Электрификация СССР || Развитие гидроэнергетики
Электрификация СССР || Гидроэнергетика || 3.2 Развитие гидроэнергетики
РАЗВИТИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
В дореволюционной России в 1912 г. действовало более 45 тыс гидросиловых установок общей мощностью около 500 тыс кВт, главным образом мельниц с различными типами водяных колёс. В это же время в десяти наиболее развитых странах Европы и Америки находились в эксплуатации гидроэлектростанции суммарной мощностью 12 млн кВт. В конце XIX века в России начали разрабатывать первые проекты крупных гидроэлектростанций. Они предусматривали использование преимущественно порожистых участков рек Днепра, Волхова, Вуоксы, Наровы и др. рек, однако ни один из них не был осуществлён.
Советская власть сразу же оценила большое значение водно-энергетических ресурсов для электрификации страны. Планом ГОЭЛРО предусматривалось сооружение 10 ГЭС установленной мощностью 640 МВт (см. главу 1), что составляло почти 37% всей мощности, намеченной к вводу по плану ГОЭЛРО. План ГОЭЛРО содержал также ряд рекомендаций по энергетическому использованию рек Туломы, Нивы, Печоры, Наровы, Западной Двины, Уфы, Риони, Раздана, Иртыша и других. В последующем план гидроэнергостроительства уточнялся и был пополнен новыми гидроэлектростанциями.
В период восстановления народного хозяйства страны было начато строительство 11 гидроэлектростанций общей мощностью 817 МВт: в 1919 г. - Волховской вблизи Ленинграда; 1921 г. - Земо-Авчальской около Тбилиси; в 1923 г. - Бозсуйской у Ташкента, Ереванской-I в Армении, Кондопожской в Карелии; в 1926 г. - Ленинаканской в Армении; в 1927 г. - Гизельдонской в Северной Осетии, Рионской у Кутаиси, Дзорагетской в Армении, Нижне-Свирской у Ленинграда и Днепровской.
Волховская, Ереванская-I и Бозсуйская гидроэлектростанции были введены в эксплуатацию в 1926 г., Земо-Авчальская ГЭС (первая очередь) в 1927 г., Ленинаканская и Кондопожская (первая очередь) - в 1928 г. Мощность гидроэлектростанций в 1928 г. достигла 121 МВт, а годовая выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях - 430 млн квт-ч, т.е. увеличилась в 10 раз по сравнению с 1917 г. Значительный шаг вперед в освоении водных ресурсов был сделан в предвоенный период развития народного хозяйства (1929-1940 гг.) - период первых пятилетних планов. Начало этого периода ознаменовалось строительством Днепровской ГЭС мощностью 560 МВт, которая стала энергетическим центром нового индустриального района. Подпором плотины были затоплены Днепровские пороги и через шлюзы гидроузла впервые открылся свободный путь по ранее непроходимому участку Днепра до моря. По своим конструктивным решениям и общему техническому замыслу Днепровский гидроузел до сих пор представляет большой интерес. 16 апреля 1932 г. был пущен первый гидроагрегат Днепрогэс.
Другим важным событием довоенного периода было строительство Нижне-Свирской ГЭС мощностью 100 МВт (1927-1935 гг.). Советскими гидроэнергостроителями впервые в мировой практике была решена проблема строительства гидротехнических сооружений на мягких и упругосжимаемых грунтах.
В этот же период в различных районах страны вошли в строй Канакерская, Кадырьинская, Ульбинская, Нивская-II, Гизельдонская, Рионская и Дзорагетская гидроэлектростанции. Накопленный опыт в освоении водных ресурсов позволил перейти к решению новых задач. Было начато строительство канала имени Москвы и Иваньковской ГЭС, положившей начало энергетическому освоению Волги, а также Угличской и Рыбинской гидроэлектростанций. Эти крупные по тому времени электростанции сооружались на разнообразных нескальных грунтах (глинах, суглинках, супесях). Иваньковская (пуск в 1937 г.), Угличская (1940 г.) и Рыбинская (1941 г.) - первые гидроэлектростанции, включенные в систему Мосэнерго.
В 1936 г. была введена первая гидроэлектростанция Севан-Разданского каскада. В Средней Азии были введены в эксплуатацию крупные гидроэлектростанции на р. Чирчик - Комсомольская, ныне Чирчикская имени Ф.Г.Логинова (1940 г.) и Тавакская (1941 г.). Гидроэлектростанции стали энергетической базой индустриального развития Грузии, Армении, Средней Азии и Заполярья, т.е. районов, где ощущался недостаток в собственных топливных ресурсах.
