俄羅斯水電技術(shù)發(fā)展進(jìn)程回顧

［俄羅斯］ Г.Г.拉賓

俄羅斯水電技術(shù)發(fā)展進(jìn)程回顧

［俄羅斯］ Г.Г.拉賓

回顧了俄羅斯在水利水電開發(fā)利用方面的歷史發(fā)展進(jìn)程，展望了2020年前的發(fā)展前景。對2020年(展望至2030年)的俄羅斯電力工程開發(fā)布局的總體方案進(jìn)行了簡要描述。

水利水電綜合開發(fā);發(fā)展前景;俄羅斯

1 2010年工作總結(jié)

對于俄羅斯的水電事業(yè)來說，2010年也有一些值得記住的事件，對此作一下回顧和總結(jié)。

薩彥－舒申斯克水電站順利地度過了2009～2010年的冬季，并成功地實(shí)現(xiàn)了宣泄洪水流量。操作人員、設(shè)計(jì)人員以及所有的水力技術(shù)人員最擔(dān)心的是水電站在長期連續(xù)運(yùn)行的情況下，包括在非設(shè)計(jì)的冬季狀態(tài)下，溢洪道和消力池的狀況;同時(shí)也對水氣云團(tuán)和與之相關(guān)的冰凍對水利樞紐建筑物及結(jié)構(gòu)的影響表示擔(dān)憂。消力池沒有因長期運(yùn)行，也包括在冬季的運(yùn)行而受到影響，研究結(jié)果證明了這一點(diǎn)。

2010年，做了大量工作以重建水電站以及修復(fù)電站廠房和設(shè)備，以使薩彥－舒申斯克水電站的4臺水力發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行，這4臺機(jī)組及其投運(yùn)時(shí)間分別是:

(1)6號機(jī)組，于2010年2月24日投運(yùn);

(2)5號機(jī)組，于2010年3月22日投運(yùn);

(3)4號機(jī)組，于2010年8月2日投運(yùn);

(4)3號機(jī)組，于2010年12月22日投運(yùn)。

作為對現(xiàn)有泄水建筑物的擴(kuò)充，首先建成了泄水能力為2 000 m3/s的河岸泄水建筑物，從而提高了薩彥－舒申斯克水電站運(yùn)行的可靠性和安全性。水電站4臺機(jī)組的投入運(yùn)行，就可以關(guān)閉上部溢洪道，這樣可以使該水電站在冬季即恢復(fù)到水利樞紐的正常運(yùn)行狀態(tài)。同樣，河岸泄水建筑物于2011年的建成和投運(yùn)，也極大地提高了俄羅斯最大水電站建筑物的安全性和可靠性。

2010年，位于卡巴爾金諾 －巴爾卡里(Кабapдино － Бaлкapии)、裝機(jī)容量為 65 MW 的卡什哈塔烏(Kaшxaтay)水電站建成并投入運(yùn)行。

由于在2010年對水利樞紐進(jìn)行了技術(shù)改造，使俄羅斯水利工程無限股份公司(ОАО“Рус Гидро”)現(xiàn)有水電站的裝機(jī)容量增加了29 MW，其中，伏爾加水電站(Волжская，3 號和 9 號機(jī)組)增加了15.5 MW;日古廖夫水電站(Жигулевская，9 號機(jī)組)增加了 10.5 MW;卡馬水電站(Камская，23 號機(jī)組)增加了3 MW。

博古昌(Богучан)水電站沒有實(shí)現(xiàn)原定的 2010年的發(fā)電計(jì)劃目標(biāo)。

綜上所述，根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，新建成的和/或目前在建的水電站的裝機(jī)容量為65 MW。

對于俄羅斯水電站來說，負(fù)面事件就是恐怖活動(dòng)。2010年7月，由于恐怖的爆炸事件，致使卡巴爾達(dá) － 巴爾卡爾的巴克桑河水電站(Баксанская ГЭС)的設(shè)備受損。9月7日22時(shí)19分，(達(dá)吉斯坦共和國的)伊爾加奈(Ирганайская)水電站廠房響起了巨大的爆炸聲，一臺變壓器被火?；\罩。直到9月8日早上6點(diǎn)，火勢才得以完全控制。由于在事后對事故現(xiàn)場進(jìn)行清理檢查時(shí)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并轉(zhuǎn)移了在第2臺機(jī)組旁重達(dá)16 t的一個(gè)油罐下面的4 kg TNT當(dāng)量的自制爆炸裝置，因而避免了第2次爆炸的發(fā)生。當(dāng)然，這些狀況在促使人們反思的同時(shí)，也對水電站的安全保障提出了更加嚴(yán)格的要求。

