俄羅斯水電技術發展進程回顧

［俄羅斯］ Г.Г.拉賓

俄羅斯水電技術發展進程回顧

［俄羅斯］ Г.Г.拉賓

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

水利水電綜合開發;發展前景;俄羅斯

1 2010年工作總結

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

薩彥－舒申斯克水電站順利地度過了2009～2010年的冬季，并成功地實現了宣泄洪水流量。操作人員、設計人員以及所有的水力技術人員最擔心的是水電站在長期連續運行的情況下，包括在非設計的冬季狀態下，溢洪道和消力池的狀況;同時也對水氣云團和與之相關的冰凍對水利樞紐建筑物及結構的影響表示擔憂。消力池沒有因長期運行，也包括在冬季的運行而受到影響，研究結果證明了這一點。

2010年，做了大量工作以重建水電站以及修復電站廠房和設備，以使薩彥－舒申斯克水電站的4臺水力發電機組投入運行，這4臺機組及其投運時間分別是:

(1)6號機組，于2010年2月24日投運;

(2)5號機組，于2010年3月22日投運;

(3)4號機組，于2010年8月2日投運;

(4)3號機組，于2010年12月22日投運。

作為對現有泄水建筑物的擴充，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－舒申斯克水電站運行的可靠性和安全性。水電站4臺機組的投入運行，就可以關閉上部溢洪道，這樣可以使該水電站在冬季即恢復到水利樞紐的正常運行狀態。同樣，河岸泄水建筑物于2011年的建成和投運，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)、裝機容量為 65 MW 的卡什哈塔烏(Kaшxaтay)水電站建成并投入運行。

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

博古昌(Богучан)水電站沒有實現原定的 2010年的發電計劃目標。

綜上所述，根據2010年的統計結果，新建成的和/或目前在建的水電站的裝機容量為65 MW。

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

2 電力發展歷史沿革

2010年12月，俄羅斯能源專家舉行了慶?；顒?紀念俄羅斯國家電氣化委員會制定的計劃，在全俄第八次蘇維埃代表大會上獲得批準90周年。因為自該《計劃》獲得批準之日起，才被真正地認為是蘇聯電力事業發展的起點。電力技術是國家工業化的基礎。通過舉辦這個周年紀念活動，可以回顧俄羅斯水利事業100多年來的發展歷史。

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

1892年建成的位于阿爾泰(Алтай)裝機 150 kW的水電站，被認為是俄羅斯第1座水力發電站。第2座水電站則被認為是位于圣彼得堡(Санкт－Петербурге)奧赫塔(Охта)河上裝機 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，其總裝機容量為9 MW。1917年，俄羅斯水電站的裝機容量為16 MW，年發電量為3 700萬kW·h。1921年，俄羅斯所有水電站的裝機容量為18 MW。

俄羅斯國家電氣化委員會主席Г.М.克日扎諾夫斯基(1872～1959年)是國家杰出的活動家和科研項目的帶頭人和組織者。他在1929～1939年期間擔任蘇聯科學院副院長，組建了俄羅斯聯邦和蘇聯國家計劃委員會，并擔任第一任主席，同時，他還是蘇聯科學院動力研究院的創史人和常任院長，該院至今仍以他的名字命名。正是在他的領導下，蘇聯科學院通訊院士A.H.切爾內紹夫研究制定了構建統一高壓電力網的基本原則。1957年，制定了關于組建蘇聯統一電力系統的科學研究遠景規劃方案，并將其列為蘇聯科學院最重要的綜合問題。

根據俄羅斯國家電氣化委員會的規劃方案，在10～15 a內，俄羅斯應建成20座總裝機容量為1 110 MW的蒸汽(火力)發電站和10座裝機容量為640 MW的水力發電站。規劃中同時還提出，必需進行電網建設。

在這項規劃方案中，被列為首批重點建設的水電站有:北部地區3座;南部地區1座;烏拉爾地區1座;高加索地區3座;西伯利亞(阿爾泰)和突厥斯坦(Туркестан)各1 座。在北部地區，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，擬建當時歐洲最大的水電站，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擬建水電站的具體壩址，必須繪制水資源開發以及水電站布置示意圖，并進行全面的分析研究。

