用3年告别缺电、将发电能力提升45%,埃及是如何做到的

澎湃新闻记者 杨漾 李跃群 实习生 陈凌瑶

2017-07-23 21:23 来源:澎湃新闻

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埃及是北非第一人口大国,GDP总量位居地区第一,但落后的电力基础设施,常年的拉闸限电,困扰着整个埃及的经济,以及埃及人的家庭生活。
缺电的主要原因,正是膨胀的人口。埃及人口在2016年突破了9000万大关,与中国的第二人口大省——山东大致相当。在过去的一百多年里,埃及人口增长了十多倍,统计显示:埃及15岁以下人口约占总人口的40%,2050年人口将达到1.14亿。快速增长的人口,意味着埃及未来每年用电需求将大致以4%的速度增长。对于这个位于沙漠中,石油资源又不丰富的国家来说,电从哪来,是个棘手的问题。
埃及政府的思路是:引入国际最先进的发电设备,结合本国和进口的天然气资源,大力发展环保、清洁的天然气发电。
接下来的事情,令人瞠目结舌:2015年6月3日,埃及政府宣布和跨国电气巨头西门子达成价值80亿欧元(折合619亿人民币,1欧元=7.74人民币)的能源大单——引进以24台H级燃气轮机为主体的发电项目,总计14.4GW的装机容量(1GW=1000MW,1MW=1000KW)。这意味着在接下来的三年时间内,埃及的装机容量将在现有基础上增加45%,一举扭转电力紧缺的窘境。
埃及政府和西门子达成的是基于H级燃气轮机的EPC+融资解决方案,其本地合作伙伴为工程和建筑承包商Orascom Construction以及电力公司Elsewedy。
该能源项目包括24台H级燃气轮机、12台蒸汽轮机和36台发电机。这些电力装置用于3个新建电厂,分别是贝尼苏韦夫电厂、布如勒斯电厂和新首都电厂。建成后,这三个电厂将成为全球最大的电厂,并能满足埃及4500万人的用电需求,这大致相当于整个浙江省的人口。
超前的设备
H级燃气轮机是目前全球效率最高的燃气轮机,联合循环效率可超61%。作为参照,目前全球最先进的百万千瓦超超临界煤电机组的额定工况的净效率也不超过47%。高效的设备,造价自然不菲。
燃气轮机的优势在于阶梯利用。可查资料显示,作为内燃机的一种,燃气轮机的本质上是一种通过燃料(主要为天然气)与空气燃烧产生出气体推动叶片做功的机械,按照燃烧室温度目前分为E级,F级和最先进的H级。它的工作原理其实很简单,具体情况如下图显示,燃气轮机从左到右可以分为三个部分:压气机(蓝色)、燃烧室(红色)、透平(黄色)。
燃气轮机示意图
压气机将空气吸入到燃气轮机的内部并进行压缩。之后天然气会和压缩过的空气进行混合并燃烧,产生出的高温高压气体就会推动透平叶片转动,一部分动力会用于带动发电机发电,另一部分动力则会负责带动压气机转动。
H级燃气轮机是一个庞然大物。可查资料显示,其重390吨,相当于一架加满油的空客A380,长13.1米,宽4.9米,高4.9米。功率为400MW,相当于10架空客A380引擎功率的总和,或者1300辆保时捷911。
H级燃气轮机
对埃及而言,大力提升天然气发电的比重,也符合该国的资源禀赋特征——天然气储量丰富。
在西门子总部所在地德国,位于莱茵河畔的杜塞尔杜夫的联合循环电厂也安装了一台同型号的燃机。最新数据显示,全球范围内,西门子大概卖出了80台H型燃机。埃及的24台大订单占到了西门子H型燃气订单总量的30%,是西门子有史以来的最大订单。
最顶级的设备,最先进的电厂,很酷很超前,但与埃及的现状显得有些格格不入。埃及目前还只是传统农业国,农村人口占全国总人口的55%。工业以纺织和食品加工等轻工业为主,工业仅占国内生产总值的16%。
在这个国家,最有气势的建筑,居然还是修建于四千多年前的金字塔。浑厚、庞大、工整,矗立在沙漠中,在几公里开外近几十年搭建的低矮、拥挤、简陋的居民区的衬托下,高高的金字塔宛如天外来客。
即使是埃及的首都、大名鼎鼎的开罗,也显露着破旧与混乱。鲜有横平竖直的道路,街道纹理大多细密、歪斜,汽车像鱼群一样裹挟成车流奔涌向前,左突右冲。城市的主基调是土黄色,建筑物外墙斑驳,年久失修,黄色、红色的土砖直接暴露在外。几乎所有的民房屋顶都密密麻麻竖着铁锈斑斑的卫星接收盘,像向日葵一样,齐刷刷仰头指向太空,迫不及待地接受着外界的电波。
于是,一个先有鸡还是先有蛋的问题产生了。缺乏能源,埃及的工业受限,经济无法提升,人均GDP仅三千多美元;经济得不到提升,则无力投资基础设施,能源的瓶颈无法打破。雪上加霜的是,埃及政府还缺乏获得国际贷款的能力。
贫穷和巨大的基建市场,仿佛是硬币的两面,怎么打破这一矛盾?最终,靠的是德国的国家信用背书。为了支持德国历史上的这一超级大单,一项由德国政府支持的贷款合同得以达成。项目获得了来自全球30多个银行的资金支持。贷款由德国出口信贷机构“Euler Hermes”和意大利出口信贷机构“SACE”作为代表,旨在解决经济上的阻碍。
36个月:3个世界级电厂平地而起