2 電力發(fā)展歷史沿革

2010年12月，俄羅斯能源專家舉行了慶?；顒?dòng):紀(jì)念俄羅斯國家電氣化委員會(huì)制定的計(jì)劃，在全俄第八次蘇維埃代表大會(huì)上獲得批準(zhǔn)90周年。因?yàn)樽栽摗队?jì)劃》獲得批準(zhǔn)之日起，才被真正地認(rèn)為是蘇聯(lián)電力事業(yè)發(fā)展的起點(diǎn)。電力技術(shù)是國家工業(yè)化的基礎(chǔ)。通過舉辦這個(gè)周年紀(jì)念活動(dòng)，可以回顧俄羅斯水利事業(yè)100多年來的發(fā)展歷史。

眾所周知，美國和歐洲的一些國家，以最快的速度著手開發(fā)水力資源。由于各種原因，俄羅斯開發(fā)水力資源的速度比較緩慢。至1917年，俄羅斯在水資源的開發(fā)利用方面仍處于全世界倒數(shù)之列，而在發(fā)電技術(shù)方面則位于世界第15位。

1892年建成的位于阿爾泰(Алтай)裝機(jī) 150 kW的水電站，被認(rèn)為是俄羅斯第1座水力發(fā)電站。第2座水電站則被認(rèn)為是位于圣彼得堡(Санкт－Петербурге)奧赫塔(Охта)河上裝機(jī) 270 kW 的奧赫金斯卡亞(Охтинская)水電站。到 1913 年，共建成了78座小型水電站，其總裝機(jī)容量為9 MW。1917年，俄羅斯水電站的裝機(jī)容量為16 MW，年發(fā)電量為3 700萬kW·h。1921年，俄羅斯所有水電站的裝機(jī)容量為18 MW。

俄羅斯國家電氣化委員會(huì)主席Г.М.克日扎諾夫斯基(1872～1959年)是國家杰出的活動(dòng)家和科研項(xiàng)目的帶頭人和組織者。他在1929～1939年期間擔(dān)任蘇聯(lián)科學(xué)院副院長，組建了俄羅斯聯(lián)邦和蘇聯(lián)國家計(jì)劃委員會(huì)，并擔(dān)任第一任主席，同時(shí)，他還是蘇聯(lián)科學(xué)院動(dòng)力研究院的創(chuàng)史人和常任院長，該院至今仍以他的名字命名。正是在他的領(lǐng)導(dǎo)下，蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士A.H.切爾內(nèi)紹夫研究制定了構(gòu)建統(tǒng)一高壓電力網(wǎng)的基本原則。1957年，制定了關(guān)于組建蘇聯(lián)統(tǒng)一電力系統(tǒng)的科學(xué)研究遠(yuǎn)景規(guī)劃方案，并將其列為蘇聯(lián)科學(xué)院最重要的綜合問題。

根據(jù)俄羅斯國家電氣化委員會(huì)的規(guī)劃方案，在10～15 a內(nèi)，俄羅斯應(yīng)建成20座總裝機(jī)容量為1 110 MW的蒸汽(火力)發(fā)電站和10座裝機(jī)容量為640 MW的水力發(fā)電站。規(guī)劃中同時(shí)還提出，必需進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)。

在這項(xiàng)規(guī)劃方案中，被列為首批重點(diǎn)建設(shè)的水電站有:北部地區(qū)3座;南部地區(qū)1座;烏拉爾地區(qū)1座;高加索地區(qū)3座;西伯利亞(阿爾泰)和突厥斯坦(Туркестан)各1 座。在北部地區(qū)，擬建1 座沃爾霍夫斯卡亞(Волховская)水電站，2 座斯維爾斯卡亞(Свирская)水電站(斯維里(Свирь) －3 和斯維里－2)。在南部地區(qū)，擬建當(dāng)時(shí)歐洲最大的水電站，即第聶伯(Днепровская)水電站。為了確定烏拉爾、高加索、西伯利亞和突厥斯坦地區(qū)擬建水電站的具體壩址，必須繪制水資源開發(fā)以及水電站布置示意圖，并進(jìn)行全面的分析研究。

