柬埔寨水力资源现状及水电规划方案分析
2022-06-24胡学东柳若琪柳林云
胡学东 柳若琪 柳林云
摘要:为解决柬埔寨电力供需矛盾,对柬埔寨国内整体区域进行需电预测及供需平衡计算,分析组成电网的各电源供需缺口,结合“统筹兼顾、综合利用,因地制宜、合理布局,生态优先、审慎开发”的水电规划原则,提出了水电规划布局初步方案,初拟在2035年前规划建设13座水电站,总装机1 631 MW。研究结果表明:柬埔寨水力资源开发潜力较大,需重点开发建设用户端较集中且可就近上网供电的大中型水电站,且应优先开发水力资源较丰富且具备调节能力的大中型骨干水电站。
关键词:水力资源; 电力发展规划; 水电规划; 柬埔寨
中图法分类号:TV212.1 文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.06.003
文章编号:1006 - 0081(2022)06 - 0012 - 07
0 引 言
柬埔寨河流众多,水资源丰富,境内水资源总量1 467亿m3,水力发电理论蕴藏量约为10 000 MW,水力发电资源在可再生发电资源中的占比较大,优势明显。自2007年以来,柬埔寨政府大力推动电力发展,采取多种措施鼓励水电站建设,截至2018年底,水电装机容量已达到该国发电总装机容量的60.8%。柬埔寨煤炭、石油和天然气资源较为短缺,水力资源占据极其重要的地位。
柬埔寨经济保持较快发展,用电量也随之保持强劲增长态势,电力市场需求增大,电源规划建设与电力供需的矛盾越来越突出。作为优质的可再生发电资源,水电将在柬埔寨未来的电力发展和经济发展中发挥巨大作用。
水电开发建设需从全局统筹考虑,以充分发挥水资源的多种功能和效益,前期的水电规划在水电站开发建设中起着重要的指导作用。目前柬埔寨水电规划相关的成果主要有《柬埔寨水力发电水资源审查和评估及重点工程鉴定》《柬埔寨水电开发总体规划研究最终报告》和《柬埔寨修订能源发展计划》,这3项规划研究成果主要从水电站具有的水能资源(部分考虑一定的经济分析),提出了各自规划的水电站数目和装机规模,对规划水平年的电力市场空间、用户端分布特点、电网规划布局和生態环境影响等因素缺乏综合研究分析。本文在这3项规划研究成果基础上,结合未来电力市场空间分析,利用“统筹兼顾、综合利用,因地制宜、合理布局,生态优先、审慎开发”的规划原则,提出2035水平年不同水电开发时序及合理的水电规划布局方案建议。
1 发电资源概况及特点
目前,柬埔寨可获取一次能源中的可再生发电资源主要有水力、太阳能、风能、生物质(烧桔杆或柴)、沼气等;不可再生发电资源主要有燃煤等。
(1) 水力资源。柬埔寨水系发育,境内水系总体分为湄公河水系和西南、东南独流入海水系。湄公河(Mekong)是柬埔寨最大的河流,在柬埔寨境内河段长约500 km,主要二级、三级河流约30条。柬埔寨水力发电理论蕴藏量的50%位于湄公河干流,30%位于湄公河支流的西公(Se Kong)河、桑(Se San)河、斯雷博河(Srepok)(这三条河以下简称“3S”)以及其支流,20%位于西南沿海地区的额勒赛(Stung Russey Chrum)河和斯登梅特尔克(Stung Me Toek)河等河流,其中小型(按小于10 MW计)水电站的理论蕴藏量合计约300 MW。
(2) 太阳能。柬埔寨至少有8 074 MW的太阳能利用潜力,太阳能项目尚处于起步阶段。
(3) 风能。柬埔寨国土面积中96.4%的区域风速小于6 m/s,仅0.2%的区域风速大于7 m/s,风速达到5 m/s的地区主要分布在洞里萨(Tonle Sap)湖南部、西南山区以及南部沿海地区。
(4) 煤炭。已探明位于上丁(Stung Treng)省蓬塔拉特(Phum Talat)的一处沉积,煤炭储量大约为700万t。
另外,柬埔寨石油、柴油等均高度依赖进口。生物质的潜在发电量约为700 MW。
以上分析结果表明:柬埔寨可用于较大规模发电的一次能源主要为水力和太阳能资源,但从电力系统安全角度出发,太阳能项目的开发必须依赖水电或火电的调节能力,因此柬埔寨用于发电资源的一次能源以水力资源为相对优先资源。
2 电力系统现状及发展规划
2.1 电力系统现状
