刚果(金)私人投资小型水电的模式及应用

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在非洲中部，特别是刚果(金)，水力发电潜能巨大，适于开发各种规模的水电项目。在现有供水基础设施附近，有许多在建的小微型水电项目。此外，2014年刚果(金)对《能源法》进行修订，允许私人企业在特许经营权的基础上参与发电和配电能源项目。

受刚果(金)雷吉德索(Regideso)供水公司委托，德国菲彻特纳(Fichtner)公司在城市次中心附近开展了首批小型水电项目的可行性分析。该批项目旨在通过小微电网满足雷吉德索公司2030年之前的电力需求，同时满足次中心人口的能源需求。项目第一阶段将重点关注支付能力强的家庭和中小企业，通过降低商业风险吸引更多的私人投资者。该项目由德国开发银行和德国复兴信贷银行提供贷款。

1 项目背景及试点选择

2014年，一项新的《能源法》打开了刚果(金)的能源市场，私人企业的参与提高了该国的电气化水平，特别是农村和偏远地区。在投资能源行业和开发基于特许经营的发电和配电能源项目方面，私人企业正处于越来越有利的地位。

该项目分两个阶段实施。第一阶段以公私合营(PPP)为基础制定项目框架，第二阶段对各潜在选址开展可行性研究。

潜在的私人投资者早期在金沙萨(Kinshasa)的专题研讨会上探讨过各种PPP模式。此外，还提出和协调达成了各项担保机制，将私人投资风险降至最低。

菲彻特纳公司的工作范围包括评估刚果(金)次中心的4座小型水电站，其中一个供水项目由雷吉德索公司经营。姆韦内迪图(Mwene Ditu)水电站和奇隆巴(Tshilomba)水电站被选为试点项目，进行公开招标。最终，更具典型性的姆韦内迪图电站入选，因其所代表的地区都使用柴油发动机来供应低电压的配电网，该网络容易遭受故意破坏，几乎不可能实现持续经营。因此，试点项目不仅包括小型水电站，还包括微型配电网络。配电网的规模要依据该中心不同区域的支付能力来确定。

姆韦内迪图地属刚果(金)中部的洛马米省，截至2016年，常住人口约25万。奇隆巴位于吕伊鲁(Luilu)河上，姆韦内迪图东南方向约20 km处。吕伊鲁河的年平均流量为140 m3/s。该地区拥有天然急流，落差高达6～7 m，适宜发展水电项目。作为其唯一的电力来源，奇隆巴水电站将在单独的配电网络内运营，水电站必须覆盖配电网的基本和峰值需求。为此，该水电站必须全年供应电力。假设落差为12 m、流量为66 m3/s，该水电站能够产生6 MW的电力，可用性超过99%。此外，依据第一阶段将要实现电气化的区域的需求预测来确定水电站规模。

2 公私合营模式的法律框架和提案

在项目第一阶段，菲彻特纳公司将分析项目实施框架，提出并定义不同的类型和模式，供私人企业参与投资项目中的各类水电站。在该过程中，应兼顾刚果(金)的政治制度和立法框架，以及有关法律、金融和财政规定。根据2014年新的《能源法》第8条和第46条，在刚果(金)的公用水道上修建或修复水电站，只能适用特许经营制度。根据该法第47条，只有国家政府和省级政府才有权签订特许经营合同。

项目期间，菲彻特纳公司组织了两场私人投资者专题研讨会，以提高私人企业的兴趣，同时对PPP模式的前景进行展望。通过这种密集互动，得出图1所示的奇隆巴电站PPP模式。

图1 奇隆巴项目的混合融资PPP模式

该模式包括混合融资结构以及针对雷吉德索公司等大客户托管账户形式的担保机制。德国复兴信贷银行作为案例中的公共机构，为配电网提供贷款，而发电站将由私人投资者提供融资。奇隆巴和配电网的运营都将由私人投资者进行管理。私人投资者将成立项目特设机构，以限制风险、防止破产(限制资金用途)。托管账户对于确保现金流、实现至少15%的内部投资收益率十分重要。