Общий прирост мощностей на гидроэлектростанциях за предвоенный период составил 1.46 млн кВт, и доля гидроэнергии в электробалансе страны выросла с 6.7% (1930 г.) до 10.6% (1940 г.).
Советское гидроэнергетическое строительство приобрело широкий размах, доказав возможность сооружения ГЭС в самых сложных геологических условиях. Отечественная промышленность снабдила строителей необходимой механизацией: почти все ГЭС были обеспечены отечественным оборудованием, в том числе турбинами с рекордным диаметром рабочих колес по 9.0 м. Были начаты подготовительные работы по строительству гидроэлектростанций: Волжской ГЭС близ г. Куйбышева, Усть-Каменогорской на р. Иртыше в северо-восточной части Казахстана, Нивской-III в Мурманской области, Камской у г. Перми, Верхне-Свирской ГЭС у истока р. Свири из Онежского озера, а также ряда других крупных ГЭС. Однако эти планы советского народа были сорваны вероломным нападением фашистской Германии.
В военных условиях особенно было ощутимо значение гидроэнергетики, её автономность и способность в условиях почти полной изоляции обеспечивать бесперебойность работы.
В блокированном Ленинграде почти единственным источником электроснабжения становится Волховская ГЭС имени В.И.Ленина. В октябре 1941 г. её оборудование было эвакуировано в тыл, но уже в январе 1942 г. два гидроагрегата были возвращены и с мая того же года начали давать электроэнергию. Всего за время блокады Волховская ГЭС дала Ленинграду 110 млн квт-ч электроэнергии. Большое значение для электроснабжения Москвы во время войны имели Угличская и Рыбинская ГЭС.
В период войны было начато строительство ряда новых гидроэлектростанций малой и средней мощности на Урале, в Средней Азии и Казахстане. В 1944-1945 г. было начато строительство на Северном Кавказе Майкопской, Орджоникидзевской, Краснополянской гидроэлектростанций и Мингечаурского комплексного гидроузла с гидроэлектростанцией мощностью 350 МВт на р. Куре в Азербайджане. По мере освобождения территории от оккупантов советский народ сразу же приступил к восстановлению разрушенных гидроэлектростанций. В 1944 г. было начато восстановление Днепровской ГЭС имени В.И.Ленина и других гидроэлектростанции, пострадавших в результате военных действий. Суммарная мощность всех гидроэлектростанций достигла к концу 1945 г. 1.25 млн кВт, а выработка энергии по ГЭС составила 11.2% от общей выработки энергии.
В период послевоенного пятилетия было восстановлено и введено новых гидравлических мощностей на 2 млн кВт и были созданы заделы на будущее. Вошли снова в строй Днепровская ГЭС В.И.Ленина и Нижне-Свирская гидроэлектростанции, начали работать Храмская-I, Фархадская, Севанская, Нивская-III и ряд других ГЭС. Было начато строительство Горьковской ГЭС на Волге мощностью 520 МВт.
В 1950 г. Совет Министров СССР принял постановления о строительстве гидроэлектростанций на Волге в районе Куйбышева и Волгограда; Каховской ГЭС на Днепре, а вместе с ней Южно-Украинского и Северо-Крымского каналов для орошения земель южных районов Украины и северных районов Крыма; Волго-Донского судоходного канала, Цимлянской ГЭС и систем орошения земель в Ростовской и Волгоградской областях. Открывался новый этап в освоения водных ресурсов Волга и Днепра.
В мировой практике не было примеров осуществления крупных гидротехнических сооружений значительного напора на нескальных основаниях. Советским гидротехникам приходилось эту задачу решать самостоятельно. Объёмы работ на одной стройплощадке возрастали до огромных размеров: земляных - до 200 млн м³, бетонных - до 10 млн м³. Для выполнения такого объёма работ в короткие сроки требовались высокопроизводительная механизация трудоёмких работ и наличие высококвалифицированных кадров рабочих и инженерно-технических работников. Советская промышленность оснастила наши стройки необходимой техникой. Весной 1952 г. был введён в строй Волго-Донской канал имени В.И.Ленина и пущен первый агрегат Цимлянской гидроэлектростанции, введённой в эксплуатацию на полную мощность в 1954 г.