埃及的面积有一百多万平方公里,接近中国的九分之一,比黑龙江、吉林、辽宁三省加起来还要大。但埃及95%的面积都是沙漠,人口和城市分布在一个狭长的地带——尼罗河三角洲以及尼罗河沿岸。尼罗河南北走向,贯穿在北非沙漠之中,是埃及的生命线。
相比缺水,缺电更令人口膨胀的埃及头痛不已。据埃及《每日新闻》报道,每年斋月,埃及家庭就会遭遇用电难。埃及的家庭消费占发电量的40%,约9600MW,斋月期间,人们连白天看电视连续剧和电视节目的习俗也能成为电网的沉重负担。2014年,埃及总统塞西宣布,为了满足日益增长的用电需求,接下来的5年内,埃及能源行业需要投入120亿美元。
埃及政府与西门子达成的方案,是在地中海沿岸的布如勒斯、开罗东部的新首都、埃及中北部尼罗河边的贝尼苏韦夫建设3个电厂,每个电厂,都将安装8台H型燃机。每个电厂的规模,都是全球同类电厂中最大的。
埃及特大能源项目示意图
时间紧迫。西门子埃及特大能源项目主管Thierry Toupi在5月的媒体发布会上透露,“2015年,只用了三个月时间,西门子和埃及就确认了合同细节签订了合约,同年11月,签订了6座变电站的合约。”
Toupi表示,在2015年12月,西门子首先收到贝尼苏韦夫电厂的动工通知,三个月后又收到了新首都电厂和布如勒斯电厂的动工通知,“由于工程的紧迫性,2016年4月份我们就开始运送第一批部件。2016年12月和2017年1月,发电机组以创纪录的速度开始并网发电。预计在2018年的下半年能够完成。”
这是浩大的工程,动用了2万多名工人。挑战首先来自物流。三个电厂需要运送104万吨的材料,大致相当于24艘巡洋舰的重量。建设中,需要使用76.2万立方米混泥土、5万吨钢结构、1802公里的电缆、1000公里的仪控电缆。其中,贝尼苏韦夫电厂还得挖掘和移除约175万立方岩石,体积相当于较小的吉萨(Giza)金字塔。
虽然西门子在德国本土已经有了杜塞尔多夫燃机电厂的经验,但在埃及建设又是完全不同的挑战。Toupi解释道,“建设每个电厂都有它自己的特殊困难,不是简单的‘复制粘贴’就可以解决的。比如每个地区的自然土壤情况:布如勒斯电厂的土质就很有特点。由于地理特征和大片盐碱土,在项目现场我们打下了约65万延米的地桩,该电厂是世界上最复杂的施工现场之一。”
每年节省燃料成本13亿美元
《BP世界能源统计年鉴(2017)》显示,截至2016年年底,埃及已探明的天然气储量为1.8万亿立方米,在非洲排名第三。当年的天然气产量为418亿立方米,非洲第三。不过,埃及的天然气消费量更高,达到了513亿立方米,非洲第一,需要进口才能填上缺口。
巧合的是,就在埃及宣布将建三大燃机电厂后,埃及石油部于当年8月30日发表声明称,埃及近海海域发现迄今地中海范围内最大天然气田。该天然气田由意大利埃尼集团(Eni)发现。该集团称,新发现的天然气田面积约100平方公里,潜在天然气蕴藏量为8500亿立方米。
此外,环保与可持续发展对于埃及来说也至关重要。埃及《每日新闻》报道称,为了更好地生存,人们纷纷拥往城市。目前,包括吉萨省和盖勒尤卜省在内的所谓大开罗地区,人口已经达到2000多万,占埃及全国人口的1/4,而且每年还有大批农村青年蜂拥而至。为了破解这一难题,埃及总理易卜拉欣·马赫莱卜在2015年公布了一个宏伟的规划项目——计划在沙漠中兴建一个新首都以便行政机构从旧都开罗搬离。新首都将容纳500万人。
新首都电厂,便为此设立。不同于煤电,天然气相对清洁,如果气源采用LNG(液化天然气),即使不采用脱硫技术,其燃烧产生的二氧化硫排放量,也要低于煤电。
同时,天然气发电还具有更高的灵活性。有燃机电厂人士曾对澎湃新闻(www.thepaper.cn)表示,天然气联合循环电厂启动只需要7分钟,达到最大运行负荷只需要30分钟,“如果电网中有大机组发生故障,趴下了,需要有其他机组顶上来,那么燃机电厂能够在半个小时之内就把基本负荷带上来。煤电厂如果功率从零开始,到高负荷,需要一天的时间,肯定来不及。燃机电厂响应速度很快。”
综合考虑到埃及未来还将利用沙漠地区充足的光照发展光伏发电,以及建造大量的风电场,为了调和这些间歇性的可再生能源,燃机电厂将起到调峰作用。
根据协议,未来,埃及将在苏伊士湾和西尼罗河地区建造12座风电场,拥有多达600台风力发电机,总装机容量2GW。
虽然这一项目造价不菲,但创纪录的效率也意味着,相同的天然气可以产生更多的能源。根据西门子的测算,以更可靠、更高效和更环保的电厂代替低效、过时的电厂,燃料消耗相关成本每年节省约13亿美元。按照80亿欧元(折合90.96亿美元,1欧元=1.137美元)的合同总价计算,只需9年,省下的燃料成本就能再造一个埃及特大能源项目。
责任编辑:沈关哲澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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