柬埔寨有349个地区获得了安全可靠的电力供应,尚有10个地区未接入国家电网。截至2018年底,柬埔寨发电总装机容量2 187 MW,年发电量81.72亿kW·h。其中,水电装机容量1 329.7 MW,约占60.8%;燃煤火电装机容量551.2 MW,约占 25.2%;柴油/重燃料油发电厂的装机容量266.8 MW,约占12.2%;使用木材和其他生物燃料的发电厂装机容量29.3M W,约占 1.3%;太阳能电厂的发电装机容量10 MW,约占0.5%。2018年,柬埔寨全国供电量为97.39亿kW·h,同比增长20.6%,其中,国内发电占该国供电量的84%,其余从泰国(约占11.1%)、越南(约占4.2%)、老挝(约占0.7%)等国家进口,合计占16%。
截至2018年底,柬埔寨境内已建的水电站共有9座,总装机容量1 330.8 MW,年发电量47.41亿kW·h,平均装机年利用小时数约3 560 h,已开发建设的水电站装机约占全国水力发电潜能的13.3%。9座电站中两座装机较小的腊塔纳基里和蒙多基里电站,合计2.7 MW,其余7座较大水电站(均为中国建设),分别为基里隆Ⅰ级、Ⅲ级(Kirirom I、Kirirom III),甘再(Kamchay)、达岱(Stung Tatay)、斯登沃代(Stung Atay)、额勒赛下游(Lower Stung Russei Chrum)、桑河二级(Lower Se San Ⅱ)等水电站[1]。将于近期开发建设的水电站有2座,总装机容量198 MW,分别是梁河Ⅰ级(Prek LiangⅠ)和清阿林(Stung Chay Areng)水电站。
截至2018年底,柬埔寨尚未建立起全国双回路电网,国内供电系统电压等级有22,115 kV和230 kV。在跨境电网连接方面,南部连接越南,从越南进口的电压为22 kV和230 kV;西部经暹粒(Siem Reap)省与泰国连接,从泰国进口的电压22 kV;北部经上丁省与老挝连接,从老挝到柏威夏(Preah Vihear)的进口电压为22 kV,2017年升级至115 kV。柬埔寨电网线路现状及规划示意见图1。
2.2 电力发展规划
2013年9月柬埔寨政府发布了《四角战略第三阶段政策》,确定了今后5 a四大优先发展领域,其中第二领域即是继续投资基础设施和建设商业协调机制,加大能源开发力度,推动互联互通;在柬埔寨政府制定的《2015~2025工业发展计划》主要目标中,2018年前优先实施4个行动计划,其第一项计划即是降低工商业电力价格。具体体现在柬埔寨政府正制定的电力中期规划中,通过建设大型火电及天然气厂实现能源供应多元化,减少对石油的依赖性,降低发电成本,计划开发所有具备潜力的水电站。同时,该电力规划计划在全国范围内建设三大主电网(分别为北部、南部和西部区域),以降低供电成本,完成“2020年将电力覆盖到全国,2030年使全国70%的家庭有电用”的目标。
电网扩张具体目标按照《柬埔寨修订能源发展计划》(草案,2014年10月)中的规划,2030年前,柬埔寨国家115 kV电网各省联通,最终至全国联网联通;大型输变电系统规划北部区域超过230 kV(如500 kV)电网的电力输送建设,规划南部500 kV送电金边的电网输送[2]。
3 电力资源存在问题与发展潜力
自20世纪80年代柬埔寨建成基里隆I 级水电站以来,电力生产快速发展,电力建设已具备一定规模,电力供应由极度缺电向基本满足的情况转变。受该国自然资源限制,未来可转换的发电资源将仍以水力资源为优。其国家电力规划在未来数年亦将水电作为全国电力的支撑。分析2018年柬埔寨电力装机结构表明:电力来源以水电为主,目前已开发水电仅占该国水力资源技术可开发装机的13.3%,水力资源开发率仍较低,水电开发潜力較大[3]。
目前柬埔寨电网中水电大多为无调节性能的径流式水电站,旱季水电装机容量平均约占水电总装机容量的54%,其中达岱水电站仅约为30%,造成旱季缺电、雨季弃水,导致电网调度能力弱,稳定性差;同时因电网规划及建设滞后,电网容量与较大电力装机的缺口较大,电源端与负荷端不匹配,如金边负荷估算已占全网的50%以上,但容量却较小限制了供电,局部电力富余与部分地区严重缺电并存的局面。
因此,柬埔寨的电力发展应优先开发水力发电这一清洁能源,并对具有调节能力的水电站先期重点开发,完善对电网的覆盖以及供电的可达性与可靠性,以期因地制宜的利用该国资源特色,发展水力资源,开发能提供较高电能质量的水电站,提高电网供电的稳定性,缩小雨、旱季丰枯季供电差,并为未来新能源入网提供较大调节能力进行储备。
4 电力需求预测及供需分析
4.1 经济及发展预测
