奥莫(Omo)河下段上的吉贝Ⅲ水电项目由埃塞俄比亚电力公司(EEPCo)开发。该项目包括一座高246m的碾压混凝土坝(目前世界上同类坝型中最高的水坝之一),两条长1 km的引水隧洞,调压井和压力管道,一座总装机容量为1870 MW的地面厂房。

该项目以EPC工程总承包合同模式建设,随着建设合同开始实施,经EEPCo及其代表审查,总承包方对工程原设计作出了重大修改。建设资金已由EEPCo和埃塞俄比亚政府统筹安排,略滞后于工程施工进度计划。在安排资金的同时,水工金属结构和机电设备的供应商已确定。

1概述

埃塞俄比亚经济正在不断增长,政府已启动以提高全国各地通电水平为主要目标的全国通用电气计划(UEAP),这引发了通向全国城市和农村地区的输电配电线路的建设。

EEPCo计划在该5 a计划末发电量增加8 000~10 000 MW。该公司已开始在该国主要江河流域建设数个水电站工程。最近已完成吉格吉贝Ⅱ(Gilgel GibeⅡ),特克泽(Tekeze)和贝莱斯(Beles)3座水电站建设,总装机容量达1 180 MW。其他发电项目正处在建设、研究或者招标阶段,而装机容量1 870 MW的吉贝Ⅲ就是正在建设中的一项。

2项目主要技术特征

吉贝Ⅲ水电项目主要包括一个246 m高的碾压混凝土(RCC)坝与一座装机容量1870 MW的水电站,大坝将形成一个200 km2表面积的水库,水库总库容为140亿m3,其中117.5亿m3为有效库容(平均每年入库水量138亿m3)。3条平行长约1 km的导流隧洞用作奥莫河分流。隧洞连同上游和下游围堰(55,19 m高的大堤),可以抵挡30 a一遇的洪水(5 200 m3/s的洪峰流量),从而保护工地。

溢洪道结构包括7孔,布置在大坝中部并配备大型弧形闸门,在最大洪峰流量时溢洪道最大泄量达18 500 m3/s。厂房高57 m,宽37 m,长250 m,坐落在河的左岸。根据设计,该厂房能容纳10台混流式水轮发电机组,每台装机容量187 MW,运行的最高净水头为214 m,设计流量102 m3/s,电厂设备利用系数约为0.44。两条引水道将水输送到厂房。每条都有一个进水建筑物、直径11 m的引水隧洞、调压井,以及分别连接5个水轮机进口的5个并联分叉支管。10台机组每年发电达6 500 GW·h,计划用长度分别为50.3 km和51 km的400 kV双回路架空输电线路输送到沃拉伊塔(Wolayita)变电站。

3项目开发(EPC总承包合同)

3.1政府与民营战略伙伴

该项目在EEPCo和一个私营战略合作伙伴(SPP)合作的基础上顺利进行,SPP通过几十年来成功地参与建设埃塞俄比亚国内一些大型水利水电项目已与政府建立了一种长期和富有成效的关系,参与建设了诸如德雷(Dire)坝、吉格吉贝Ⅰ和Ⅱ、贝莱斯(Beles)等水电项目。

2005年,该国的任务是通电率由2005年的16%增加到2010年的50%的UEAP目标,人均能源消耗将由2005年的28 kW·h到2010年的500kW·h,到2015年基本脱贫,这项任务应该包含引入一些快速见效(fast track)且不能延迟的项目。鉴于油价大幅上涨以及水电的环境效益,可以谨慎考虑开发该国的水电资源以保障经济发展,还可将电力出口到邻国。

3.2谅解备忘录

2005年年底,SPP使用自有资金和资源进行了初步设计。通过建设高240 m的双曲混凝土拱坝,一座发电设备利用系数约为0.44的1800 MW的发电站,以开发吉格吉贝Ⅱ电站下游奥莫河的巨大的流量。

这一新项目便是吉贝Ⅲ。SPP还表示,正准备在菲迪克(FIDIC)合同的基础上以总承包模式(EPC)实施该项目。这正符合EEPCo的承诺(开发电力项目来支持该国的以农业为主导的产业发展战略),以及国家的承诺(通过提供公平的用电服务和加速持续发展,消除贫困计划(PASDEP)来达到全国的发展目标)。

SPP做出承诺,促进从外部资金来源为该项目筹资,并且在EEPCo可接受的条款和条件下,用SPP自己的财力资源为开发该项目提供资金。

鉴于上述情况,SPP在2006年1月15日向埃塞俄比亚政府提交了一项实施该项目的建议,说明了施工价格,并且函盖施工、供货、交通运输、建筑安装、测试和调试的全部费用,以及工程竣工时间等,要求双方签署一个谅解备忘录,批准互惠的承诺以便引发早期承包商的参与,并给予SPP专属权利对项目进行必要的勘测和设计,其目的是与EEPCo就EPC总承包合同进行讨论和尽可能达成意见一致。