15 a之后，規劃中原本擬建裝機容量為1 750 MW的30座水電站，結果建成了裝機容量為 4 540 MW的40座水電站。設計時，水電站的總裝機容量為640 MW，而實際上，總裝機容量為700 MW。其中，第聶伯水電站為434 MW(總容量為558 MW時)，斯維里－3(下斯維爾斯卡亞)為72 MW(總容量為100 MW時)，沃爾霍夫斯卡亞為58 MW，另外，在里奧尼(Рионская)河上開發 48 MW。

3 電力行業的奠基人

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

(1)國家電氣化委員會主席Г.М.克日扎諾夫斯基在“俄羅斯國家電氣化委員會發展規劃35周年”的紀念文章中，稱Г.О.格拉夫季奧是其中最突出的一位(1869～1949年):他是一個偉大而令人震驚的人，具有很強的工作能力，真正地稱得上是培養設計師和建設者的水利電力工程學校的創史人。

1900～1904年，Г.О.格拉夫季奧設計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計工作。1907年，他設計和領導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輸電線路的方案設計。1919～1927年，他是沃爾霍夫斯卡亞水電站工程建設的負責人和總工程師，同時還擔任電力工程學院的院長。1927～1938年，他以斯維里工程建設負責人和總工程師的身份，主持修建了下斯維里水電站。當時，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。在衛國戰爭時期，Г.О.格拉夫季奧主持建設了烏茲別克斯坦水電站。

Г.О.格拉夫季奧具有很高的學歷和扎實的專業知識，博學多才，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－達里亞(Сыр－Дарья)河流域的勘測及規劃研究工作，編制了塔什干(Ташкент)地區灌溉設計方案和費爾干納盆地(Ферганская долина)東南部的灌溉設計草案(1912～1918年)。他是第聶伯水電站方案設計的總工程師，俄羅斯國際大壩委員會(ICOLD)的首任主席。他組建成立了國立水工建筑物設計院(1929年)，被任命為院長。

(3)В.A.瓦西里耶維奇(1878～1958年)是一位優秀的水電站建設組織者。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，由助手職務干起，后來成為了位于莫斯科附近的俄羅斯第一座區域泥煤發電站工程建設的負責人。在工程完工并投運之后，Г.М.克日扎諾夫斯基即成為了這座以“輸電”為主的區域發電站的領導。1918～1926年，B.А.瓦西里耶維奇擔任沙圖拉(Шатура)發電站建設的負責人，從1927年至1932年，任第聶伯水電站工程負責人。

(4)В.Б.葉夫根耶維奇(1885～1946年)是一位杰出的水利工程專業技術人員，他是技術部水利工程處的負責人，技術總工程師助理。1920～1927年，他擔任沃爾霍夫水電站工程建設的負責人。該電站建設完工后，1927～1932年，他又被任命為第聶伯水電站工程建設的第一副主任和總工程師。1932～1934年，他擔任伏爾加河中游開發建設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，俄羅斯和獨聯體國家的能源專家舉行慶祝活動，紀念動力工程學“鼻祖”、杰出的水電專家П.С.涅波羅日涅戈誕辰100周年。關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道，他對俄羅斯能源工程的發展做出了巨大的貢獻。

1962～1985年，也就是在他擔任蘇聯能源電氣化部部長期間，建立了國內具有前所未有規模和極高的安全可靠性的蘇聯統一電力系統和原子能動力工程學體系，并根據自己提出的參數，采用自己的技術方法和施工措施，建成了特色鮮明、獨一無二的水力發電站。也正是在這一時期，蘇聯一大批新建成的火電站、核電站和水電站投運發電，成為蘇聯電力行業發展史上最強盛的時期(圖1)。

圖1 蘇聯和俄羅斯時期水電站和抽水蓄能電站的電力生產發展速度

從圖1中的數據可以看出，戰后的1946～1950年，水電站的建設速度和輸電量要高于最近20 a俄羅斯在水利工程建設方面的發展速度。同時，必須注意到的是，1991～2010年建成的所有水利樞紐，都是在蘇聯時期就已開始動工建設的，也就是說，在蘇聯時期已完成了這些水利樞紐大量的勘測設計和施工所需的前期準備工作。

