刚果河流域水电开发研究及建议

周立志

摘要：非洲水电资源丰富，约占全球总储量的10%。刚果河水电开发潜力位居非洲之首，地理和水文条件优越，具备通过建设大型及特大型水电站进行水电开发的天然优势，是非洲水电开发的重点流域。已规划的大英加水电项目装机容量高达4 400万kW，年利用小时数在7 000 h以上，发电规模有望满足非洲70%的用电需求，是该流域水电开发的重点项目。基于大量数据与资料，对刚果河流域水电资源分布特征、开发现状及发展规划进行了研究。重点介绍了大英加项目设计规划、项目进展和外送方案等，并提出了有关建议，以期为中国企业开拓刚果河流域水电市场及相关研究提供参考。

关键词：水电开发;电力外送;发展规划;大英加水电项目;刚果河流域;非洲

中图法分类号：TV213文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.04.001

文章编号：1006 - 0081（2021）04 - 0008 - 06

刚果河水电开发潜力位居非洲首位，流域内技术可开发装机容量超过1亿kW[1]，尤其下游河段，落差集中，流量巨大，是全球水能资源最富集的地区之一，特别适宜梯级开发大型及超大型水电项目。已规划的大英加（Grand Inga）水电项目装机容量高达4 400万kW，年利用小时数在7 000 h以上。若项目建成，将成为世界第一大水电工程，发电规模有望满足非洲70%的用电需求[2]。

近年来，在“一带一路”倡议的推动下，大批中国企业赴非投资开发水电项目，刚果河流域成为主要目的地。随着中国企业的深入，国内有关学者对刚果河流域水电开发也进行了一些研究。倪煜等[3]从消纳空间和比较优势两方面分析了英加水电项目的潜在市场，并结合电源开发进度提出了输电方案。吕晓腾等[4]、蒋庆国[5]和李庆铁等[6]分别聚焦布桑加和宗戈Ⅱ期水电站，对项目工程设计和施工方案进行了研究。总体而言，国内对刚果河流域水电开发和利用的研究还比较少，已有研究大多是针对具体水电项目，其他则是对国外相关文献进行翻译[7-9]，缺乏对整个流域系统的研究。

本文基于大量数据与资料，对刚果河流域水电资源分布特征、开发现状及发展规划进行了研究，重点介绍了大英加项目设计规划、项目进展和水电外送等，并提出了有关建议，以期为中国企业开拓刚果河流域水电市场及进行相关研究提供参考。

1 刚果河流域概况

刚果（Congo）河是世界上水量第二大的河流（仅次于亚马孙河），全长约4 700 km，流域面积370万km2。刚果河有60%在刚果（金）境内，其余分布于刚果（布）、喀麦隆和赞比亚等国。

由于两次经过赤道，刚果河干流两侧全年雨、旱两季交替，且流域多为雨林，年平均降水量在1 800～2 000 mm之间，保证了河水常年流量丰沛。干流最大水深达150 m，落差约280 m，水流湍急且变化很有规律，非常利于水电开发。河口年平均流量41 000 m3/s[10]，最大流量达80 000 m3/s，居非洲首位。

刚果河上游河段起始于谦比西（Chambeshi）河，直至基桑加尼（Kisangani），全长约2 200 km。后折向西南方向，到达刚果（金）首都金沙萨（Kinshasa），构成中游河段，长约1 700 km。出金沙萨后，刚果河进入下游河段直至流入大西洋。该河段相对较短，仅有360 km，但落差达280 m，水利资源极为集中。刚果河流域水系如图1所示。

2 流域开发现状及规划

2.1 开发现状

经估算，刚果河流域可开发水电潜能为2.5万亿kW·h/a，其中52%集中于干流[11]。由于缺乏资金投入和技术支持，流域内水电资源一直未得到大规模开发和利用。目前流域内共建约40个规模不等的水电站，主要分布在剛果（金）、喀麦隆和刚果（布）3国。已建成的重点水电项目包括英加1期（Inga Ⅰ）、英加2期（Inga Ⅱ）和英布鲁（Imboulou）水电站等。已建水电项目总装机容量仅约300万kW，其中94%集中在刚果（金）境内。流域内重点已建水电项目详情如表1所示。

2.2 已建重点水电项目

英加1期水电站于1968年5月开工建设，1972年投运。电站备有6台发电机组（1台备用），单机容量为5.85万kW，总装机容量35万kW，年发电量24亿kW·h。英加1期水电站是地面式电站，混流式水轮发电机正常水头50 m，引用流量140 m3/s，转速136 r/min。水电站尾水渠长1 230 m，流量780 m3/s。

英加2期水电站于1973年初开工建设，1981年建成并投运，共有8台发电机组（1台备用），单机容量为17.8万kW，装机总容量142.4万kW，保证出力1 100 MW，年发电量96亿kW·h。英加2期水电站是地面封闭式电站，配备的混流式水轮机正常水头56.20 m，最大水头62.50 m，引用流量315 m3/s，额定容量16.2万kW，最大容量17.8万kW。水电站的引水坝为混凝土支墩坝，坝长176 m，坝高34 m，最高库水位156.3 m。