15 a之后，規(guī)劃中原本擬建裝機(jī)容量為1 750 MW的30座水電站，結(jié)果建成了裝機(jī)容量為 4 540 MW的40座水電站。設(shè)計(jì)時(shí)，水電站的總裝機(jī)容量為640 MW，而實(shí)際上，總裝機(jī)容量為700 MW。其中，第聶伯水電站為434 MW(總?cè)萘繛?58 MW時(shí))，斯維里－3(下斯維爾斯卡亞)為72 MW(總?cè)萘繛?00 MW時(shí))，沃爾霍夫斯卡亞為58 MW，另外，在里奧尼(Рионская)河上開發(fā) 48 MW。

3 電力行業(yè)的奠基人

在俄羅斯國家電氣化委員會(huì)制定發(fā)展規(guī)劃方面，一批杰出的俄羅斯能源專家做出了巨大的貢獻(xiàn)，他們是俄羅斯水利電力事業(yè)發(fā)展的奠基人。

(1)國家電氣化委員會(huì)主席Г.М.克日扎諾夫斯基在“俄羅斯國家電氣化委員會(huì)發(fā)展規(guī)劃35周年”的紀(jì)念文章中，稱Г.О.格拉夫季奧是其中最突出的一位(1869～1949年):他是一個(gè)偉大而令人震驚的人，具有很強(qiáng)的工作能力，真正地稱得上是培養(yǎng)設(shè)計(jì)師和建設(shè)者的水利電力工程學(xué)校的創(chuàng)史人。

1900～1904年，Г.О.格拉夫季奧設(shè)計(jì)了俄羅斯第一條電氣化鐵路。1903～1905年，為了在第聶伯河、武奧克薩(Вуокса)河、納爾瓦(Нарва)河和沃爾霍夫河上修建水電站，他完成了工程前期的勘測設(shè)計(jì)工作。1907年，他設(shè)計(jì)和領(lǐng)導(dǎo)修建了圣彼得堡第一條電車軌道線，并親自參加電車軌道線路的安裝工作。1909～1911年，他完成了沃爾霍夫斯卡亞水電站和沃霍夫——圣彼得堡110 kV輸電線路的方案設(shè)計(jì)。1919～1927年，他是沃爾霍夫斯卡亞水電站工程建設(shè)的負(fù)責(zé)人和總工程師，同時(shí)還擔(dān)任電力工程學(xué)院的院長。1927～1938年，他以斯維里工程建設(shè)負(fù)責(zé)人和總工程師的身份，主持修建了下斯維里水電站。當(dāng)時(shí)，他在世界水電工程史上首次提議并修建了下斯維里水電站至圣彼得堡的220 kV的輸電線。在衛(wèi)國戰(zhàn)爭時(shí)期，Г.О.格拉夫季奧主持建設(shè)了烏茲別克斯坦水電站。

Г.О.格拉夫季奧具有很高的學(xué)歷和扎實(shí)的專業(yè)知識，博學(xué)多才，精通英語、法語、德語、意大利語和瑞典語。

(2)A.И.加夫里洛維奇(1875～1936年)完成了對錫爾－達(dá)里亞(Сыр－Дарья)河流域的勘測及規(guī)劃研究工作，編制了塔什干(Ташкент)地區(qū)灌溉設(shè)計(jì)方案和費(fèi)爾干納盆地(Ферганская долина)東南部的灌溉設(shè)計(jì)草案(1912～1918年)。他是第聶伯水電站方案設(shè)計(jì)的總工程師，俄羅斯國際大壩委員會(huì)(ICOLD)的首任主席。他組建成立了國立水工建筑物設(shè)計(jì)院(1929年)，被任命為院長。

(3)В.A.瓦西里耶維奇(1878～1958年)是一位優(yōu)秀的水電站建設(shè)組織者。從1912年起，他與Г.М.克日扎諾夫斯基、Р.Э.克拉松和 Л.Б.克拉辛一起工作，由助手職務(wù)干起，后來成為了位于莫斯科附近的俄羅斯第一座區(qū)域泥煤發(fā)電站工程建設(shè)的負(fù)責(zé)人。在工程完工并投運(yùn)之后，Г.М.克日扎諾夫斯基即成為了這座以“輸電”為主的區(qū)域發(fā)電站的領(lǐng)導(dǎo)。1918～1926年，B.А.瓦西里耶維奇擔(dān)任沙圖拉(Шатура)發(fā)電站建設(shè)的負(fù)責(zé)人，從1927年至1932年，任第聶伯水電站工程負(fù)責(zé)人。

