司发表的经济技术评估研究结果认为：就系统成本节约和经济净现值而言，在9个比较方案中，心墙土石坝是最佳方案，坝高335 m，厂房装机3 200 MW，正常蓄水位(FSL)1 290 m高程，并建议对这一方案进行进一步的详细研究。

在详细设计阶段，对装机优化方案做了进一步研究，对选择的FSL分别为1 290、1 255 m和 1 220 m的3个方案进行了研究，其相应坝高分别为335,300 m和265 m。根据技术评估结论，经过修改设计并采取缓解和监控措施，所有9个比较方案均可行，并且也满足国际安全规范，在比较广的范围内具有经济可行性。

推荐方案的运行寿命最长，在最长运行期内可以保证低成本发电，这样就可以延缓努列克水库淤积及其对整个梯级电站群发电的影响；还可以充分减少可能最大洪水(PMF)，为位于下游的努列克坝(目前世界上最高的土石坝)提供大约100 a的防洪保障，防止瓦赫什河上其他的梯级建筑物被淹没。按照目前国际实践的需要，各下游梯级建筑物在设计上不仅能承受PMF,还可以尽最大可能地增加枯水年下游的流量。

在覆盖塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、阿富汗、巴基斯坦、吉尔吉斯共和国和哈萨克斯坦的2013~2050年最低成本发电区域规划中，对罗贡水电站的技术经济研究表明：在塔吉克斯坦河上，至少需要建设一座大型蓄水电站(罗贡或达奚特吉安)和几座径流式水电站。尽管如此，塔吉克斯坦仍然需要依靠从(或通过)吉尔吉斯斯坦进口电力来满足冬季需求。

由于罗贡水电站能够提高瓦赫什河梯级水电站的总发电量，并且其可控发电量大，甚至在遵守现有协议并保证夏季向下游泄水量的情况下，仍然能够保持发电量。因此，对2座水电站的比较结果表明，罗贡水电站更具有优势。达奚特吉安水电站不具有这样的优点，因此,如果用其取代罗贡水电站，那么塔吉克斯坦就必须建设大量的径流式水电站，这样将导致其夏季电力过剩，从而就需要对电网进行大规模扩容，以使整个区域电力价值得到最大化发挥。

4电力出口和CASA-1000项目

罗贡水电站建成后所生产的电力可以满足当前国内电力需求以及未来电力增长的需求，预计至2050年,平均增长为2.6%左右，罗贡水电站的建设也将使塔吉克斯坦成为电力净出口国。夏季剩余电力的出口是政府应优先考虑的问题，特别是将来通过联网系统将电力出口到巴基斯坦和阿富汗，将目前白白流失掉的夏季水资源储备转化为货币。

根据可以达到的价格水平和巴基斯坦常年电力短缺的现状，出口量最大的可能是到巴基斯坦。但是，应特别值得注意的是，夏天是巴基斯坦用电高峰，而塔吉克斯坦有过剩的电量。

阿富汗的电气化水平也很低，并且目前的电力缺口也很大，因而需要依赖进口解决。

相比之下，其他邻国的电力需求高峰主要在冬季，这样就限制了塔吉克斯坦在夏季向这些邻国出口电力。

苏联的解体也限制了向邻国出口电力的机会。中亚电力系统(CAPS)，包括塔吉克斯坦、哈萨克斯坦南部、吉尔吉斯斯坦、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦的国家电网，均是由苏联开发的。作为电力交换的一体化模式，取决于各自能源的差异，以及电力与水的季节性需求和供应。

对塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦来说，这是一个极好的模式，这2个上游国家的油气储备非常缺乏，但是却拥有大量的水电资源；而位于下游的乌兹别克斯坦、土库曼斯坦以及哈萨克斯坦则拥有丰富的油气资源。因此，在冬季，塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦需要依赖从邻国进口燃料和电力，而在夏天，他们又为下游国家泄水用于农业灌溉。

然而，由于没有单独协调的政治经济意识，导致区域电力贸易流产，国家利益竞争的结果使来自区域电网的电力无法控制，只强调从国家电力资源中获得安全供应。最终迫使土库曼斯坦于2003年、乌兹别克斯坦与哈萨克斯坦则于2009年撤出了CAPS。CAPS的瓦解,在塔吉克斯坦目前电力危机中起到了至关重要的作用。