英布鲁水电站位于刚果（布）境内的莱菲尼（Léfini）河上。水电站装机容量12万kW（4×30 MW），年发电量8.76亿kW·h。水电站大坝最高32.5 m，总长580 m，其中重力坝长310 m，土坝长270 m，库容5.84亿m3，溢洪道容量1 200 m3/s。2005年开工建设，2011年5月竣工投产。

2.3 发展规划

刚果河源头及上游河段比降和流量相对较小，不利于水电开发。中游河段河道宽阔，坡度平缓，两岸城镇和农田密布，虽具有一定开发规模，但淹没面积较大，因此整体开发条件不佳。

下游河段具备水电开发的天然优势。①距离短，河道窄，部分河段深度达24 m，地质条件稳定;②瀑布和跌水集中，落差大，河道局部比降超过4‰，水能富集;③河段年内径流差异较小，月均流量和年均流量之比在0.7～1.5之间，水能利用效率较高。目前下游河段已规划有皮奥卡（Pioka）、大英加和马塔迪（Matadi）3座大型水电站[12]，如图2所示。除干流外，卢阿拉巴（Lualaba）河、开赛（Kasai）河、乌班吉（Qubangui）河和桑加（Sangha）河等主要支流水能资源也很丰富，具备良好的水电开发条件。已规划重点水电项目详情如表2所示。

除此之外，在刚果（金）和刚果（布）境内各支流也规划有几十个小型水电项目，总装机容量超1 000万kW。

3 大英加水电项目

3.1 项目规划

早在20世纪初，刚果（金）的比利时殖民者就开始研究在英加地区开发水电的可能性[13]。自英加1期和英加2期水电项目投运后，由于国内局势持续动荡和缺乏建设资金，英加地区水电开发几乎停滞，已建成的两期工程及配套线路因为缺乏维护而无法满功率运行[14]。

通过可行性研究发现，大英加水电项目选址于英加1期和2期项目下游10 km处。项目采用截弯引水的开发方式，利用邦迪峡谷（Bundi Valley）独特地形，上游开渠引水，下游筑坝发电。工程主体由大坝、溢洪道和引水发电建筑物组成，大坝包括主坝、邦迪大坝和多段副坝。项目开发方案如图3所示。

大英加项目分期开发情况如图4所示，由于开发规模大，投资金额高，建设周期长，项目将分7期开发，累计新建6座水电站。为加快开发进度，项目设计方案允许各期独立开发。首期英加3（Inga Ⅲ）项目将根据运行水头不同分为低坝和高坝两期开发，英加3～8项目装机容量分别为480万kW（低坝）/779.2万kW（高坝）、718.2万、697.0万、668.4 万、670.6 万、674.7万kW。

据估算，大英加项目将耗资至少800亿美元[15]，首期英加3项目低坝方案建设成本预计为85亿美元，包括引水渠与大坝26亿美元、水电站36亿美元、刚果（金）境内输变电工程23亿美元。项目拟采用BOT模式开发，特许经营人由刚果（金）政府通过公开招标方式遴选，负责项目设计、融资、建设、运营和维护，特许经营期30 a。

3.2 项目进展

2011年，刚果（金）政府委托美国AECOM公司和法国电力公司（EDF）联合开展项目可行性研究及环境影响评估等工作。

2013年10月，南非与刚果（金）两国政府签署协定，南非引进了英加3项目250万kW电力。同年11月，刚果（金）政府通过立法允许第三方管理所有或部分国家电力生产设施以及传输网、配电网等配套设施。该法案为外资进入电力设施建设领域提供了法律依据。

2015年，刚果（金）政府设立大英加开发促进署（ADPI），负责项目开发。同年启动项目招标，由中国三峡集团、国家电网公司和中国水电等组成的中方联合体，和由西班牙ACS公司和AEE公司等组成的西班牙联合体入围短名单。

2018年10月，由中方联营体、西班牙联营体与刚果（金）政府签订了英加3项目独家开发协议。同年，几内亚政府表示有意购买大英加项目电力。

2020年8月7日，中西方联营体正式签署综合联营体协议。据悉，联营体目前正在研究英加3项目1 100万kW设计方案，以进一步降低发电成本。

3.3 电力外送

电力消纳是大英加项目开发面临的最主要问题。由于刚果（金）、刚果（布）等流经国电力消纳能力有限，因此势必要将大部分电能跨国和跨区外送。根据非洲各区域发展定位、电力平衡情况及各国消纳需求，西部非洲、南部非洲和北部非洲将是项目潜在电力消纳市场。南部非洲包括南非、赞比亚和安哥拉，以南非为主;西部非洲包括尼日利亚、几内亚和加纳，以尼日利亚为主;北部非洲包括埃及、摩洛哥和阿尔及利亚，以埃及为主。已规划外送方案如图5所示。