В 1955 г. были пущены первые агрегаты Каховской гидроэлектростанции, а в 1956 г. было закончено строительство этой ГЭС и водозаборного сооружения Южно-Украинского и Северо-Крымского каналов. В 1955 г. были введены в эксплуатацию первые агрегаты, а в 1958 г. состоялось торжественное открытие Волжской ГЭС имени В.И.Ленина мощностью 2300 МВт и годовой выработкой электроэнергии 10.9 млрд квт-ч. Построенная на Волге выше г. Куйбышева эта станция с напором до 30 м явилась первой из числа наиболее мощных ГЭС. Водосбросные сооружения гидроузла сооружены на песчаных и глинистых грунтах и рассчитаны на пропуск паводка с расходом более 70 тыс м³/с. Колоссальные объёмы работ и краткие сроки строительства (5 лет до ввода первых агрегатов и 7 лет до ввода полной мощности) потребовали необычных в мировой практике темпов строительных работ, 1958 г. ознаменовался второй крупной победой на Волге - пуском первых агрегатов ещё большего энергетического гиганта - Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС мощностью 2563 МВт и годовой выработкой электроэнергии 11.1 млрд квт-ч, сооружённой выше г. Волгограда.
Вторая половина 50-х годов характеризуется началом бурного развития производительных сил восточных районов, а также началом широкого освоения богатейших гидроэнергетических ресурсов Сибири. На Ангаре полным ходом шло строительство Иркутской ГЭС, а на Оби - Новосибирской ГЭС. На базе этих и других гидроэлектростанций Сибири создавались новые крупные промышленные предприятия и энергоёмкие производства.
В 1954 г. было начато строительство наиболее крупной в Ангарском каскаде Братской гидроэлектростанции имени 50-летия Великого Октября мощностью 4500 МВт при среднегодовой выработке электроэнергии в 22.4 млрд квт-ч. Естественный регулятор стока реки Ангары - озеро Байкал и водохранилище Братского гидроузла с общей регулирующей ёмкостью 94.6 млрд м³ позволили получить на Братской ГЭС даже в маловодные годы высокую обеспеченную выработку электроэнергии, равную 20.2млрд квт-ч. Гидротехнические сооружения гидроузла размещены на скальном основании в узком створе в районе Падунских порогов. Высота плотины Братской ГЭС достигает 126 м. Стоимость Братского гидроузла ниже стоимости Куйбышевского, а выработка электроэнергии в 2 раза больше выработки энергии Волжской ГЭС имени В.И.Ленина.
В 1955 г. началось строительство Красноярской гидроэлектростанции на р. Енисее, мощностью 6000 МВт (мощность первой очереди 5000 МВт) при среднегодовой выработке электроэнергии 20.4 млрд квт-ч. Первые агрегаты ГЭС были пущены в 1967 г. Благоприятные геологические и топографические условия, а также применение уникальных по мощности гидроагрегатов по 500 тыс кВт в единице предопределили сравнительно небольшие объёмы работ и высокую эффективность Красноярской ГЭС.
За послевоенный период 1946-1958 гг. в СССР были построены и восстановлены 63 гидроэлектростанции суммарной мощностью 9.6 млн кВт. Мощность ГЭС Советского Союза на конец 1958 г. составила 10.9 млн кВт, т.е. выросла в 8.7 раза по сравнению с 1945 г. Выработка энергии на гидроэлектростанциях составила в 1958 г. 46.5 млрд квт-ч, а удельный её вес в общей выработке электроэнергии вырос с 11.1% в 1945 г. до 19.7% в 1958 г.
Новые перспективы в развитии гидроэнергетики определились семилетним планом развития народного хозяйства (1959-1965 гг.). Этот период ознаменовался вводом в действие крупнейших гидроэлектростанций мира - Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС и Братской ГЭС имени 50-летия Великого Октября, а также ряда других крупных ГЭС - Воткинской, Кременчугской, Бухтарминской, Головной, Уч-Курганской, Днепродзержинской, Верхне-Туломской, Плявиньской имени В.И.Ленина. Началось строительство многих новых гидроэлектростанций, в том числе: Саянской мощностью 6.4 млн кВт, Усть-Илимской - 4.3 млн кВт, Нурекской - 2.7 млн кВт, Ингурской - 1.6 млн кВт, Зейской - 1.4 млн кВт, Токтогульской - 1.2 млн кВт, Нижне-Камской - 1.1 млн кВт, Чиркейской - 1.0 млн кВт.