(4)В.Б.葉夫根耶維奇(1885～1946年)是一位杰出的水利工程專業(yè)技術(shù)人員，他是技術(shù)部水利工程處的負(fù)責(zé)人，技術(shù)總工程師助理。1920～1927年，他擔(dān)任沃爾霍夫水電站工程建設(shè)的負(fù)責(zé)人。該電站建設(shè)完工后，1927～1932年，他又被任命為第聶伯水電站工程建設(shè)的第一副主任和總工程師。1932～1934年，他擔(dān)任伏爾加河中游開發(fā)建設(shè)辦公室的副主任和總工程師。1934～1939年，任國立水電站建筑安裝總局總工程師。

(5)2010年7月，俄羅斯和獨(dú)聯(lián)體國家的能源專家舉行慶?；顒?dòng)，紀(jì)念動(dòng)力工程學(xué)“鼻祖”、杰出的水電專家П.С.涅波羅日涅戈誕辰100周年。關(guān)于他的生平和取得的成就，在許多書籍和文章中都曾有過報(bào)道，他對俄羅斯能源工程的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1962～1985年，也就是在他擔(dān)任蘇聯(lián)能源電氣化部部長期間，建立了國內(nèi)具有前所未有規(guī)模和極高的安全可靠性的蘇聯(lián)統(tǒng)一電力系統(tǒng)和原子能動(dòng)力工程學(xué)體系，并根據(jù)自己提出的參數(shù)，采用自己的技術(shù)方法和施工措施，建成了特色鮮明、獨(dú)一無二的水力發(fā)電站。也正是在這一時(shí)期，蘇聯(lián)一大批新建成的火電站、核電站和水電站投運(yùn)發(fā)電，成為蘇聯(lián)電力行業(yè)發(fā)展史上最強(qiáng)盛的時(shí)期(圖1)。

圖1 蘇聯(lián)和俄羅斯時(shí)期水電站和抽水蓄能電站的電力生產(chǎn)發(fā)展速度

從圖1中的數(shù)據(jù)可以看出，戰(zhàn)后的1946～1950年，水電站的建設(shè)速度和輸電量要高于最近20 a俄羅斯在水利工程建設(shè)方面的發(fā)展速度。同時(shí)，必須注意到的是，1991～2010年建成的所有水利樞紐，都是在蘇聯(lián)時(shí)期就已開始動(dòng)工建設(shè)的，也就是說，在蘇聯(lián)時(shí)期已完成了這些水利樞紐大量的勘測設(shè)計(jì)和施工所需的前期準(zhǔn)備工作。

4 發(fā)展規(guī)劃

2010年5月，經(jīng)過研究，俄羅斯聯(lián)邦政府同意了對“2020年前(展望至2030年)俄羅斯電力工程開發(fā)布局的總體方案”(以下簡稱“總體方案”)進(jìn)行補(bǔ)充、修訂和完善，并同意在此基礎(chǔ)上，頒布新的總體方案。預(yù)計(jì)，2011年，新的總體方案將會(huì)得到最終通過。經(jīng)過對國內(nèi)用電量的最新預(yù)測，制定了以下兩個(gè)方案，即基本需電量和最大需電量方案。總體方案認(rèn)為，水電工程建設(shè)的發(fā)展規(guī)模、水電站和抽水蓄能電站的選址及其建設(shè)工期的確定，應(yīng)綜合考慮最佳發(fā)電結(jié)構(gòu)、俄羅斯統(tǒng)一電力系統(tǒng)內(nèi)不同形式的電力生產(chǎn)發(fā)展規(guī)模。另外還應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素，總的來說，應(yīng)作較為全面的考慮:

(1)“俄羅斯水利”無限股份公司關(guān)于水電站和抽水蓄能電站建設(shè)的建議;

(2)關(guān)于2030年之前開發(fā)水電工程的經(jīng)濟(jì)潛力評估材料和研究情況;

(3)應(yīng)考慮核電站的設(shè)置規(guī)模和場地，以便確定抽水蓄能電站的施工工期和建筑物的規(guī)模。

相對于基本需電量的方案來說，總體方案預(yù)定2030年前的發(fā)電量為11 491 MW，其中，水電站發(fā)電8 486 MW，抽水蓄能電站發(fā)電5 605 MW。而對于最大需電量的方案來說，總體方案預(yù)定的發(fā)電量為15 573 MW，其中，水電站為 9 968 MW，抽水蓄能電站為5 605 MW。表1中列舉的是水電站各工程項(xiàng)目的輸電計(jì)劃，表2為抽水蓄能電站各工程項(xiàng)目的輸電計(jì)劃。根據(jù)總體方案所規(guī)劃的電力生產(chǎn)發(fā)展速度見圖2。