根据柬埔寨《国家战略发展规划2019~2023》,柬埔寨经济以平均7.1%的速度增长(2018年数据为估算),2015年该国实现了从低收入国家向中低收入国家转型的历史蓝图,2017年人均GDP约为1 429美元[4]。该战略规划对柬埔寨国民经济和社会发展提出了中长期布局和远景目标,2018~2023年经济增长预测见表1。
4.2 电力需求预测
柬埔寨矿产与能源部(MME)负责柬埔寨的能源需求预测,通常是结合国内近几年社会经济发展状况,对国际合作项目做出的需求预测进行一定的修正。
在2008年1月世界银行对柬埔寨电力需求预测结果基础上,2014年10月,柬埔寨MME通过《柬埔寨修订能源发展计划》对2030年水平年的电力需求按“低”“基本”“高”3个水平进行了预测,增长率分别为 6%,7%和8%。
综合分析经济增长及上述电力需求预测成果,参考世界相似经济发展水平的国家以及周边国家的经济发展对电力需求的增长预测,在2030年预测值基础上,对柬埔寨规划水平年2035年的电力需求按以上3个水平预测,其电力需求值分别为3 356,4 175 MW和5 080 MW。考虑电力需求预测基础较差、影响电力需求的不确定因素较多,电力规划将3个水平的负荷预测均纳入考量范畴。
4.3 供需平衡分析及供电方向
规划基准年(2018年)柬埔寨发电总装机容量2 187 MW,目前在建电源工程包括2座水电站(合计装机容量198 MW)以及西哈努克市在建的1座燃煤火电站(合计装机容量135 MW),新增发电装机容量共计333 MW。到规划水平年(2035年),按前述3个水平的电力需求预测,柬埔寨电力供应缺口分别为836,1 655 MW和2 560 MW。
5 水电规划及布局
5.1 历史规划成果
(1) 1995年6月,在《柬埔寨水力发电水资源审查和评估及重点工程鉴定》(以下简称“CPEC”)中,研究了柬埔寨25条河流(含湄公河干流柬埔寨境内上游)的63座有水力发电潜能的水电站,其中单站装机容量不小于10 MW的32座,小于10 MW的31座[5]。
(2) 2009年1月,在《柬埔寨水电开发总体规划研究-最终报告》(以下简称《总体研究最终报告》)中,除上述32座装机容量不小于10 MW电站外,又考虑新增西公(Lower Sekong)河电站(装机容量190 MW),因当年基里隆Ⅲ、甘再、斯登沃代和额勒赛下游等4座电站已签订项目实施合同,故主要研究对象为29座水电站[6]。该研究报告优先推荐斯雷博河下游Ⅱ(Lower Srepok Ⅱ)、桑河Ⅱ、梁河Ⅰ、梁河Ⅱ(Prek Liang Ⅱ)、额勒赛中游(Middle Stung Russei Chrum)、斯登梅特尔克Ⅱ(Stung Metoek Ⅱ)、斯登梅特尔克Ⅲ(Stung Metoek Ⅲ)、波戈(Pogo)等水电站。
(3) 在《柬埔寨修訂能源发展计划》报告中,对2030年的电力需求预测进行了修正,提出了电网扩张规划;同时提出为满足本国电力需求,优先开发装机较大的水电站,参与电力供需分析的21座较大装机的水电站均从CPEC规划成果中选取(装机不小于10 MW的32座),由于已建6座、在建3座,则该规划报告拟建的水电站有12座,其中含湄公河干流2座,斯雷博河1座。
以上历史阶段水电站规划成果详见表2。
5.2 规划思路及原则
(1) 统筹兼顾,综合利用。统筹考虑干支流、上中下游梯级的作用和地位,合理确定适应经济社会发展的开发顺序,重视水电开发且兼顾多重开发任务,充分发挥水资源综合利用功能和效益,满足经济社会发展各方面的需求。
(2)因地制宜,合理布局。针对国家水力资源及用户端需求的分布特点,结合已建电网及规划布局,因地制宜重点开发建设用户端较集中及可就近上网供电的大中型电站,实现对南部(金边周围)、西南部片区全覆盖,增加水电站对电力的供应能力;优先开发水力资源较丰富河流(如桑河、斯雷博河、西公河),加快建设具有调节能力的大中型骨干水电站,完成北电南送、北电西送的电力调配平衡;重点结合国情、因地制宜地开发小微型水电工程,以满足偏远山区的用电需求。
(3) 生态优先,审慎开发。结合国家对生态环境影响的新形势要求,水力资源开发把生态优先摆在首位,高度重视水库淹没及生态环境保护,正确处理保护与开发的关系,确保生态流量下泄,对因环境影响问题争议较大的工程,审慎论证其是否适宜开发。
5.3 规划方案拟定
结合上述历史水电站规划成果,以2035年规划水平年进行供需平衡分析,本次规划拟建水电站大致分为以下两类。