За семилетие 1959-65 гг. было введено 11.3 млн кВт новой мощности на гидравлических электростанциях и суммарная мощность ГЭС достигла 22.2 млн кВт, т.е. увеличилась к концу 1965 г. более чем в 2 раза. Ввод новых мощностей в среднем составил 1.6 млн кВт в год, максимальный - 2.5 млн кВт. Выработка гидроэлектроэнергии в 1965 г. выросла до 81.4 млрд квт-ч против 46.5 млрд квт-ч в 1958 г. Около 30% всей гидроэнергии в 1965 г. было выработано на гидроэлектростанциях азиатской части Советского Союза; за семилетие выработка гидроэнергии повысилась здесь более чем в 3 раза. Продвижение гидроэнергетики на восток, где условия благоприятствуют сооружению мощных ГЭС, привело к снижению удельных капиталовложений в гидроэнергостроительство.
Большие успехи в развитии гидроэнергетики достигнуты за годы текущей пятилетки 1966-1970 гг. Крупнейшим достижением этого периода является ввод на полную мощность 5 млн кВт первой очереди Красноярской ГЭС, перенявшей мировое первенство по крупности у Братской ГЭС имени 50-летия Великого Октября.
Введена на полную мощность Саратовская ГЭС на р. Волге - 1.29 млн кВт. Завершено строительство Киевской ГЭС на р. Днепре мощностью 350 МВт и Череповецкой ГЭС на р. Шексне - 40 МВт, обе эти гидроэлектростанции оборудованы горизонтальными агрегатами. Вступили в строй первые агрегаты на каскаде Кубанских ГЭС, завершается строительство первой советской гидроаккумулирующей электростанции - Киевской ГАЭС проектной мощностью 225 МВт. Введён первый агрегат на опытной приливной электростанции - Кислогубской ПЭС на Мурманском побережье Кольского полуострова. Вступает в строй действующих Капчагайская ГЭС на р. Или, крупнейшей водной магистрали Южного Казахстана. Строятся замыкающие ступени Волжского и Камского каскадов - Чебоксарская и Нижне-Камская ГЭС, производится расширение Днепровской ГЭС имени В.И.Ленина. Развернуто строительство крупнейших гидроэлектростанций в Средней Азии. Значительны успехи советской гидроэнергетики на отдаленном севере азиатской территории страны - введена на полную мощность первая очередь Вилюйской ГЭС в Якутии и вводятся в действие первые агрегаты на Усть-Хантайской ГЭС в районе Норильска.
Ярким свидетельством успехов, достигнутых советской гидроэнергетикой, служит непрерывно расширяющаяся техническая помощь, оказываемая СССР многим странам в изысканиях и проектировании ГЭС, их строительстве и поставке оборудования. По советским проектам и при помощи советских специалистов построены и строятся гидроэлектростанции: Бхакра в Индии, высотная Асуанская плотина в ОАР, Наглу в Афганистане, Тхак-Ба в ДРВ, Панаути в Непале, Кассеб в Тунисе, Табка в Сирии и другие объекты. Основное оборудование для них изготовляется на советских заводах.
Суммарная мощность всех гидроэлектростанций страны на конец 1970 г. составит 32 млн кВт, из них 31.3 млн кВт сосредоточено на 154 гидроэлектростанциях, каждая мощностью более 5 МВт, в том числе:
- 15.2 млн кВт на 5 ГЭС каждая мощностью более 1000 МВт,
- 8.2 млн кВт на 16 ГЭС каждая мощностью от 300 до 1000 МВт,
- 4.5 млн кВт на 27 ГЭС каждая мощностью от 101 до 300 МВт,
- 2.8 млн кВт на 54 ГЭС каждая мощностью от 25.1 до 100 МВт,
- 0.6 млн кВт на 52 ГЭС каждая мощностью от 5.1 до 25 МВт.
Строятся ещё 25 гидроэлектростанций мощностью 22.0 млн кВт, в том числе 8 крупных гидроэлектростанций, суммарная мощность которых составит 17.8 млн кВт. В таблице 3-4 приведены данные по 15 крупнейшим ГЭС СССР.
По величине мощности отдельных гидроэлектростанций наша страна занимает первое место в мире, по суммарной мощности действующих ГЭС второе после США место в мире, а по выработке гидроэнергии - третье место после США и Канады.
Особенностью, отличающей современное гидроэнергетическое строительство, является сооружение гидроэлектростанций каскадами. В каскаде полнее используются энергетические ресурсы реки, повышается степень зарегулирования стока, что позволяет увеличить мощность и выработку ГЭС, повышается возможность маневрирования мощностью отдельных ГЭС из-за устранения ограничений по уровенному режиму нижнего бьефа. Строительство каскадов - единственно правильное направление при транспортной реконструкции рек. В таблице 3-5 приведены данные, характеризующие наиболее крупные каскады гидроэлектростанций, осуществление которых начато. Ниже приводится описание наиболее характерных каскадов гидроэлектростанций: Ангары и Енисея, Волги и Камы, Днепра и Чирчик-Бозсуйского.
