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俄罗斯农村电力考察报告

 

应全俄罗斯农业电气化研究所(以下简称全俄农电研究所)的邀请,以国家电力公司农电工作部副主任原固均为团长,国家电力公司农电工作部电力处处长张莲瑛、中国农业大学电子电力工程学院教授郭喜庆、国家电力公司电力科学研究院农电所所长徐腊元、华北电力集团公司农电局副局长翟向向、华北电力集团公司电力科学院情报室主任王晓玲、黑龙江省电力公司农电部主任牛黎军、四川省电力公司农电管理部副主任骆国富为团员的农电代表团一行8人,于2000年10月30日至11月14日,对俄罗斯农电状况进行了考察。

代表团先后访问了莫斯科市、圣彼得堡市、新西伯利亚州(新西伯利亚市及城南的科学城)和滨海边疆区(符拉迪沃斯托克市、乌苏里斯克市)。

代表团参观访问了全俄农电研究所、全俄农村电网设计院(以下简称全俄农网设计院)、全俄电力科学研究院、圣彼得堡国立农业大学、列宁格勒州电力局、圣彼得堡农业电气化研究所、全俄农业科学院西伯利亚分院农业机械化和电气化科研所以及6座110kV变电所和新西伯利亚市科雷万区农村用户。

一、俄罗斯农村电网概况

俄罗斯国土面积1707万km2,居世界第一;总人口1.472亿,居世界第六;其中农村人口3530万,约占24%;拥有世界上面积最广大的黑土带,农用土地面积居世界第一位。

(1)农村电气化:

俄罗斯农村电气化始于1932年。历经30多年的发展,到60年代中期,基本实现电气化,99%的国营农场和95%的集体农庄都通了电。到1982年,农村年用电量1205亿kW.h,占全国总用电量的8.95%。1991年前苏联改革解体后,俄罗斯农村集体生产转变为个体生产,由于经济困难,导致农村用电量下降。1999年农村用电量720亿kW.h,(最大用电量出现在1990年,约为970kW.h)占俄罗斯总用电量的10%,其中生活用电占50%(每年约递增5%),生产用电占50%(改革前生产用电占农村用电量的78%,生活用电占22%)。

农村人均用电量为2039kW.h/人*年,其中生活用电量为1019kW.h/人*年。

(2)农村电网:

俄罗斯电力系统的电压等级与我国情况相似,输电网电压等级为1150kV、750kV、220kV;农村电网的电压等级:110kV、351kV、10kV、380V(220V)。农村10kV及以下配电线损约12%。其中:10kV线路损耗占20%,配电变压器占45%,0.4kV线路占35%。

 

俄罗斯农村电网拥有(全俄农网设计院提供)

低压线路          0.4kV          88km

高压线路          10kV           115.2km

35kV           16km

10kV           11km

635kV/0.4kV配电变压器513000台,9000kVA

①变电所:所参观的110kV变电所,其共同特点是一次主接线简单(个别变电所110kV侧不装断路器),线路、隔离开关和主变组成线路变压器组,主变一般为两台,单台容量达20000kVA,主变压器调压范围为土5%。10kV侧室内布置通过电缆出线,10kV线路允许电压损失为5%。

目前俄罗斯农网老化,1999年初约30%架空线路(630000km)和配电变压器(140000台)超过了运行寿命。至2010年,这个数字将达到40%。近5年来农网实际没有更新改造,因此,农网技术状况继续劣化。从所参观的110kV变电所和线路来看,变压器渗漏油现象还很严重,变电所主断路器仍使用多油断路器(只有一座新型变电所使用SF6断路器),构架锈蚀较严重。

②输配电线路:110kV、35kV线路一般使用铁塔或预应力水泥电杆,绝缘子多采用玻璃绝缘子。

10kV电杆采用水泥方杆或木杆加水泥帮桩。长度为11m,埋深2~2.5m,平均档距70m,当需增加杆高时,在杆顶加装铁架。全俄农网设计院对农村配电系统的设计原则是:10kV以下用针式玻璃绝缘子,主干线导线用70~95mm2导线,设计寿命为40年。供电半径0.4kV为0.5km,10kV为10km,35kV为35km,110kV为60km。