4 發展規劃

2010年5月，經過研究，俄羅斯聯邦政府同意了對“2020年前(展望至2030年)俄羅斯電力工程開發布局的總體方案”(以下簡稱“總體方案”)進行補充、修訂和完善，并同意在此基礎上，頒布新的總體方案。預計，2011年，新的總體方案將會得到最終通過。經過對國內用電量的最新預測，制定了以下兩個方案，即基本需電量和最大需電量方案?？傮w方案認為，水電工程建設的發展規模、水電站和抽水蓄能電站的選址及其建設工期的確定，應綜合考慮最佳發電結構、俄羅斯統一電力系統內不同形式的電力生產發展規模。另外還應考慮以下幾個因素，總的來說，應作較為全面的考慮:

(1)“俄羅斯水利”無限股份公司關于水電站和抽水蓄能電站建設的建議;

(2)關于2030年之前開發水電工程的經濟潛力評估材料和研究情況;

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

相對于基本需電量的方案來說，總體方案預定2030年前的發電量為11 491 MW，其中，水電站發電8 486 MW，抽水蓄能電站發電5 605 MW。而對于最大需電量的方案來說，總體方案預定的發電量為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目的輸電計劃，表2為抽水蓄能電站各工程項目的輸電計劃。根據總體方案所規劃的電力生產發展速度見圖2。

表1 水電站的電力生產發展速度 MW

表2 抽水蓄能電站電力生產發展速度 MW

圖2 根據總體方案規劃的水電站和抽水蓄能電站的電力生產發展速度

總體方案中指出，修建水電站建筑物，應考慮其所在的周邊地區是否出現了大型用電戶，而且可以根據用電企業的投產日期來調整水電站的投運發電時間。比如，下布列依(Нижнебурей)水電站的投運發電，可以使小梅爾斯基(Маломырский)金礦和恰戈揚斯基(Чагоянский)石灰石礦得以開發，而且能保證別洛戈爾斯克(Белогорск)市木材綜合加工廠、新航天站和其他一些地區企業的用電需求。莫克斯(Мокс)水電站及其反調節的依萬諾夫(Ивановская)水電站的發電，是用于保證貝加爾 －阿穆爾干線目前缺電地區的用電。水電站的并網發電可以使一系列有開挖潛質的礦床得以開發。烏斯季中坎(Усть －Среднеканская)水電站的投運發電，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，在相當大的程度上，促成了加林(Гарин)鐵礦石礦床的開發和采礦冶金廠的建設。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 ( Красноярский край) 的圖魯漢(Туруханское) 地 區，可 能 會 修 建 下 庫 列 依(Нижнекурейская)水電站。

將圖1和圖2中的數據進行比較后可以看出，與半個世紀前相比，總體方案中規劃的電力生產發展速度明顯要緩慢。其原因可能是:

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

(2)俄羅斯統一電力系統在水資源的開發利用方面的工作做的不夠。

(3)在資本主義經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劃組織能源密集型的生產和建立綜合型的工業體。

(4)水電站的建設成本高、工期長。

(5)與火電站相比，水電站生產效益的計算方法不夠規范。

(6)抽水蓄能電站生產效益的計算方法不夠規范。

5 結語

綜上所述，俄羅斯進一步發展水電事業所必須的關鍵條件是，應建立一個從符拉迪沃斯托克(Владивосток)到加里寧(Калининград)的發達、統一、高效的國家能源體系。在長距離和超長距離輸電過程中，必須要有新的技術和設施。世界上沒有一個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。在建立國家統一電力系統方面，俄羅斯必須制定國家聯邦綱領。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。根據現有的報道資料，中國提出的目標是:2020年以前，在最新的科技成果基礎上，建立一個高理性、高效率的能源體系。應當相信，中國的目標一定能實現，這是任何人都不會懷疑的。那么，俄羅斯也應該這樣。

范莎莎 譯自俄刊《水工建設》2011年第1期

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