(1) 《柬埔寨修订能源发展计划》规划拟建的12座水电站中,位于湄公河干流的上丁(900~980 MW)和松博(2 600~3 600 MW)2座水电站,因环境影响等问题争议较大,暂不列为优先工程(但应加强生态环境影响和应对措施的研究,进一步优化设计方案,必要时可作为规划后期的备选电站);其余10座水电站规模适中、经济性较好,作为规划方案的“第一梯队”优先考虑,装机容量共计1 121 MW。
(2) CPEC规划装机容量大于10 MW的32座水电站中,除已建9座、MME规划拟建的12座外,剩余的11座水电站中,装机容量大于100 MW的有3座,分别为戈公(Koh Kong)省斯登梅特尔克Ⅰ级(Stung MetoekⅠ)电站(175 MW)及斯登梅特尔克Ⅱ级电站(210 MW),额勒赛中游电站(125 MW);装机容量20~60 MW的水电站3座;其余均在20 MW以下,装机容量共计约160 MW。此11座水电站总装机约670 MW,可作为备选电站。
5.4 规划方案选择
(1) 考虑2035年低水平负荷情况下,电力需求预测为3 356 MW,考虑已在建水火电装机后,电力供应缺口在836 MW;在不新增火电等其他电源的条件下,规划新增“第一梯队”的10座水电站(装机容量共计1 121 MW)即能基本满足用电需求。
(2) 考虑2035年基本水平负荷情况下,预测电力需求为4 175 MW,考虑已在建水电站和火电站后,电力供应缺口在1 655 MW以上,仅按低水平负荷规划新增的“第一梯队”10座水电站装机不能满足负荷需求;若按电网中非水电电源装机比例30%考虑,2035年需新增水电装机1 395 MW,在考虑“第一梯队”10座电站的基础上,仍需规划新增274 MW以上的水电装机容量。可从备选电站中选择斯登梅特尔克Ⅰ级及Ⅱ级水电站(环境影响和制约因素较小,经济指标相对较好),共装机385 MW。
(3) 考虑预计2035年高水平负荷情况下,预测电力需求为5 080 MW,考虑已在建水火电后,电力供应缺口在2 560 MW以上;若按其他非水电电源装机容量占30%考虑,至少仍需新增水电装机2 029 MW。在考虑“第一梯队”10座电站的基础上,至少需增加908 MW以上的水电装机。由于剩余备选的11座水电站总装机容量仅670 MW,因此,对于高水平负荷方案,还需增加电网中非水电电源的装机比例。经测算,若2035年非水电电源的装机比例维持现状水平即38%,则需新增水电装机1 622 MW以上,考虑“第一梯队”10座电站,加上斯登梅特尔克河Ⅰ级、Ⅱ级水电站(385 MW)和额勒赛河中游梯级电站(125 MW)后,即新增13座水电站总装机1 631 MW,同时考虑电网内其他非水电电源装机的调蓄作用,可基本满足负荷需求;若将2035年非水电电源的装机比例降至30%,或其他备选电站开发成本过高,则应考虑开发湄公河干流的上丁或松博水电站。
5.5 规划布局建议方案
按照国家水力资源分布及供电需求特点,以满足电力负荷高水平方案为目标(非水电电源装机占比维持现状水平38%),推荐2035年前规划13座水电站总装机容量1 631 MW,规划电站简要指标见表3,水电站规划布局见图2。
6 结论与建议
6.1 结 论
(1) 柬埔寨国家可用于发电的一次能源主要集中在水力资源和太阳能,风能、煤炭、石油及天然气等其他资源较为缺乏;现状水力资源开发率较低,水电站开发潜力仍有较大空间;为满足对国家高速扩张的经济发展支撑,解决该国电力需求较快的上涨态势,需大力开发建设水电站。
(2) 针对国家水力资源及用户端需求的分布特点,结合已建电网及规划布局,因地制宜重点开发建设用户端较集中及可就近上网供电的大中型电站,如洞里萨湖流域群,西南诸河流域群中靠近马德望(Battambang)和菩萨(Pursat)省,金边(Phnom Penh)和西哈努克(Sihanouk Ville)市等负荷中心的梯级水电站;同时优先开发水力资源较丰富且具备调节能力的大中型骨干水电站,如3S流域群的梯级水电站;配合输电线路电网的双回路和环网的加快建设,实现国家电网对北部、西部片区覆盖,增加水电站对电力的供应能力。
6.2 建 議
(1) 目前柬埔寨境内水力资源理论蕴藏量、技术和经济可开发量均缺乏广泛的实地调查和系统科学的分类计算,水文资料较为缺乏,已存在的水力发电规划成果仍具有较大修订空间。为此,应尽快、尽早开展国家水力资源普查及系统的水力发电规划。