根据这一谅解备忘录,SPP给EEPCo提交了该项目的基本设计,包括地形、水文、泥沙淤积、地质、设计标准、图纸与计算、实施规划、工程详细的成本估算、经济分析和其他相关投入、环境与社会影响评估研究,以及根据国际标准和签订的合同文件草案将要实施的相关缓解措施。

在SPP提交的设计和合同草案的基础上,2006年7月19日签署了EPC建设合同。项目的建设得以继续向前推进。

3.3 EPC建设合同

根据EPC合同,项目布局主要由不透水的沥青混凝土面板堆石坝(BCFRD)、地面厂房组成,厂房内配备总装机容量为1870 MW的混流式水轮机。左坝肩工程包括电站进水建筑物、由水平隧洞和垂直竖井组成的两条发电输水管道、垂直的露天调压井、厂房。右坝肩的附属工程包括3条导流隧洞(其中一条将改造用作一个低位泄水孔)、一条通到溢流建筑物的明渠,溢流建筑物包括一个闸控和一个非闸控溢洪道,总的泄流能力为14 850 m3/s。该泄洪能力对应于10 000 a一遇洪水的特大流量(闸控溢洪道的泄流能力为9 000 m3/s,而“鸭嘴”型非闸控溢洪道的泄流能力为6 000 m3/s)。平均年发电总量约为6 400 GW·h。

合同生效之日至首台机组投产之间的建设工期被规定为1812 d。其他9台机组在随后的12个月内投产。固定的合同总价格为13.96亿欧元。

EEPCo聘请由意大利艾克公司(ELC Electroconsult)和法国柯因-贝利叶公司(Coyne et Bellier)组成的合资公司为吉贝Ⅲ项目第一期工程提供咨询服务,服务内容主要包括审查SPP提出的设计方案与建议,审查EPC合同草案,审查SPP提交的费用概算,编制一份独立的更新的费用概算,在合同谈判期间协助业主。

EPC合同执行期间,EEPCo要求同一家合资公司(JV)提交吉贝Ⅲ施工管理和监督咨询服务的建议,该合同于2006年11月开始生效,2003年6月期满。

3.5项目融资

签署EPC合同时,设想的是EEPCo会提供全部的本地资金(比尔(Birrs),相当于约4.63亿欧元)和部分外资1.87亿欧元(外国融资10.22亿欧元的18.7%),政府将提供3亿欧元,剩余5.20亿欧元将来自外部贷款(欧洲投资银行(EIB)、意大利援助、萨克拉门托商业银行(SACE)等等)。

这些计划在2007年随后被修改,政府和EEPCo可能提供的外资由以前的4.87亿减少到2.07亿欧元,减少的部分以增加外部贷款来弥补,这样,外部贷款总额就达8亿欧元(需增加非洲开发银行贷款约2亿欧元,其余贷款人与前面相同)。而政府与EEPCo双方都计划在2010年吉格吉贝Ⅱ、贝莱斯和特克泽3个项目开工时提供能源与资金。

当外部贷款下降到7亿欧元,政府投资增加到3.22亿欧元,融资计划在2010年初作了进一步修改,最终中国工商银行同意提供大约4.25亿美元投资,用于在中国采购水工金属结构和机电设备。其余的融资由政府与EEPCo提供,已满足要求。项目资金总组成方面的这些不确定因素和修改,导致在EPC合同生效后的前两年对EPC承包商付款延迟。

3.6环境与社会问题

该项目环境和社会影响评估(ESIAs)是在埃塞俄比亚环境保护局(EPA)的要求和指导原则以及国际标准和政策的基础上进行的。为实施环境和社会管理与监测计划(ESMMP),需要设置一个机构,主要是委托联邦环境保护局对项目建设和运营期间的环境和社会影响评估活动进行全面监测。作为项目业主,EEPCo已经成立了项目执行与监测单位(PIMU),以负责实施“环境管理计划”建议的缓解措施。

PIMU是由从事社会和环境活动的专家们所组成的一个团队。项目的首次公开咨询始于2006年,项目实施过程之中的2007,2008,2009年和2010年也开展了公开咨询活动。

分析了有关下游受干、湿季节的河流流量调节的主要影响。精心制定了缓解计划来应对该坝对奥莫河下游河谷地区的土著人口所造成的不利影响。为了减轻影响,该项目设置了泄水孔装置以便释放最小生态流量50 m3/s,这对于维持奥莫河下游水生和河岸环境是必要的。还有一项人工控制洪水措施,洪峰流量约1 600 m3/s,预计在9月份(或8月底)出现,洪水发生时间与来自剩余盆地的峰值流量一致。

为了评估大坝对下游图尔卡纳湖水库水位的影响,还进行了专门的研究。结果表明,虽然由于气候变化该水库已经遭受危险,但大坝的存在将有助于改善该湖水库水位的大幅变动。

4工作范围的变化

2007年7月,工作开展后的1 a,承包商针对基本设计方案提交了3个替代方案的设计报告,基本设计方案是EPC合同中业主的基本要求(沥青混凝土面板堆石坝、侧面溢洪道、侧面进水口结构、长引水阴间洞、位于溢洪道冲刷带下游并配备10台187MW机组的地面厂房)。

