俄罗斯水电技术发展进程回顾

［俄罗斯］ Г.Г.拉宾

俄罗斯水电技术发展进程回顾

［俄罗斯］ Г.Г.拉宾

回顾了俄罗斯在水利水电开发利用方面的历史发展进程，展望了2020年前的发展前景。对2020年(展望至2030年)的俄罗斯电力工程开发布局的总体方案进行了简要描述。

水利水电综合开发;发展前景;俄罗斯

1 2010年工作总结

对于俄罗斯的水电事业来说，2010年也有一些值得记住的事件，对此作一下回顾和总结。

萨彦－舒申斯克水电站顺利地度过了2009～2010年的冬季，并成功地实现了宣泄洪水流量。操作人员、设计人员以及所有的水力技术人员最担心的是水电站在长期连续运行的情况下，包括在非设计的冬季状态下，溢洪道和消力池的状况;同时也对水气云团和与之相关的冰冻对水利枢纽建筑物及结构的影响表示担忧。消力池没有因长期运行，也包括在冬季的运行而受到影响，研究结果证明了这一点。

2010年，做了大量工作以重建水电站以及修复电站厂房和设备，以使萨彦－舒申斯克水电站的4台水力发电机组投入运行，这4台机组及其投运时间分别是:

(1)6号机组，于2010年2月24日投运;

(2)5号机组，于2010年3月22日投运;

(3)4号机组，于2010年8月2日投运;

(4)3号机组，于2010年12月22日投运。

作为对现有泄水建筑物的扩充，首先建成了泄水能力为2 000 m3/s的河岸泄水建筑物，从而提高了萨彦－舒申斯克水电站运行的可靠性和安全性。水电站4台机组的投入运行，就可以关闭上部溢洪道，这样可以使该水电站在冬季即恢复到水利枢纽的正常运行状态。同样，河岸泄水建筑物于2011年的建成和投运，也极大地提高了俄罗斯最大水电站建筑物的安全性和可靠性。

2010年，位于卡巴尔金诺 －巴尔卡里(Кабapдино － Бaлкapии)、装机容量为 65 MW 的卡什哈塔乌(Kaшxaтay)水电站建成并投入运行。

由于在2010年对水利枢纽进行了技术改造，使俄罗斯水利工程无限股份公司(ОАО“Рус Гидро”)现有水电站的装机容量增加了29 MW，其中，伏尔加水电站(Волжская，3 号和 9 号机组)增加了15.5 MW;日古廖夫水电站(Жигулевская，9 号机组)增加了 10.5 MW;卡马水电站(Камская，23 号机组)增加了3 MW。

博古昌(Богучан)水电站没有实现原定的 2010年的发电计划目标。

综上所述，根据2010年的统计结果，新建成的和/或目前在建的水电站的装机容量为65 MW。

对于俄罗斯水电站来说，负面事件就是恐怖活动。2010年7月，由于恐怖的爆炸事件，致使卡巴尔达 － 巴尔卡尔的巴克桑河水电站(Баксанская ГЭС)的设备受损。9月7日22时19分，(达吉斯坦共和国的)伊尔加奈(Ирганайская)水电站厂房响起了巨大的爆炸声，一台变压器被火海笼罩。直到9月8日早上6点，火势才得以完全控制。由于在事后对事故现场进行清理检查时，及时地发现并转移了在第2台机组旁重达16 t的一个油罐下面的4 kg TNT当量的自制爆炸装置，因而避免了第2次爆炸的发生。当然，这些状况在促使人们反思的同时，也对水电站的安全保障提出了更加严格的要求。

2 电力发展历史沿革

2010年12月，俄罗斯能源专家举行了庆祝活动:纪念俄罗斯国家电气化委员会制定的计划，在全俄第八次苏维埃代表大会上获得批准90周年。因为自该《计划》获得批准之日起，才被真正地认为是苏联电力事业发展的起点。电力技术是国家工业化的基础。通过举办这个周年纪念活动，可以回顾俄罗斯水利事业100多年来的发展历史。

