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非洲水电资源开发现状与中非大坝安全管理合作愿景

2018-11-10李宏恩荆茂涛何勇军

中国水利 2018年20期
关键词:中非水电大坝

李宏恩 ,荆茂涛 ,施 瑾 ,何勇军

(1.南京水利科学研究院,210029,南京;2.水利部大坝安全管理中心,210029,南京;3.亚太地区小水电研究培训中心,310012,杭州;4.水利部农村电气化研究所,310012,杭州)

2018年9月中非合作论坛北京峰会成功召开,围绕“合作共赢,携手构建更加紧密的中非命运共同体”主题,中国和53个非洲国家协商一致,通过了《关于构建更加紧密的中非命运共同体的北京宣言》,并启动编制《中非基础设施合作规划》。“一带一路”将同联合国2030年可持续发展议程、非盟《2063年议程》和非洲各国发展战略紧密对接,这为中非基础设施建设,尤其是水电开发的合作共赢、共同发展注入了新动力。

中国在非洲水电开发过程中发挥了重要作用。2010年以来中国在非洲承建完成的大坝超过20座,目前20余座水电站正在建设过程中。中非水电建设合作项目在缓解非洲电力不足的困境、改善非洲农田水利条件、促进当地工业发展、提高当地人民生活水平等方面作出了巨大贡献。中非历来是命运共同体,中国改革开放以来,积累了丰富的大坝安全管理经验,取得了巨大成就,通过全面加强水库大坝安全管理,落实大坝安全责任制,完善水库大坝安全法规与标准体系,开展大规模的病险水库除险加固,大力推进水库管理体制改革,加强大坝安全应急管理,加强水库管理队伍建设等一系列扎实工作,大坝安全状况和管理水平大幅度提高。因此,中非在大坝安全管理领域具有广阔的合作前景。

一、非洲水电资源概况

非洲尤其是撒哈拉以南地区是世界上最贫穷的区域,其中31个国家被联合国列为最不发达国家,该地区有超过6.2亿人无电可用,占撒哈拉以南非洲地区总人口的2/3,预计该地区的总人口在2040年将会达到地球总人口的20%,所以该地区未来的能源开发将成为一个全球性问题。实际上,非洲现存的能源资源量远大于该地区人口的能源需求量,特别是该地区水能资源丰富,水力发电已成为许多非洲国家电力系统中最重要的组成部分,水力发电在该地区的整体能源供应网中发挥着重要的作用,而且水电能源是众所周知的运用最广泛的可再生绿色能源,水电能源开发可同时保障地区防洪安全、灌溉发展和供水安全,且在当前气候变化背景下,水电能源已成为获取经济能源的关键因素,是消除贫困和实现可持续发展的重要工具,可满足非洲日常用电需求、推动社会经济发展。

刚果河、尼罗河、乍得湖、尼日尔河、赞比西河、奥兰治河、塞内加尔河、林波波河、沃尔特河是非洲九大流域,流域面积占非洲大陆面积的一半左右。非洲九大流域蕴含的水能资源技术可开发量高达15100亿kWh/a,经济可开发量约为8420亿kWh/a,而非洲水电装机容量仅为259亿kW,开发率仅10%,年发电量约1120亿kWh,在建水电装机容量约140亿kW。超过一半的待开发水电能源都集中在非洲中部和东部地区,尤其是集中在埃塞俄比亚、刚果 (布)、刚果(金)以及喀麦隆等国。非洲水能资源分布不均衡、开发不充分,水能资源开发潜力巨大。

二、非洲水电资源开发与水库大坝建设现状

1.非洲水电开发蓬勃发展

据2009年的统计数据,非洲水库总库容约为7980亿m3,在22条河流上共修建了53座水库。非洲水库在空间分布上极不均匀,南部地区水库数量占非洲水库总数的39%,其次为几内亚湾地区,占29%,北部地区占24%,中部地区和印度洋群岛是降雨量最大的地区,水库数量最少。非洲库容最大的5座水库分别是赞比亚与津巴布韦共有的卡里巴水库(Kariba)、 埃及的阿斯旺高坝(Aswan High Dam)、加纳的阿科松博水库(Akosombo)、莫桑比克的卡奥拉巴萨水库(Cahora Bassa)及科特迪瓦的科索水库(Kossou),这5座水库的总库容达5650亿m3,占非洲已建水库总库容的71%,其中卡里巴水库库容最大,达到1880亿m3。

近年,在各国政府、国际金融机构和私人投资者等多方投资渠道的联合推动下,非洲水能资源开发利用取得了快速发展。据世界银行统计,2004—2014年,在非洲地区水电行业总投资额达到360亿美元。通过对2004—2014年间非洲撒哈拉以南地区装机50MW以上的65个水电项目,已试运行、在建或规划中的大型水电项目的数据资料进行综合分析后,发现这10年间该地区新开发的水电装机容量已超过了2004年之前该地区已投产的水电总装机容量(19500MW)。大规模水电项目新增装机容量的75%集中在尼日利亚、刚果民主共和国、安哥拉和埃塞俄比亚等国家。特别是埃塞俄比亚在2004—2014年新开发了近10000MW的水电项目,2018年水电装机量 (3822MW)位列非洲之首,传统意义上的“非洲水塔”正逐步向“非洲电塔”转变。