Ангарский и Енисейский каскады гидроэлектростанций в водохозяйственном отношении являются единым и крупнейшим каскадом в СССР.
В настоящее время работают три гидроэлектростанции каскада - Иркутская, Братская имени 50-летия Великого Октября и Красноярская ГЭС - суммарной мощностью 9760 МВт со среднегодовой выработкой 46.9 млрд квт-ч и строятся две гидроэлектростанции - Саянская и Усть-Илимская - суммарной мощностью 10700 МВт со среднегодовой выработкой 45.4 млрд квт-ч. Полная же мощность Ангаро-Енисейского каскада 43600 МВт в 12 ступенях и среднегодовая выработка электроэнергии 213 млрд кВт-ч.
Основные данные по Ангарскому и Енисейскому каскадам приводятся в таблице 3-6. Исключительно благоприятные возможности гидроэнергетического строительства - большая водность, возможности глубокого регулирования стока, наличие благоприятных створов со скальными основаниями сооружений - сочетаются в Ангаро-Енисейском бассейне с обилием сырьевых ресурсов (уголь, чёрные и цветные металлы и др., огромные лесные богатства). В этом районе уже возникли и будут усиленно развиваться крупные промышленные центры с преобладанием электроёмких производств, чему способствуют массовость и дешевизна электроэнергии ангаро-енисейских ГЭС и создание мощной энергосистемы, охватившей все промышленные районы Центральной Сибири.
Волжский и Камский каскады гидроэлектростанций являются также единым каскадом в водохозяйственном отношении и наиболее освоенным. В настоящее время на Волге работают семь и на Каме две гидроэлектростанции суммарной мощностью 8514 МВт со среднегодовой выработкой 33.79 млрд квт-ч и строятся две гидроэлектростанции суммарной мощностью 2480 МВт со среднегодовой выработкой 6.08 млрд квт-ч. Подготавливается к строительству Переволокская ГЭС на Самарской Луке мощностью 2400 МВт. После завершения всех 14 ступеней Волжского и Камского каскадов их мощность достигнет 15.6 млн кВт, а среднегодовая выработка - 50 млрд квт-ч (см. таблицу 3-7).
Волга является главной транспортной магистралью на внутренних водных путях страны.
Полная реконструкция водного пути позволит получить на всём протяжении Волги от г. Калинина до устья реки и на Каме на участке от Соликамска до устья нормируемую глубину не менее 3.65 м. Эффективному использованию гидроэнергии Волги и Камы способствует то, что гидроэлектростанции обоих каскадов работают в объединённой энергосистеме европейской части СССР. В будущем гидроэлектростанции Волжского и Камского каскадов могут повысить выработку электрической энергии за счёт переброски 37 км³ стока северных рек - Печоры и Вычегды - на 10 млрд квт-ч.
Днепровский каскад гидроэлектростанций является вторым по мощности в европейской части СССР; его строительство завершается. Основные энергетические ресурсы Днепра сосредоточены на участке ниже Киева и составляют 85% всего энергетического потенциала реки. Данные по каскаду приводятся в таблице 3-8.
Создание водохранилищ на Днепровском каскаде общей ёмкостью 44 км³ позволило осуществить годичное регулирование стока Днепра и полностью его использовать для нужд народного хозяйства: получения электрической энергии, развития водного транспорта, орошения земель юга Украины и Крыма и улучшения водоснабжения промышленных районов Криворожья и Донецкого угольного бассейна.
Чирчик-Бозсуйский каскад гидроэлектростанций состоит из 19 ступеней, из которых построены 17 и намечены к строительству 2 гидроэлектростанции. Древний канал Бозсу забирал воду из реки Чирчик с помощью простейшего барража и орошал район г. Ташкента. На нём ныне построено 12 небольших гидроэлектростанций. В довоенные годы на р. Чирчик выше барража был построен инженерный водозабор с плотиной и отстойником и деривационный канал до соединения с каналом Бозсу, на перепадах которого были построены 4 более крупные ГЭС: Тавакская, Чирчикская имени Ф.Г.Логинова, Аккавакская-I и Аккавакская-II. В настоящее время введена в эксплуатацию вышележащая Чарвакская ГЭС, самая крупная в каскаде, создавшая водохранилище сезонного регулирования для всего каскада (см. таблицу 3-9). Суммарная мощность ГЭС каскада 1170 МВт с годовой выработкой энергии около 4.7 млрд квт-ч.