众所周知，美国和欧洲的一些国家，以最快的速度着手开发水力资源。由于各种原因，俄罗斯开发水力资源的速度比较缓慢。至1917年，俄罗斯在水资源的开发利用方面仍处于全世界倒数之列，而在发电技术方面则位于世界第15位。

1892年建成的位于阿尔泰(Алтай)装机 150 kW的水电站，被认为是俄罗斯第1座水力发电站。第2座水电站则被认为是位于圣彼得堡(Санкт－Петербурге)奥赫塔(Охта)河上装机 270 kW 的奥赫金斯卡亚(Охтинская)水电站。到 1913 年，共建成了78座小型水电站，其总装机容量为9 MW。1917年，俄罗斯水电站的装机容量为16 MW，年发电量为3 700万kW·h。1921年，俄罗斯所有水电站的装机容量为18 MW。

俄罗斯国家电气化委员会主席Г.М.克日扎诺夫斯基(1872～1959年)是国家杰出的活动家和科研项目的带头人和组织者。他在1929～1939年期间担任苏联科学院副院长，组建了俄罗斯联邦和苏联国家计划委员会，并担任第一任主席，同时，他还是苏联科学院动力研究院的创史人和常任院长，该院至今仍以他的名字命名。正是在他的领导下，苏联科学院通讯院士A.H.切尔内绍夫研究制定了构建统一高压电力网的基本原则。1957年，制定了关于组建苏联统一电力系统的科学研究远景规划方案，并将其列为苏联科学院最重要的综合问题。

根据俄罗斯国家电气化委员会的规划方案，在10～15 a内，俄罗斯应建成20座总装机容量为1 110 MW的蒸汽(火力)发电站和10座装机容量为640 MW的水力发电站。规划中同时还提出，必需进行电网建设。

在这项规划方案中，被列为首批重点建设的水电站有:北部地区3座;南部地区1座;乌拉尔地区1座;高加索地区3座;西伯利亚(阿尔泰)和突厥斯坦(Туркестан)各1 座。在北部地区，拟建1 座沃尔霍夫斯卡亚(Волховская)水电站，2 座斯维尔斯卡亚(Свирская)水电站(斯维里(Свирь) －3 和斯维里－2)。在南部地区，拟建当时欧洲最大的水电站，即第聂伯(Днепровская)水电站。为了确定乌拉尔、高加索、西伯利亚和突厥斯坦地区拟建水电站的具体坝址，必须绘制水资源开发以及水电站布置示意图，并进行全面的分析研究。

15 a之后，规划中原本拟建装机容量为1 750 MW的30座水电站，结果建成了装机容量为 4 540 MW的40座水电站。设计时，水电站的总装机容量为640 MW，而实际上，总装机容量为700 MW。其中，第聂伯水电站为434 MW(总容量为558 MW时)，斯维里－3(下斯维尔斯卡亚)为72 MW(总容量为100 MW时)，沃尔霍夫斯卡亚为58 MW，另外，在里奥尼(Рионская)河上开发 48 MW。

3 电力行业的奠基人

在俄罗斯国家电气化委员会制定发展规划方面，一批杰出的俄罗斯能源专家做出了巨大的贡献，他们是俄罗斯水利电力事业发展的奠基人。

(1)国家电气化委员会主席Г.М.克日扎诺夫斯基在“俄罗斯国家电气化委员会发展规划35周年”的纪念文章中，称Г.О.格拉夫季奥是其中最突出的一位(1869～1949年):他是一个伟大而令人震惊的人，具有很强的工作能力，真正地称得上是培养设计师和建设者的水利电力工程学校的创史人。

1900～1904年，Г.О.格拉夫季奥设计了俄罗斯第一条电气化铁路。1903～1905年，为了在第聂伯河、武奥克萨(Вуокса)河、纳尔瓦(Нарва)河和沃尔霍夫河上修建水电站，他完成了工程前期的勘测设计工作。1907年，他设计和领导修建了圣彼得堡第一条电车轨道线，并亲自参加电车轨道线路的安装工作。1909～1911年，他完成了沃尔霍夫斯卡亚水电站和沃霍夫——圣彼得堡110 kV输电线路的方案设计。1919～1927年，他是沃尔霍夫斯卡亚水电站工程建设的负责人和总工程师，同时还担任电力工程学院的院长。1927～1938年，他以斯维里工程建设负责人和总工程师的身份，主持修建了下斯维里水电站。当时，他在世界水电工程史上首次提议并修建了下斯维里水电站至圣彼得堡的220 kV的输电线。在卫国战争时期，Г.О.格拉夫季奥主持建设了乌兹别克斯坦水电站。