2.中国扮演积极角色

据国际能源署统计,在2010年到2020期间,在撒哈拉以南的非洲地区,中国承建已完工的、在建的或规划建设的项目中有49%是水电项目(详见表1)。中国电力企业在非洲水电项目分布很广,遍布非洲地区的各个国家,其中非洲西部、东部、南部地区水电项目分布较为广泛,对非洲东部水电投资的新增容量最大,约为33.6亿W,占中国对该地区电力总投资的61.11%;其次是非洲西部,水电投资的规模约为19.80亿W,占比约为47.22%。

随着非洲水电开发的蓬勃发展,一批高坝大库不断涌现,坝高100 m及以上或装机100万kW及以上的已建和在建主要大坝35座,规划38座。如埃塞俄比亚2014年竣工的吉贝3级(Gibe III)水电站的碾压混凝土大坝坝高243 m,在建的复兴水电站(Grand Renaissance)同为碾压混凝土大坝坝高160 m,刚果(金)规划中的大因加水电站(Grand Inga),规划装机约4000万kW,建成后将成为世界上最大的水电站。

表1 2010—2020年中国电力企业在非承建水电项目

3.小水电技术方兴未艾

除了大型水电项目外,非洲目前还有许多在建、拟建或规划中的微型、小型及常规水电开发项目,分布在布隆迪、卢旺达、乌干达、赞比亚、喀麦隆、加纳、刚果(金)和埃塞俄比亚等国家。对于许多非洲国家的孤立区域来说,小型径流式水电站是一个可以快速提供电力的契机。此类小型水电站具有计划快、设计快、工期短和低成本需求等优势,可以解决非洲很多地区因为资金限制无法连接到输电网的问题,为偏远孤立乡镇提供稳定的电力来源。然而区别于大型水电站的建设,在小水电工程的计划、发展和施工等方面仍需要大量的技术支持,非洲本地技术人员的能力建设也亟须加强。值得一提的是,近年由中国政府和联合国开发计划署(UNDP)及联合国工业发展组织(UNIDO)合作成立的国际区域性组织亚太地区小水电研究培训中心等国际机构,通过援外培训、联合研究、技术转移和项目示范等多种途径,针对非洲小水电能源开发利用做出了大量基础性工作,有力推动了小水电技术应用的推广和非洲绿色可持续发展。

三、非洲水库大坝安全管理现状及存在的主要问题

非洲水能资源开发利用已进入快速发展通道,受制于特殊的工程历史背景、较低的社会经济发展程度、复杂的跨境河流合作等多方面因素制约,非洲大陆的水库工程建设存在先天不足、水库管理机构与制度不完善、维修养护经费不足、管理手段落后、缺乏定期评估与鉴定、应急管理能力低下、专业水库安全管理技术人才匮乏等多方面问题,大坝风险较高,溃坝事故时有发生,非洲水库大坝安全管理问题仍然突出。

稳定的政治环境仍然是保障非洲各国大坝安全管理工作的首要前提。例如刚果河上英加大坝(Inga)的电站总装机容量为1775MW,在20世纪90年代末期刚果爆发内战,导致大坝闲置失修,库区内产生大量淤泥,电站发电效率已不足30%。重新运转该电站,必须要疏浚水库和水轮机中的淤泥,开销高昂。2006年14台水轮机组中仅8台正常运转,但电站的发电量仍然超过刚果(金)整个国家的电力需求,电站将过剩的电力出口到津巴布韦、安哥拉以及其他一些南部非洲国家。

非洲水库管理较为薄弱。非洲大陆多年的战乱在制约各国经济社会发展的同时也严重影响了水利工程等基础设施的建设与管理工作。大多数国家以防洪、灌溉为主的水库工程由农业部门管理,缺乏专门的管理机构,甚至一些中小型水库尚处于无人管理状态。同时管理经费缺乏,工程老化失修,缺少国家级公共财政支持,运行管理经费严重不足,导致管理人员缺失,工程老化严重。

工程风险理念尚未形成。目前非洲处于水电能源开发与水库大坝工程建设的高峰期,大坝业主保证大坝安全的目标是通过管理保证大坝工程能够安全运用,实现设计效益,一般认为只要大坝工程各组成建筑物无明显问题,能够按设计运用,大坝安全管理的目标就可实现。然而,在现代风险管理和控制的框架下,大坝安全具有更广泛的内涵,风险管理是有效规避、降低或转移大坝风险,将风险控制在公众和政府可以接受的水平的重要途径。如何针对非洲重要水库大坝实际,构建完善的风险管理体系、制定行之有效的应急预案等程序文件等工作仍然是目前许多非洲水库大坝安全管理的短板。

四、中非水库大坝安全管理领域合作建议

近30年,中国的大坝安全状况和管理水平有了大幅度提高,积累了丰富的经验,逐步形成了具有中国特色的水库大坝安全管理理念。围绕非洲水库大坝安全管理存在的主要问题,中非大坝安全管理在管理机制构建、政策法规、除险加固、应急管理及人才培养等方面具有广阔的合作前景,具体对策建议如下:

1.尽快制定国家层面的中非大坝安全管理合作总体规划

2018年中非合作论坛《关于构建更加紧密的中非命运共同体的北京宣言》和《中非合作论坛—北京行动计划 (2019—2021年)》的发布和制定,为中非大坝安全管理合作提供了国家层面纲领性文件,奠定了坚实的政策基础。然而,非洲国家社会经济发展极不平衡,水电资源开发利用条件与水库大坝安全管理现状差异很大,有必要尽快组织收集调研非洲各国水资源、水利基础设施现状及各国中长期水利发展相关战略规划,开展针对各国水库大坝安全管理现状的专题调研,特别是深入梳理近年中非水电开发项目资料,摸清非洲主要国家水库大坝安全管理机构、政策、技术、人员现状与存在的问题,建立非洲水库大坝基础信息数据库,在此基础上编制出中非水库大坝安全管理合作的中长期规划。

2.逐步建立中非大坝安全合作长效合作机制

在“一带一路”、中非命运共同体建设的宏伟蓝图下,中非大坝安全管理合作是长期战略,而非权宜之计,需要逐步建立中非大坝安全管理领域长效合作机制。在中非政府、联合国、南南合作促进会、国际大坝委员会(ICOLD)等机构和组织的顶层推动下,密切加强与非洲各国保持交流与合作,通过签订合作谅解备忘录等多种形式,同时不断拓展交流渠道,注重对非洲国家高层访问与交流,进一步增加政治互信,加强顶层推动,为切实开展技术与项目合作奠定良好的基础。

3.全力探索中非大坝安全管理合作模式

中非水库大坝安全管理的合作尚处起步阶段,需要不断探索创新合作模式,开展多层次、多渠道、多形式的中非水库大坝安全管理合作与交流,积极推动中非政府、企业、科研机构、高校间的合作。以因地制宜、注重实效为基础,以水库大坝安全管理水平提升为导向,充分发挥中非水库大坝安全管理部门、研究机构与高校的主体作用,通过构建科研平台支撑、项目示范依托、人才培养保障等多种合作模式,全力推进中非大坝安全管理合作。

(1)平台支撑

中非联合研究中心的建立是开展中非大坝安全管理合作的有力支撑,《中非合作论坛—北京行动计划(2019—2021年)》中明确提出继续支持“中非联合研究中心”实施科教融合的具体措施。2017年5月,水利部农村电气化研究所与亚的斯亚贝巴科技大学合作成立了“非洲清洁能源及农村电气化技术转移及研究培训中心”,中国驻非盟使团陈宁参赞出席中心揭牌仪式,这是非洲建立的第一个水电领域开发联合研究中心。随着中非合作的逐步深入,有必要针对水库大坝安全管理实际需求建立更多类似的联合研究中心。

(2)项目引导

为更好地为非洲国家水库大坝管理设计提供对策建议,需要积极利用国内外各类基金项目途径,如南南合作援助基金、中非合作基金、援外项目基金、联合国开发计划署佩罗基金等,在合作谅解备忘录的框架下,结合非洲不同国家现状与需求,与非洲国家就大坝安全管理机构建设、政策法规编研、安全监测技术应用、安全评估与鉴定、应急处置与风险管理等核心内容开展广泛联合研究与项目示范。

(3)人才保障

专业技术人员匮乏是制约非洲水库大坝安全管理水平提升的一个重要因素,非洲水库大坝安全管理人才培养迫在眉睫。同时,举办援非培训是向非洲宣传真实的中国、体现国家软实力以及提升国际影响的重要载体,对于增强受援国自主发展能力,促进我国与非洲国家的友好合作具有战略意义。水利部农村电气化研究所自1983年以来已成功举办了104期水资源管理、水电开发、农村电气化、气候变化等相关主题的涉外培训项目,共培训了来自113个国家的2000多名学员,其中共有来自46个非洲国家的1086位水利、能源领域政府官员和技术人员,为非洲水电开发“软实力”提升作出了巨大贡献。未来,围绕水库大坝安全管理领域重点与热点问题,需要进一步加大援非培训力度。针对非洲政府官员、大坝业主、专业技术人员和高校教师等不同受众,定期举办安全管理政策法规类、安全监测技术应用类和风险管理与应急处置类的研修班和技能提高班,并视情况派出中方专家实地指导和开展有关培训和水库大坝示范工程的能力建设活动。

五、结 语

开展中非水库大坝安全管理合作是积极落实国家领导人对非承诺、全面履行中非基础设施、绿色发展和减贫惠民等中非合作计划的有效途径。在今后的中非水库大坝安全管理合作中,需要坚定不移地以中非合作论坛北京峰会等会议精神为指导,遵循“总体规划、顶层推动、平台支撑、项目引导、人才保障”的合作方针,进一步通过能力培训、交流互访、联合研究、技术转移、项目示范等合作模式,全面推动中非水库大坝安全管理的共同发展,实现合作共赢。

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