Нижняя часть бассейна р. Чирчик представляет собой наиболее густонаселенный и промышленно развитый район Узбекской ССР с крупными массивами плодородных земель и с широко разветвлённой ирригационной сетью в Чирчик-Ангрен-Келесском орошаемом оазисе. Энергетическое использование водных ресурсов в этом засушливом районе сочетается с требованиями водообеспечения уже орошаемых земель и освоения новых земельных массивов. Ввод в эксплуатацию Чарвакского гидроузла позволяет дополнительно оросить 150 тыс га новых земель и повысить водообеспеченность существующих поливных земель.
РАЗВИТИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
В дореволюционной России в 1912 г. действовало более 45 тыс гидросиловых установок общей мощностью около 500 тыс кВт, главным образом мельниц с различными типами водяных колёс. В это же время в десяти наиболее развитых странах Европы и Америки находились в эксплуатации гидроэлектростанции суммарной мощностью 12 млн кВт. В конце XIX века в России начали разрабатывать первые проекты крупных гидроэлектростанций. Они предусматривали использование преимущественно порожистых участков рек Днепра, Волхова, Вуоксы, Наровы и др. рек, однако ни один из них не был осуществлён.
Советская власть сразу же оценила большое значение водно-энергетических ресурсов для электрификации страны. Планом ГОЭЛРО предусматривалось сооружение 10 ГЭС установленной мощностью 640 МВт (см. главу 1), что составляло почти 37% всей мощности, намеченной к вводу по плану ГОЭЛРО. План ГОЭЛРО содержал также ряд рекомендаций по энергетическому использованию рек Туломы, Нивы, Печоры, Наровы, Западной Двины, Уфы, Риони, Раздана, Иртыша и других. В последующем план гидроэнергостроительства уточнялся и был пополнен новыми гидроэлектростанциями.
В период восстановления народного хозяйства страны было начато строительство 11 гидроэлектростанций общей мощностью 817 МВт: в 1919 г. - Волховской вблизи Ленинграда; 1921 г. - Земо-Авчальской около Тбилиси; в 1923 г. - Бозсуйской у Ташкента, Ереванской-I в Армении, Кондопожской в Карелии; в 1926 г. - Ленинаканской в Армении; в 1927 г. - Гизельдонской в Северной Осетии, Рионской у Кутаиси, Дзорагетской в Армении, Нижне-Свирской у Ленинграда и Днепровской.
Волховская, Ереванская-I и Бозсуйская гидроэлектростанции были введены в эксплуатацию в 1926 г., Земо-Авчальская ГЭС (первая очередь) в 1927 г., Ленинаканская и Кондопожская (первая очередь) - в 1928 г. Мощность гидроэлектростанций в 1928 г. достигла 121 МВт, а годовая выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях - 430 млн квт-ч, т.е. увеличилась в 10 раз по сравнению с 1917 г. Значительный шаг вперед в освоении водных ресурсов был сделан в предвоенный период развития народного хозяйства (1929-1940 гг.) - период первых пятилетних планов. Начало этого периода ознаменовалось строительством Днепровской ГЭС мощностью 560 МВт, которая стала энергетическим центром нового индустриального района. Подпором плотины были затоплены Днепровские пороги и через шлюзы гидроузла впервые открылся свободный путь по ранее непроходимому участку Днепра до моря. По своим конструктивным решениям и общему техническому замыслу Днепровский гидроузел до сих пор представляет большой интерес. 16 апреля 1932 г. был пущен первый гидроагрегат Днепрогэс.
Другим важным событием довоенного периода было строительство Нижне-Свирской ГЭС мощностью 100 МВт (1927-1935 гг.). Советскими гидроэнергостроителями впервые в мировой практике была решена проблема строительства гидротехнических сооружений на мягких и упругосжимаемых грунтах.
В этот же период в различных районах страны вошли в строй Канакерская, Кадырьинская, Ульбинская, Нивская-II, Гизельдонская, Рионская и Дзорагетская гидроэлектростанции. Накопленный опыт в освоении водных ресурсов позволил перейти к решению новых задач. Было начато строительство канала имени Москвы и Иваньковской ГЭС, положившей начало энергетическому освоению Волги, а также Угличской и Рыбинской гидроэлектростанций. Эти крупные по тому времени электростанции сооружались на разнообразных нескальных грунтах (глинах, суглинках, супесях). Иваньковская (пуск в 1937 г.), Угличская (1940 г.) и Рыбинская (1941 г.) - первые гидроэлектростанции, включенные в систему Мосэнерго.