③配电变压器及台区:配电变压器落地安装,一般不建配电室,而是将高压限流式熔断器、变压器、总表以及低压空气断路器全部安装在铁箱内(一些地方在箱体周围还装设了围栏)。

④低压电网:采用三相四线制或三相五线制(有一根路灯线),电杆采用方型水泥秆或木杆,干线一般选用95mm2绝缘导线。由于采用了配电变压器的密布点方式,低压供电半径一般控制在500m左右。农户实行一户一表,户表安装在室内。目前,全俄农网设计院正在研究消化法国(自承重绝缘绞合导线)和芬兰(绝缘导线与承载裸线绞合)两种架空绝缘集束导线及建设方法。

(3)农村电网发展方向:

全俄农网设计院提出:21世纪的农村高低压配电网络应符合下世纪俄罗斯技术和经济发展水平。新一代配电网应保证:①符合用户要求的供电可靠性水平;②符合标准的电能质量;③使用新的自动化手段,新的维护技术使之容易适应电力负荷的增长需要;④电力和生态安全。

应优先发展1l0kV、35kV电网,而不是l0kV电网,即选择电网发展方案时,当综合造价相等或相差10%以下时,应优先选择电压较高的电网。在目前已建立了35kV电网的地区和要求大量恢复10kV电压电网的地区,应研究将电网过渡到35kV电压(深度进线)。

用户供电系统应按单倍网络备用条件建立,对重要用户应设置备用(独立的)电源。

新线路的设计使用寿命应不少于40年。线路全部元件应按设计寿命选择。

新一代电网应要求最低的维护费用。

输电线路杆塔结构和配电变电所结构应允许不停电进行作业(导线水平布置、专用门形组合件、可拆卸夹具等)。10kV架空线穿过林区、花园、居民区公园和条件受限制地区时,应使用绝缘导线(聚乙烯绝缘导线);0.4kV架空线路上应采用承重绝缘导线,不允许使用棵线。0.4kV架空线路的导线截面应不小于70mm2,35kV架空线干线的导线截面应不小于95mm2(铝导线)。

为了10kV架空线干线自动分段和备用,以及其它支路分段,应采用带真空断路器的柱上断路器站。

为提高现有配电网的传输能力,在当前阶段应在架空线杆塔上安装升压变压器。

在低压电网中,负荷在160kVA以下时,应采用10/0.4kV简化结构(用隔离断路器和熔断器断开)柱型配电变电所。在柱型配电变电所上应采用悬挂在杆塔上的专用结构密封变压器。负荷超过160kVA时,建议采用台式或箱式变电所结构。

35~110kV变电所结构应设计为35kV屋外配电装置,带有SF6断路器;10kV屋内配电装置,带有真空断路器。

10~35kV电网继电保护和控制应以微处理器为基础。

电网自动化发展基本原则是从分散控制过渡到集中控制系统,构成发、输、配和用电自动化控制集成系统。

根据俄罗斯农网的老化进程对其进行技术更新,必须每年更新约4%架空线路和变电所。农网发展的主要资金来源应是区域电力股份公司和俄联邦投资,以及(对于某些区域来说)联邦预算补贴。利用私人投资和实施节能政策是实现该构想的必要条件。

应当重新制定农网远景发展纲要,在俄罗斯统一电力系统财政支持下,于2000年实施农村配电网统一科技发展政策,为此必须制定相应的科技规划。必须制定新的标准、方法和电气设计规程。

二、俄罗斯电力发展及管理简况

1、电力发展:

1990年原苏联的发电量为10820亿kW.h,之后发电量历经了连续九年的下滑后,到1999年火电和水电发电量首次增长了0.2%,预计2000年用电量可增长2.7%,达到8200亿kW.h。目前,俄罗斯的发电装机中火电约占66%,水电约占20%,核电约占14%。