同时，将依据可行性研究对奇隆巴项目公开招标，这体现了投资者对项目进一步开发的责任担当，涉及详细设计准备、工程采购、施工合同和电站及其配电网的运行及维护合同。

3 奇隆巴试点项目

本文重点介绍小型水电站的分级方法，以便为雷吉德索公司和姆韦内迪图的居民争取到其所能承受的电价，同时满足私人投资者的期望。本文也概述了雷吉德索公司对于独立微电网商业运营所发挥的独特作用。

3.1 水电站规模确定

鉴于奇隆巴项目是以孤岛模式运行，因此必须对姆韦内迪图进行恰当的需求预测。为了绘制各类消费群体的日负荷曲线，菲彻特纳公司调查了姆韦内迪图居民区的各类潜在消费者和中小企业(SME)。调查发现，姆韦内迪图的负荷中心位于火车站附近区域。考虑到居民用电有早晚高峰期，合理的做法是，第一阶段重点关注负荷中心的电气化，以实现更加平均的配电负荷模式，这会对配电网的负荷系数产生积极影响。改进中小企业的日负荷曲线，因其在白天几乎是恒定的。图2显示了电气化负荷中心的日负荷预测曲线。

图2 2030年电气化负荷中心的日负荷曲线

在日负荷曲线中，假定雷吉德索公司在白天运行供水系统，这会导致日峰值达到4 MW，而晚上会消耗极少的能量。日负荷曲线的负荷系数为 0.5 左右，表明一座装机4 MW的电站生成的电能中只有50%被消耗。因此，对日负荷曲线进行了优化，其结果如图3所示。

图3 优化后的泵送方式所引起的峰值需求差异

与初始负荷曲线相对，供水系统的泵站在非高峰时段运行，主要在晚上进行。此次优化产生了两个积极影响，即早上的日峰值将减少1 MW多；由于负荷曲线变得更为均衡，负荷系数将增加70%左右。但需要指出的是，将供水系统的运行转移到夜间需要更高的存储容量。不过，优化供水系统没有增加小型水电站规模划算。

根据电气化区域优化后的负荷曲线，奇隆巴电站的规模规划为3 MW。

3.2 水电站设计

按照项目设计方案，奇隆巴水电站项目分为两个阶段开展。第一阶段是修建一座装机3 MW的电站，满足负荷中心2030年前的峰值负荷。电站的总体布局按标准化设计，由包括进水口、引水渠、前池、压力管道、厂房和尾水渠在内的一座小型混凝土坝构成。第一阶段将按照66 m3/s的最终设计流量来设计和修建电站水道，为未来将装机容量增加到6 MW留有空间。在项目第一阶段，将修建一座能容纳3个单机1 MW卡普兰水轮机的水电站。每单元设计流量为11 m3/s，净落差为 10.1 m。第一个扩建阶段的年发电量为 24.6 GW(不考虑强制停机或配电损失)。

这种设计方法为私人投资者提供了灵活性，使其能够按照1MW的增量扩建电站，直至达到6MW的最终建议容量。因此，私人投资者有能力应对第二个扩建阶段对配电网提出的更高要求。鉴于电站的水道已按照66 m3/s的最终设计流量修建，因此可避免电站扩建期间中断各单元的运行，扩建仅包括水电站的土建工程以及机电和压力管道工作。

4 结 语

包括微型配电网在内，预计奇隆巴电站投资成本将达1 900万欧元。依据混合融资模式，电力平均价格约 0.2 欧元/kWh。德国复兴信贷银行在该项目的公共融资中所占比例几乎是总投资成本的1/3，与对居住在负荷中心的消费者进行调查时得出的支付能力相一致。与之前的 0.40～0.50 欧元/kWh发电成本相比较，该项目取得了显著成效。

通过实施奇隆巴项目，提供清洁、可靠和持久的能源，发电成本和金融波动对石油市场的依赖度将会降低。此外，饮用水质量卫生状况都将得到改善，从而可降低与引用劣质水源相关的水源性疾病。项目下一阶段将开展奇隆巴项目的招标过程。试点项目的成功实施有可能为刚果(金)的若干后期项目奠定基础，并改善次中心的能源与水源供应状况。

郭重汕译