表1 水電站的電力生產(chǎn)發(fā)展速度 MW

表2 抽水蓄能電站電力生產(chǎn)發(fā)展速度 MW

圖2 根據(jù)總體方案規(guī)劃的水電站和抽水蓄能電站的電力生產(chǎn)發(fā)展速度

總體方案中指出，修建水電站建筑物，應(yīng)考慮其所在的周邊地區(qū)是否出現(xiàn)了大型用電戶，而且可以根據(jù)用電企業(yè)的投產(chǎn)日期來調(diào)整水電站的投運(yùn)發(fā)電時(shí)間。比如，下布列依(Нижнебурей)水電站的投運(yùn)發(fā)電，可以使小梅爾斯基(Маломырский)金礦和恰戈揚(yáng)斯基(Чагоянский)石灰石礦得以開發(fā)，而且能保證別洛戈?duì)査箍?Белогорск)市木材綜合加工廠、新航天站和其他一些地區(qū)企業(yè)的用電需求。莫克斯(Мокс)水電站及其反調(diào)節(jié)的依萬諾夫(Ивановская)水電站的發(fā)電，是用于保證貝加爾 －阿穆爾干線目前缺電地區(qū)的用電。水電站的并網(wǎng)發(fā)電可以使一系列有開挖潛質(zhì)的礦床得以開發(fā)。烏斯季中坎(Усть －Среднеканская)水電站的投運(yùn)發(fā)電，將使納塔金(Наталкин)采礦選礦廠的用電需求得到保障。格拉瑪圖辛(Граматухинская)水電站的投運(yùn)，在相當(dāng)大的程度上，促成了加林(Гарин)鐵礦石礦床的開發(fā)和采礦冶金廠的建設(shè)。此外，由于用電需求量不斷增大，2016～2020年間，在克拉斯諾雅爾斯克邊疆區(qū) ( Красноярский край) 的圖魯漢(Туруханское) 地 區(qū)，可 能 會(huì) 修 建 下 庫 列 依(Нижнекурейская)水電站。

將圖1和圖2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后可以看出，與半個(gè)世紀(jì)前相比，總體方案中規(guī)劃的電力生產(chǎn)發(fā)展速度明顯要緩慢。其原因可能是:

(1)最高效的水利樞紐遠(yuǎn)離用電中心。西伯利亞、雅庫特(Якутия)、遠(yuǎn)東地區(qū)具有巨大的未被開發(fā)利用的水能，而缺電地區(qū)卻位于俄羅斯的歐洲部分。

(2)俄羅斯統(tǒng)一電力系統(tǒng)在水資源的開發(fā)利用方面的工作做的不夠。

(3)在資本主義經(jīng)營模式和私有制體制下，不能像從前那樣在大型水電站附近規(guī)劃組織能源密集型的生產(chǎn)和建立綜合型的工業(yè)體。

(4)水電站的建設(shè)成本高、工期長。

(5)與火電站相比，水電站生產(chǎn)效益的計(jì)算方法不夠規(guī)范。

(6)抽水蓄能電站生產(chǎn)效益的計(jì)算方法不夠規(guī)范。

5 結(jié)語

綜上所述，俄羅斯進(jìn)一步發(fā)展水電事業(yè)所必須的關(guān)鍵條件是，應(yīng)建立一個(gè)從符拉迪沃斯托克(Владивосток)到加里寧(Калининград)的發(fā)達(dá)、統(tǒng)一、高效的國家能源體系。在長距離和超長距離輸電過程中，必須要有新的技術(shù)和設(shè)施。世界上沒有一個(gè)國家像俄羅斯具有如此廣闊的國土面積和如此長的輸電距離。在建立國家統(tǒng)一電力系統(tǒng)方面，俄羅斯必須制定國家聯(lián)邦綱領(lǐng)。比如，中國的國土面積同樣幅員遼闊，擁有長距離的輸電線路。根據(jù)現(xiàn)有的報(bào)道資料，中國提出的目標(biāo)是:2020年以前，在最新的科技成果基礎(chǔ)上，建立一個(gè)高理性、高效率的能源體系。應(yīng)當(dāng)相信，中國的目標(biāo)一定能實(shí)現(xiàn)，這是任何人都不會(huì)懷疑的。那么，俄羅斯也應(yīng)該這樣。

范莎莎 譯自俄刊《水工建設(shè)》2011年第1期

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2011-10-19