2、电力管理体制:

俄罗斯有52个州,每个州都有电力公司,这52个州的电力公司联合成为一个全国统一电力股份公司--俄罗斯统一电力公司。每个州的电力公司都拥有和管理自己的发电厂、线路、变电所和供电营业区。

俄罗斯电力体制改革后,统一电力公司作为国有资产的出资人占有各州电力公司51%股份,其余49%的股份已私有化。例如:列宁格勒电力局(股份公司)总资产的51%归统一电力公司,其余49%分给公司职工持股,即公司的每一名员工都是公司的股东。

为了规范和控制各州电力公司的电价管理,每一个州设有联邦委员会和地方能源管理部门来审批电价。因此每个州的电网的电价是不同的,但限制电力企业的利润不得超过5%。

对于供电公司资产的维护问题,均由在一个州的一个供电部门负责,维修费用由各电力公司从本公司的收入中自己解决。

目前,俄罗斯的农电管理,由各供电公司直接向农庄供电,农庄以下的供电管理,主要由农庄组织的电工来统一管理,农庄电工人员的费用由农庄支付。农户的到户电价由州能源管理部门制定后,电价是不变的,也要受到电价管理委员会的监督管理。

3、电价政策:

近几年来,俄罗斯逐步调整提高了总电价水平,居民生活电价提高了近39%,工业电价基本维持在原水平。但较成倍提价的工业品而言,电价增长幅度较小,1999年电价增长14.4%。俄罗斯实行峰谷电价,峰谷价格差4倍。

俄罗斯每个州的电价水平是不同的,电价审批权设在各州的联邦委员会和地方能源管理部门。一般农村农业生产用电电价是生活用电电价的2倍。

政府对农村用电电价给予优惠政策,大约仅为城市电价的50%。由于农村用电占全国用电量的比例很小,因此基本不存在供电公司不愿向低电价的农村供电现象。对农村供电亏损部分主要是由对城市供电电价来弥补。

一般情况城市电价为0.02美元/kWh(0.166元/kW.h人民币,以下同),农村电价为0.01美元/kW.h(0.083元/kW.h)。例如:列宁格勒州农村用电的电价0.012美元/kW.h,城市电价0.02美元/kW.h;代表团在新西伯利亚州农村访问时,了解一农产到户电价为0.37卢布/kW.h(0.013美元/kW.h),每月用电量约200kW.h,电费约60~70卢布,该农户家中有两台电视机、电冰箱及部分电炊具等家用电器,电气化水平较高。

4、列宁格勒市电力管理实例:

列宁格勒市电力局隶属俄罗斯统一电网公司,电网属西北电网,1999年底拥有发电容量5341MW(11个火电厂和4个水电厂),发电量152亿kW.h,占全俄罗斯的2%。拥有输配电线路50456km;供电面积85900km2,人口6500万。

电力局在为列宁格勒州供电的同时,还向圣彼得堡市供热。列宁格勒州电网是老电网,供电区域包括列宁格勒州和普希金市,主要电压为750kV、330kV、220kV,110kV做为配电网供电,有各种电压等级的变电所。在圣彼得堡市和普希金市的城市配网(10kV、35kV)均采用电缆线路供电,110kV、220kV也部分采用电缆供电。该州的农村已经实现了电气化。

三、俄罗斯农电科技研究

1、全俄农电研究机构:

全俄农电研究所(BиЭCX):已有70年的历史,其上级部门是能源部、农业部、农业科学研究院,拥有60位教授,85位科学博士,100多位学者。该院的主要任务是为俄罗斯农电研究新技术和新装备。目前其主要科研课题有:单线供电技术(SWEPS),再生能源(太阳能电池、风力发电)技术的开发与生产,农村电气供热技术、畜牧自动化和废料加工等。该院的科研经费来源于上级政府科研经费(约占50%)和科研成果(产品)的收入。