(2) 统筹考虑干支流、上下游梯级的作用和地位,合理确定水力发电工程的水资源综合利用任务和开发时序,规划龙头调节水库以提高水资源利用率。
(3) 逐步建立梯级统一调度管理机构,开展水库联合调度工作和综合调度管理,协调发电与其他部门的协作机制;以水电带动电网建设,推进柬埔寨电网尽早形成,有效解决电源端与负荷端不匹配和大部缺电与局部电力富余对立问题,保证水电站电力的高效供应。
(4) 在电力发展中长期规划中,适当考虑抽水蓄能电站的选址规划,可为太阳能并网发电和柬埔寨大电网形成及局域网的供电稳定提供必要储备。
参考文献:
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[6] Japan International Cooperation Agency. The Master Plan Study of Hydropower Development in Cambodia Final Report[R]. Japan:Japan International Cooperation Agency,2009.
Status quo of Cambodia's hydropower resources and analysis
of its hydropower planning
HU Xuedong1, LIU Ruoqi2, LIU Linyun1
(1. Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co., Ltd., Wuhan 430010,China; 2. Northridge Branch, California State University, Northridge 91325, USA)
Abstract: In order to solve the contradiction between power supply and demand in Cambodia, prediction and supply-demand analysis of Cambodia's domestic power generation resources were conducted to analyze the supply-demand gap of various power sources in the national power gird for meeting the national energy resources strategy. Based on the hydropower development principle of“overall planning, comprehensive utilization, taking measures accoding to local condition, rational layout, ecology priority, prudent development”, the initial plan to build 13 hydropower stations with a total installed capacity of 1 631 MW before 2035 was put forward. The analysis results showed that the development potential of hydropower resources in Cambodia is large, so it is necessary to focus on developing and constructing large or medium-sized hydropower stations nearby users and grid for power supply, and priority should be given to the development of large or medium-sized backbone hydropower stations with abundant hydropower resource and regulation performance.
Key words: hydropower resources; power development planning; hydropower planning; Cambodia