3个替代方案都包括一座碾压混凝土坝(RCC)替代沥青混凝土面板堆石坝(BCFRD)。方案1在坝顶上设闸控溢洪道。坝后设厂房,配备10台发电机机组;方案2设侧面闸控溢洪道和同样的坝后厂房;方案3在坝顶上设闸控溢洪道,但就相对于溢洪道冲刷区的电厂的位置而言,其水力系统与基本设计的水力系统很类似。

业主向承包商表明,EPC总承包合同的基本原则符合原定完成时间、原定性能和原定包干费用。这些替代方案必须得到业主的优先考虑,必须给业主带来明确的得到确认的价值或像合同中列明的利益。这意味着,这些方案应该提供较短的建设时间和/或更好的性能和/或较低的成本(项目成本或发电成本)。

承包商解释说,这些方案优点如下:从第一台机组开始发电到最后一台机组投产的时间为1年;第1年能多生产2亿欧元电能,因为无须像沥青混凝土面板堆石坝那样,如果观测有大量漏水穿过混凝土面板,则必须放空水库,由于在没有提高水库最高水位情况下提高了正常蓄水位,每年可多发电100GW·h,总体性能优于基本设计;其他优点,如降低了业主在施工期间洪峰流量大于5 200 m3/s的情况下的风险,提高了可靠性。

承包商提出的所有方案,业主及其顾问和代表都进行了认真审查(可靠性、竣工时间、发电量、项目的设计细节和每个解决方案的技术可行性、优点和缺点、成本等),以便一方面在备选方案之间进行相互比较,另一方面又与基本设计进行对比,目的在于评估选择一个或多个备选方案是否可以给业主带来价值和利益。

业主对提出的所有的备选方案进行详细的分析后,最终同意选择方案3作为后续建设方案,考虑到给设计带来变化,业主还同意与承包商讨论合同附录事项。

在该附录中,双方同意完成时间从1812d调整到2177 d,由于工作量改变,合同总价变为14.7亿欧元。

5设备承包商的选定

2008年初,EPC承包商已经为选择水工金属结构和机电设备承包商(设备承包商)提出了必要的招标文件,2008年6月提出了4组提案,但由于缺乏资金和缺乏被求助的多边贷款机构的决定,所以有关合同授予的裁决被推迟。

考虑到一些设计变更加上与多边贷款机构漫长而复杂的讨论,特别是设备承包商、EPC承包商和业主之间的合同关系,2009年对这些招标文件进行了修订,其目的是对设备供货与安装合同进行重新招标。

由于与多边贷款机构协商意味着将设备承包商纳入EPC合同中将会很困难,甚至是不可能的,所以业主研究并寻求其他资金来源,最后,在2010年1月得到了中国工商银行的积极回应。

EEPCo已经确认中国东方电气公司(DEC)作为具有合适资质的设备供应分包商。该公司已被证明可以为EPC承包商所接受,EPC承包商对东方电气公司提出的机电设备和水工金属结构建议已进行了评价。

一旦EEPCo和设备承包商之间的合同签订,那么它就需要做好合同安排,以将设备合同并入EPC总承包合同中。2010年5~7月讨论了这样的安排,最终达成了三方协议,即业主、EPC总承包商和设备承包商三方之间协议。此外,业主除了指定有关终止、支付、保险、变化、调整、业主收回,以及其他可能影响时间和成本的任何问题的一些条款以外,还指定了在EPC总承包合同内有设备合同情况下自身的权利与义务。

6设计变更

在开挖过程中,由于局部的脆弱地质特征,对坝基面进行了不断修正以适应施工需要。这导致在坝中央和岸边部分的典型横截面需要修改。其他的几何变化是为了让灌浆帷幕和排水帷幕适应施工需要,以及满足大坝稳定性分析结果的要求。

在施工设计中,持续开展了1∶60的溢洪道和跌水池的水力学模型试验研究,试验结果导致将原来有9个孔的大型溢洪道重新设计成先进的7个独立孔道的溢洪道,其水头稍有降低。最后,将对溢洪道和两个中位泄水孔的整体中央坝段全部重新设计。

对跌水池中的冲刷效果进行的一项评估也证实了修正后的电厂位置选择适当,电厂位置向下游移动是为了防止在尾水通道中冲刷影响和材料沉积。在坝肩开挖过程中,由于受到向河谷陡倾的多条连续节理的影响,岩石崩落,需要强大的支撑系统,因此将进水口沿河岸重新定位。经过多次地质力学条件的评估,施工图设计终于得出结论,进水口重新定位是必要的。

挖掘过程中,在正常水头下可在岩体中检测到水力的顶托作用。为此需修改混凝土衬砌设计,在最敏感的区域增加钢衬,沿岸设一条普通的排水廊道。