全俄农网设计院(POCЭΠ):主要负责俄罗斯农电的标准化工作,制订全俄农村电网设计标准,同时负责俄罗斯农村和城市220kV及以下电网的设计工作(过去主要是农网设计)。还负责设计柴油和燃气轮机电站设计。该院为一敞开型的电网设计院,院内拥有科技、电网设计、电站设计三个中心。苏联时期,在全国还有17个分院。

2、目前研究的主要技术问题:

(1)低压架空绝缘集束导线供电方式:

应代表团的请求,全俄农网设计院向我们介绍了他们通过引进消化法国和芬兰的架空绝缘集束导线技术的应用情况,并在实验室展示了该院为俄罗斯农网设计的架空绝缘集束导线研究模型。

目前俄罗斯在低压电网的建设与改造中研究和吸收法国和芬兰的技术,正在研究推行新一代的架空全绝缘集束导线技术,这种供电方式形成了从配电变压器二次侧到农户进户线全绝缘的低压配电网络。

低压架空绝缘集束导线供电方式改变了常规架空线采用裸导线布线的方式,将低压三相四线或两线(单相)外绝缘导线绞合在一起架设,从而降低了线路电抗,在输送电力时,比常规架空分裂裸导线线路减小了导线截面。虽然绝缘集束导线价格较常规架空裸导线高(价格见下表),但可节省低压线路的金具、瓷件,降低了杆高,线路的综合造价较低,同时还解决了低压安全和窃电等问题,可彻底解决农村供电到产后的运行管理问题,为今后的农村低压电网发展提出了一个新概念。

在低压电网绝缘化技术上,俄国内虽也进行了一些研究试点工作,但由于技术、综合造价和观念上的问题尚没有彻底解决,因此这种方式还未得到广泛推广应用。

导线型号

0.510km

美元/km

10100km

美元/km

3×120+95

6359

5510

3×70+95

4303

3737

3×50+70

3070

2661

3×35+35

2324

2016

3×25+35

1783

1549

3×16+25

1249

1090

(2)单线供电方式(SWEPS):

单线供电方式(SWEPS)(见图1)与"单导线一大地"(一线一地)系统在原理上有着本质的区别,即不以大地为回路。在单线供电系统中,线路上有功传导电流和磁场等于零,而电场最大,电能不是借助传导电流输送的,而是借助无功电流(位移电流)输送的,线路在谐振状态下工作,电压沿线路在很大范围内变化,这时欧姆定律和焦耳一楞次定律均不起作用。为使常规供电系统与单线供电系统相匹配,在输入和输出端需安装匹配装置和转换器,可以在输入和输出端适用交、直流电气设备。

(a)100~1000V低压线路

(b)1~1000kV高压线路

1:高频发生器;2:高频升压变压器:3:1-30kHz:单导线线路;4:二极管--电容器组;5:可控硅开关;6:负载:7:高频降压变压器;8:电容:9:整流器

经实验表明:(1)该系统传输的有功功率与频率、负载自身的电容平方成下比,传输功率可达几十到几百兆瓦(2)由于电能是在1-50kHz频率的范围传输的,其幅射损耗很小,欧姆定律和焦耳-楞次定律不起作用,在电压谐振方式下供电效率可达98%以上;(3)导线材料可采用非金属导电的介质,如:河水、海水、潮湿土壤、含碳纤维、导电聚合物和半导体氧化薄膜;(4)可利用单线供电线路断裂处位移电流和等离子放电的极化分量从无功功率获得热量(电加热)。

用这种供电方式不仅对农村用电,而且对工矿企业也适用。

四、感受及建议

由于1991年前苏联解体后至今,中俄两国的农电人员没有任何交流,因此,我们对俄罗斯农电的现状和发展几乎一无所知。目前俄罗斯由于经济不景气,农网老化严重,又缺少建设与改造资金,在一定程度上阻碍了农村电气化事业发展。但是代表团的此次考察访问涉及了俄罗斯西部较发达的欧洲部分、中部和远东三大区域,比较全面地了解了俄罗斯农电的现状和对今后技术发展的趋势,对我国当前正在开展的农"两改一同价"工作是非常有益的,俄罗斯农网发展的一些技术战略,对我国的农网发展也有借鉴意义。