3.3.1南部非洲（以南非为主）

送往南非的输电线路包含西部通道和东部通道两个方案，4条备选输电线路。西部通道连接安哥拉、纳米比亚、博茨瓦纳和南非等国，落点为南非伽马（Gamma）变电站，西部通道方案1输电距离约3 500 km，西部通道方案2约3 700 km;东部通道连接安哥拉、赞比亚、津巴布韦和南非等国，落地为南非维特科普（Witkop）变电站，东部通道方案1输电距离约3 100 km，东部通道方案2约3 700 km。

3.3.2西部非洲（以尼日利亚为主）

该通道连接刚果（布）、加蓬、尼日利亚等国。备选输电线路共有两条：①一条至卡拉巴尔（Calabar），输电距离1 700 km（备选方案1）;②另一条至马库尔迪（Makurdi），输电距离2 000 km（备选方案2）。

3.3.3 北部非洲（以埃及为主）

该通道方案横穿刚果（金）内陆，从北部边境进入中非、南北苏丹，到达埃及。备选输电线路共有两条：①一条通往开罗东部，输电距离约5 700 km（备选方案1）;②另一条通往开罗西部，输电距离约5 400 km（备选方案2）。

随着特高压交、直流输电技术的不断进步，远距离、大容量输电已不再是困扰清洁能源大范围配置的技术障碍。近年来中国大力发展特高压直流输电技术，已全面掌握±800 kV和±1 100 kV特高压直流技术[16]。目前正在研发输电容量达2 000万kW，输电距离可达6 000 km以上的±1 500 kV特高压直流技术[17]。在这一大背景下，大英加水电的开发利用也遇到了新的契机。

考虑到输电线路建设经济性，可行方案是通过高压直流输电线路将电能直接输送至尼日利亚、南非和埃及等区域负荷中心，再通过高压交流输电线路或区域电网将电能从区域负荷中心输送至周边国家和地区。

4 建 议

现阶段，统筹规划、建设资金和电能消纳是制约刚果河流域水电开发的3个主要问题。首先，刚果河流经国家众多，支流密布，需要平衡上下游及外送线路途径国利益，制定合理和满足各方需求的开发规划。其次，水電站和输电线路建设前期需要大量资金投入，流域国家需要优化营商环境，建立可持续的商业模式，吸引国际投资者和开发商参与项目。再次，与各国展开协商，落实购电意向对项目开发尤为关键，也是项目落地的前提条件。为此建议如下。

（1）委托国际和区域专业机构制定更加详细的全流域水电开发规划，并与西非电力联盟、南非电力联盟、马格里布电力联盟等区域组织合作，利用现有网架，制定在技术和经济性方面更加优化的电力外送方案。

（2）持续改善流域各国投资环境，通过减少税收、加强法律保障等切实可行的优惠政策，吸引国际投资者和开发商参与项目开发，建立即确保投资者合理收益，同时又不影响项目经济性的可持续商业开发模式，促进已规划项目早日落地。

（3）尽快建立项目相关国家政府间沟通机制，协调各方诉求，增强开发共识，为项目开发创造有利条件。利用非盟（AU）和南部非洲发展共同体（SADC）、西非经济共同体（ECOWAS）等区域组织协调各国电力需求，尽快落实购电意向。加强与有关冶金、矿业及铝业公司的产业合作，吸纳“电矿冶工贸”的商业逻辑，不断拓宽电能消纳途径。

（4）与非政府组织在透明、公正的环境下共同开展环评、社评合作。加强与非洲各国电力机构、区域电力联盟和行业组织的沟通和联系，增强各界对大型水电项目开发的理解，做好项目所在地环境保护，促进产业发展的同时增加就业、改善民生。

5 结 语

近年来，中国企业积极参与刚果河流域水电项目开发并取得积极成果，有效解决了当地的电力短缺问题。加快刚果河流域水电开发，不但能够满足流域内各国电力需求，将资源优势转化为经济优势，而且还能够惠及非洲其他地区，将有效解决南部、西部和北部非洲各国面临的电力短缺问题，对促进非洲社会经济发展具有重要意义。

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（编辑：江 文）

Research and suggestions on hydropower development in Congo River Basin

ZHOU Lizhi

（State Grid African Representative Office， Johannesburg  2146， South Africa）

Abstract： Africa is rich in hydropower resources， accounting for about 10% of the world's total reserves. The potential of the Congo River ranks first among the four major river basins in Africa. It has superior geographical and hydrological conditions and has the natural advantages of hydropower development through the construction of large and super large hydropower stations.The Congo River is a key river basin for hydropower development in Africa. The planned installed capacity of the Grand Inga hydropower project is as high as 44000 MW， and the annual utilization hours are more than 7000. The scale of power generation is expected to meet 70% of Africa's electricity demand. It is a key project for hydropower development in the basin. Based on a large amount of data and information， the distribution characteristics of hydropower resources in the Congo River Basin， the status quo of hydropower development and development plans have been studied. In order to help Chinese companies to explore the hydropower market in the Congo River Basin and provide reference for related research， the design and planning， project progress and power delivery plan of the Grand Inga project was introduced， relevant suggestions were put forward as well.

Key words： hydroelectric development;power transmission;development planning;Grand Inga hydropower project; Congo River Basin; Africa