В 1936 г. была введена первая гидроэлектростанция Севан-Разданского каскада. В Средней Азии были введены в эксплуатацию крупные гидроэлектростанции на р. Чирчик - Комсомольская, ныне Чирчикская имени Ф.Г.Логинова (1940 г.) и Тавакская (1941 г.). Гидроэлектростанции стали энергетической базой индустриального развития Грузии, Армении, Средней Азии и Заполярья, т.е. районов, где ощущался недостаток в собственных топливных ресурсах.
Общий прирост мощностей на гидроэлектростанциях за предвоенный период составил 1.46 млн кВт, и доля гидроэнергии в электробалансе страны выросла с 6.7% (1930 г.) до 10.6% (1940 г.).
Советское гидроэнергетическое строительство приобрело широкий размах, доказав возможность сооружения ГЭС в самых сложных геологических условиях. Отечественная промышленность снабдила строителей необходимой механизацией: почти все ГЭС были обеспечены отечественным оборудованием, в том числе турбинами с рекордным диаметром рабочих колес по 9.0 м. Были начаты подготовительные работы по строительству гидроэлектростанций: Волжской ГЭС близ г. Куйбышева, Усть-Каменогорской на р. Иртыше в северо-восточной части Казахстана, Нивской-III в Мурманской области, Камской у г. Перми, Верхне-Свирской ГЭС у истока р. Свири из Онежского озера, а также ряда других крупных ГЭС. Однако эти планы советского народа были сорваны вероломным нападением фашистской Германии.
В военных условиях особенно было ощутимо значение гидроэнергетики, её автономность и способность в условиях почти полной изоляции обеспечивать бесперебойность работы.
В блокированном Ленинграде почти единственным источником электроснабжения становится Волховская ГЭС имени В.И.Ленина. В октябре 1941 г. её оборудование было эвакуировано в тыл, но уже в январе 1942 г. два гидроагрегата были возвращены и с мая того же года начали давать электроэнергию. Всего за время блокады Волховская ГЭС дала Ленинграду 110 млн квт-ч электроэнергии. Большое значение для электроснабжения Москвы во время войны имели Угличская и Рыбинская ГЭС.
В период войны было начато строительство ряда новых гидроэлектростанций малой и средней мощности на Урале, в Средней Азии и Казахстане. В 1944-1945 г. было начато строительство на Северном Кавказе Майкопской, Орджоникидзевской, Краснополянской гидроэлектростанций и Мингечаурского комплексного гидроузла с гидроэлектростанцией мощностью 350 МВт на р. Куре в Азербайджане. По мере освобождения территории от оккупантов советский народ сразу же приступил к восстановлению разрушенных гидроэлектростанций. В 1944 г. было начато восстановление Днепровской ГЭС имени В.И.Ленина и других гидроэлектростанции, пострадавших в результате военных действий. Суммарная мощность всех гидроэлектростанций достигла к концу 1945 г. 1.25 млн кВт, а выработка энергии по ГЭС составила 11.2% от общей выработки энергии.
В период послевоенного пятилетия было восстановлено и введено новых гидравлических мощностей на 2 млн кВт и были созданы заделы на будущее. Вошли снова в строй Днепровская ГЭС В.И.Ленина и Нижне-Свирская гидроэлектростанции, начали работать Храмская-I, Фархадская, Севанская, Нивская-III и ряд других ГЭС. Было начато строительство Горьковской ГЭС на Волге мощностью 520 МВт.
В 1950 г. Совет Министров СССР принял постановления о строительстве гидроэлектростанций на Волге в районе Куйбышева и Волгограда; Каховской ГЭС на Днепре, а вместе с ней Южно-Украинского и Северо-Крымского каналов для орошения земель южных районов Украины и северных районов Крыма; Волго-Донского судоходного канала, Цимлянской ГЭС и систем орошения земель в Ростовской и Волгоградской областях. Открывался новый этап в освоения водных ресурсов Волга и Днепра.
В мировой практике не было примеров осуществления крупных гидротехнических сооружений значительного напора на нескальных основаниях. Советским гидротехникам приходилось эту задачу решать самостоятельно. Объёмы работ на одной стройплощадке возрастали до огромных размеров: земляных - до 200 млн м³, бетонных - до 10 млн м³. Для выполнения такого объёма работ в короткие сроки требовались высокопроизводительная механизация трудоёмких работ и наличие высококвалифицированных кадров рабочих и инженерно-технических работников. Советская промышленность оснастила наши стройки необходимой техникой. Весной 1952 г. был введён в строй Волго-Донской канал имени В.И.Ленина и пущен первый агрегат Цимлянской гидроэлектростанции, введённой в эксплуатацию на полную мощность в 1954 г.