Г.О.格拉夫季奥具有很高的学历和扎实的专业知识，博学多才，精通英语、法语、德语、意大利语和瑞典语。

(2)A.И.加夫里洛维奇(1875～1936年)完成了对锡尔－达里亚(Сыр－Дарья)河流域的勘测及规划研究工作，编制了塔什干(Ташкент)地区灌溉设计方案和费尔干纳盆地(Ферганская долина)东南部的灌溉设计草案(1912～1918年)。他是第聂伯水电站方案设计的总工程师，俄罗斯国际大坝委员会(ICOLD)的首任主席。他组建成立了国立水工建筑物设计院(1929年)，被任命为院长。

(3)В.A.瓦西里耶维奇(1878～1958年)是一位优秀的水电站建设组织者。从1912年起，他与Г.М.克日扎诺夫斯基、Р.Э.克拉松和 Л.Б.克拉辛一起工作，由助手职务干起，后来成为了位于莫斯科附近的俄罗斯第一座区域泥煤发电站工程建设的负责人。在工程完工并投运之后，Г.М.克日扎诺夫斯基即成为了这座以“输电”为主的区域发电站的领导。1918～1926年，B.А.瓦西里耶维奇担任沙图拉(Шатура)发电站建设的负责人，从1927年至1932年，任第聂伯水电站工程负责人。

(4)В.Б.叶夫根耶维奇(1885～1946年)是一位杰出的水利工程专业技术人员，他是技术部水利工程处的负责人，技术总工程师助理。1920～1927年，他担任沃尔霍夫水电站工程建设的负责人。该电站建设完工后，1927～1932年，他又被任命为第聂伯水电站工程建设的第一副主任和总工程师。1932～1934年，他担任伏尔加河中游开发建设办公室的副主任和总工程师。1934～1939年，任国立水电站建筑安装总局总工程师。

(5)2010年7月，俄罗斯和独联体国家的能源专家举行庆祝活动，纪念动力工程学“鼻祖”、杰出的水电专家П.С.涅波罗日涅戈诞辰100周年。关于他的生平和取得的成就，在许多书籍和文章中都曾有过报道，他对俄罗斯能源工程的发展做出了巨大的贡献。

1962～1985年，也就是在他担任苏联能源电气化部部长期间，建立了国内具有前所未有规模和极高的安全可靠性的苏联统一电力系统和原子能动力工程学体系，并根据自己提出的参数，采用自己的技术方法和施工措施，建成了特色鲜明、独一无二的水力发电站。也正是在这一时期，苏联一大批新建成的火电站、核电站和水电站投运发电，成为苏联电力行业发展史上最强盛的时期(图1)。

图1 苏联和俄罗斯时期水电站和抽水蓄能电站的电力生产发展速度

从图1中的数据可以看出，战后的1946～1950年，水电站的建设速度和输电量要高于最近20 a俄罗斯在水利工程建设方面的发展速度。同时，必须注意到的是，1991～2010年建成的所有水利枢纽，都是在苏联时期就已开始动工建设的，也就是说，在苏联时期已完成了这些水利枢纽大量的勘测设计和施工所需的前期准备工作。

4 发展规划

2010年5月，经过研究，俄罗斯联邦政府同意了对“2020年前(展望至2030年)俄罗斯电力工程开发布局的总体方案”(以下简称“总体方案”)进行补充、修订和完善，并同意在此基础上，颁布新的总体方案。预计，2011年，新的总体方案将会得到最终通过。经过对国内用电量的最新预测，制定了以下两个方案，即基本需电量和最大需电量方案。总体方案认为，水电工程建设的发展规模、水电站和抽水蓄能电站的选址及其建设工期的确定，应综合考虑最佳发电结构、俄罗斯统一电力系统内不同形式的电力生产发展规模。另外还应考虑以下几个因素，总的来说，应作较为全面的考虑:

(1)“俄罗斯水利”无限股份公司关于水电站和抽水蓄能电站建设的建议;

(2)关于2030年之前开发水电工程的经济潜力评估材料和研究情况;

(3)应考虑核电站的设置规模和场地，以便确定抽水蓄能电站的施工工期和建筑物的规模。

相对于基本需电量的方案来说，总体方案预定2030年前的发电量为11 491 MW，其中，水电站发电8 486 MW，抽水蓄能电站发电5 605 MW。而对于最大需电量的方案来说，总体方案预定的发电量为15 573 MW，其中，水电站为 9 968 MW，抽水蓄能电站为5 605 MW。表1中列举的是水电站各工程项目的输电计划，表2为抽水蓄能电站各工程项目的输电计划。根据总体方案所规划的电力生产发展速度见图2。

表1 水电站的电力生产发展速度 MW

表2 抽水蓄能电站电力生产发展速度 MW

图2 根据总体方案规划的水电站和抽水蓄能电站的电力生产发展速度

总体方案中指出，修建水电站建筑物，应考虑其所在的周边地区是否出现了大型用电户，而且可以根据用电企业的投产日期来调整水电站的投运发电时间。比如，下布列依(Нижнебурей)水电站的投运发电，可以使小梅尔斯基(Маломырский)金矿和恰戈扬斯基(Чагоянский)石灰石矿得以开发，而且能保证别洛戈尔斯克(Белогорск)市木材综合加工厂、新航天站和其他一些地区企业的用电需求。莫克斯(Мокс)水电站及其反调节的依万诺夫(Ивановская)水电站的发电，是用于保证贝加尔 －阿穆尔干线目前缺电地区的用电。水电站的并网发电可以使一系列有开挖潜质的矿床得以开发。乌斯季中坎(Усть －Среднеканская)水电站的投运发电，将使纳塔金(Наталкин)采矿选矿厂的用电需求得到保障。格拉玛图辛(Граматухинская)水电站的投运，在相当大的程度上，促成了加林(Гарин)铁矿石矿床的开发和采矿冶金厂的建设。此外，由于用电需求量不断增大，2016～2020年间，在克拉斯诺雅尔斯克边疆区 ( Красноярский край) 的图鲁汉(Туруханское) 地 区，可 能 会 修 建 下 库 列 依(Нижнекурейская)水电站。

将图1和图2中的数据进行比较后可以看出，与半个世纪前相比，总体方案中规划的电力生产发展速度明显要缓慢。其原因可能是:

(1)最高效的水利枢纽远离用电中心。西伯利亚、雅库特(Якутия)、远东地区具有巨大的未被开发利用的水能，而缺电地区却位于俄罗斯的欧洲部分。

(2)俄罗斯统一电力系统在水资源的开发利用方面的工作做的不够。

(3)在资本主义经营模式和私有制体制下，不能像从前那样在大型水电站附近规划组织能源密集型的生产和建立综合型的工业体。

(4)水电站的建设成本高、工期长。

(5)与火电站相比，水电站生产效益的计算方法不够规范。

(6)抽水蓄能电站生产效益的计算方法不够规范。

5 结语

综上所述，俄罗斯进一步发展水电事业所必须的关键条件是，应建立一个从符拉迪沃斯托克(Владивосток)到加里宁(Калининград)的发达、统一、高效的国家能源体系。在长距离和超长距离输电过程中，必须要有新的技术和设施。世界上没有一个国家像俄罗斯具有如此广阔的国土面积和如此长的输电距离。在建立国家统一电力系统方面，俄罗斯必须制定国家联邦纲领。比如，中国的国土面积同样幅员辽阔，拥有长距离的输电线路。根据现有的报道资料，中国提出的目标是:2020年以前，在最新的科技成果基础上，建立一个高理性、高效率的能源体系。应当相信，中国的目标一定能实现，这是任何人都不会怀疑的。那么，俄罗斯也应该这样。

范莎莎 译自俄刊《水工建设》2011年第1期

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