1、超前研究农网发展方向和新技术

超前研究农网新技术是俄罗斯农电管理工作的一大特点。尽管目前俄罗斯经济困难,农电科研单位经费紧张,但全俄农电研究所和全俄农网设计院的农电科技研究人员仍然坚持科研工作。全俄农网设计院正在进行"关于俄罗斯21世纪农村电网发展方向"和集束导线供电的研究。农电科学院正在进行单线供电系统(SW正PS)、农村可再生能源的实用化(太阳能光电池已出口台湾、德国等地区和国家)和降低农村配电系统损耗等技术的研究。

我们也应加强对我国农村电网技术发展的战略研究,尽快提出适应21世纪中国农村经济发展需要的农网规划纲要,以及农网技术、装备的发展方向,以引导我国农网的发展建设。

2、制定统一的全俄农村电网建设标准,提高农村电网的建设水平,不搞低标准的重复建设与改造

俄罗斯的农村高低压电网从110kV到农户进户线,全国基本是实行统一的技术和建设标准,农网建设与改造均遵循这一标准,从而大幅度地降低了建设与改造投资。俄罗斯重视研究农村电网装备的使用寿命,设备选择满足40年的寿命期,有较长远的目标。农网装备的更新工作不盲目追求新产品和高性能:在农村电网的设计与建设中追求简单实用性,无人值班变电所土建和高低压配电线路不追求高标准,一次主接线简洁。从当前俄罗斯农网的现状来看,俄罗斯同样也面临农网改造的任务。但他们的改造内容是寿命期满以后的线路和设备,而不是改造因缺乏统一规划和设计引起的质量或标准偏低的线路和设备,更不会出现搞重复建设与改造的问题。

目前俄罗斯在低压电网的建设与改造中研究和吸收了法国和芬兰的技术,正在推行新一代的架空全绝缘集束导线技术,这种供电方式为农村低压网发展提出了一个新概念。

俄罗斯对农村电网建设的指导思想非常值得我们在农网改造工作中借鉴。我国的农村电网建设应借鉴俄罗斯农网建设的经验,加强农电科研机构建设,根据我国农网发展的需要,既要研究农网发展的战略(软课题),也要超前研究农网发展的新技术、新装备(硬课题),并使这些新技术和新装备具有一定的先进性。尽快建立健全一整套适用于农网建设和运营的设计、施工、运行和管理的统一技术标准,形成我国农电的标准化体系。近期应抓紧研究如何降低集束绝缘导线及其附属材料的造价的方法(使其综合造价能接近或达到常规架空线路的造价),使之在农网改造中推广应用。

3、农村用电实行优惠电价

俄罗斯政府对农村电价给予了非常优惠的政策,农村到户电价低于城市电价近50%。我国当前正在实施的农电"两改一同价"工作的最终目标是实现城乡用电同价,因此建议制定同价方案时,有必要对俄罗斯以及一些实行政府对农村用电实行优惠电价的国家进行进一步的考察和研究,从中得到更加有利中国农村经济、农业生产和农民生活水平提高的电价机制。特别是在中国加入WTO之后,降低农村电价,降低农产品成本,以提高农产品在国际市场的竞争力,也是中国政府应对入世挑战的对策。

代表团的这次访问是自1991年以来派出的第一个俄农电代表团,中俄两国农电工作者通过这次短暂的访问,交流了情况,介绍了各自的工作内容、发展方向和科研动态,收获较大。我们认为,俄罗斯是一个大国,这些年来经济虽然遇到了困难,但农村电气化方面仍有不少值得我们学习、借鉴的地方。因此,建议与俄罗斯相关单位建立长期联系,我们可组团定期访俄罗斯,必要时,也可请俄罗斯专家来华交流情况。

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