塔吉克斯坦将重建区域电力贸易视为当前供电问题的一个解决方案，这也将给中亚所有国家带来巨大的长期效益。然而，要做到这一点，需要消除政治障碍，克服个别国家的战略经济利益，尤其是该地区的主要出口国乌兹别克斯坦。

能使塔吉克斯坦将剩余的夏季发电量转化为从南亚市场获得出口收益的一个关键输电项目，是中亚南亚的电力输送贸易项目CASA-1000。该项目可以保证阿富汗、吉尔吉斯斯坦、巴基斯坦和塔吉克斯坦国的电力供应。

该项目计划建设长度超过1 200 km的输电线路和3个新变电站，以便将塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦水电站的夏季剩余发电量输送到巴基斯坦和阿富汗，其中包括吉尔吉斯斯坦的努列克水电站和托克托古尔(Toktogul)水电站的剩余发电量。更具体地说，到2017年，CASA-1000项目将使塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦通过阿富汗将电力输送到巴基斯坦，输送能力达到1 000 MW，将阿富汗与塔吉克斯坦之间现有的110 MW的输电线路增加到300 MW。这一输电项目也将会使电力交易中所需要的商业和制度安排落实到位。

为了支持这一提议，世界银行在2014年3月批准了 5.265 亿美元的拨款和信贷融资，伊斯兰开发银行和美国国际开发署等机构也提供了大约 11.7 亿美元的融资。CASA-1000输电线和2023年通电的第二条同等规模的输电线，加上连接到中亚的输电线，到2025年，每年的电力出口额将增加到7 TW·h左右，塔吉克斯坦将从该计划的新装机容量中获益。

5径流式水电站

除罗贡和达奚特吉安水电站之外，在2020年以后，国家计划建设许多其他一些具有潜在开发价值的水电站，均为径流式水电站。塔吉克斯坦政府已经提出了拟建的22座径流式水电站名单，装机容量为14 000 MW左右。然而至少在世界银行看来，开发这些水电站并不是解决冬季电力危机的最佳办法，由于冬季河流的径流量明显减少，只有1/3的装机容量能在冬季正常发电。

2012年,世界银行关于塔吉克斯坦冬季能源危机的报告认为，其最终结果是，水电系统14 000 MW的装机容量要到2040年才能发挥效益(根据已确定的一揽子项目)，而且其中只有4 600 MW是可靠容量。也就是说，有超过9 000 MW的容量只有在盛夏和秋季河水流量大的情况下才能发挥作用，因此,无助于冬季能源短缺。只建设径流式水电站，则有许多水电站需要满足可靠容量的要求，这样势必会增加投资。因此，许多水电站可靠容量的单位装机容量成本,超过了相同容量的火力发电装机的成本，这就明显增加了经济负担。大装机容量将充分利用夏季几个月份大流量的河水争取多发电，然而由于没有出口市场，导致夏季生产的过剩电力无法出售，这样就会给该类电站的效益带来影响。

此外，大量开发径流式水电站还需要对连接水电站与现有电网的输电系统进行扩容改造。在塔吉克斯坦东部喷赤河上的径流式水电站，85%已被列为开发项目，但是却远离塔吉克斯坦西部的国家电力负荷中心。喷赤河的优势部分是源于水文条件有利、水电站规模大以及高负荷等因素，这样就使可靠能源的成本比在塔吉克(Tajik)河流上计划开发的项目要低。世界银行报告中所关注的另一点,则是关于阿姆河主要支流喷赤河上的水电项目开发问题。这条河流是塔吉克斯坦与阿富汗两国共享的界河，因此可能会遇到诸如共享发电权或开发时间长等方面的难题。

至关重要的是,应将国内需求与出口相结合。世界银行的报告认为，缩减水电站规模并不是消除出口机遇，而是随着稳定出口市场的发展，对电力投资行业进行重新整合。幸运的是，塔吉克斯坦位于盛夏电力需求大市场附近，鉴于塔吉克斯坦和喷赤河巨大的水电蕴藏量，建设发电基础设施为用户提供电力，投资机遇将会得到决定性的发展。

(黄丽瑾马贵生白耘编译)