В 1955 г. были пущены первые агрегаты Каховской гидроэлектростанции, а в 1956 г. было закончено строительство этой ГЭС и водозаборного сооружения Южно-Украинского и Северо-Крымского каналов. В 1955 г. были введены в эксплуатацию первые агрегаты, а в 1958 г. состоялось торжественное открытие Волжской ГЭС имени В.И.Ленина мощностью 2300 МВт и годовой выработкой электроэнергии 10.9 млрд квт-ч. Построенная на Волге выше г. Куйбышева эта станция с напором до 30 м явилась первой из числа наиболее мощных ГЭС. Водосбросные сооружения гидроузла сооружены на песчаных и глинистых грунтах и рассчитаны на пропуск паводка с расходом более 70 тыс м³/с. Колоссальные объёмы работ и краткие сроки строительства (5 лет до ввода первых агрегатов и 7 лет до ввода полной мощности) потребовали необычных в мировой практике темпов строительных работ, 1958 г. ознаменовался второй крупной победой на Волге - пуском первых агрегатов ещё большего энергетического гиганта - Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС мощностью 2563 МВт и годовой выработкой электроэнергии 11.1 млрд квт-ч, сооружённой выше г. Волгограда.
Вторая половина 50-х годов характеризуется началом бурного развития производительных сил восточных районов, а также началом широкого освоения богатейших гидроэнергетических ресурсов Сибири. На Ангаре полным ходом шло строительство Иркутской ГЭС, а на Оби - Новосибирской ГЭС. На базе этих и других гидроэлектростанций Сибири создавались новые крупные промышленные предприятия и энергоёмкие производства.
В 1954 г. было начато строительство наиболее крупной в Ангарском каскаде Братской гидроэлектростанции имени 50-летия Великого Октября мощностью 4500 МВт при среднегодовой выработке электроэнергии в 22.4 млрд квт-ч. Естественный регулятор стока реки Ангары - озеро Байкал и водохранилище Братского гидроузла с общей регулирующей ёмкостью 94.6 млрд м³ позволили получить на Братской ГЭС даже в маловодные годы высокую обеспеченную выработку электроэнергии, равную 20.2млрд квт-ч. Гидротехнические сооружения гидроузла размещены на скальном основании в узком створе в районе Падунских порогов. Высота плотины Братской ГЭС достигает 126 м. Стоимость Братского гидроузла ниже стоимости Куйбышевского, а выработка электроэнергии в 2 раза больше выработки энергии Волжской ГЭС имени В.И.Ленина.
В 1955 г. началось строительство Красноярской гидроэлектростанции на р. Енисее, мощностью 6000 МВт (мощность первой очереди 5000 МВт) при среднегодовой выработке электроэнергии 20.4 млрд квт-ч. Первые агрегаты ГЭС были пущены в 1967 г. Благоприятные геологические и топографические условия, а также применение уникальных по мощности гидроагрегатов по 500 тыс кВт в единице предопределили сравнительно небольшие объёмы работ и высокую эффективность Красноярской ГЭС.
За послевоенный период 1946-1958 гг. в СССР были построены и восстановлены 63 гидроэлектростанции суммарной мощностью 9.6 млн кВт. Мощность ГЭС Советского Союза на конец 1958 г. составила 10.9 млн кВт, т.е. выросла в 8.7 раза по сравнению с 1945 г. Выработка энергии на гидроэлектростанциях составила в 1958 г. 46.5 млрд квт-ч, а удельный её вес в общей выработке электроэнергии вырос с 11.1% в 1945 г. до 19.7% в 1958 г.
Новые перспективы в развитии гидроэнергетики определились семилетним планом развития народного хозяйства (1959-1965 гг.). Этот период ознаменовался вводом в действие крупнейших гидроэлектростанций мира - Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС и Братской ГЭС имени 50-летия Великого Октября, а также ряда других крупных ГЭС - Воткинской, Кременчугской, Бухтарминской, Головной, Уч-Курганской, Днепродзержинской, Верхне-Туломской, Плявиньской имени В.И.Ленина. Началось строительство многих новых гидроэлектростанций, в том числе: Саянской мощностью 6.4 млн кВт, Усть-Илимской - 4.3 млн кВт, Нурекской - 2.7 млн кВт, Ингурской - 1.6 млн кВт, Зейской - 1.4 млн кВт, Токтогульской - 1.2 млн кВт, Нижне-Камской - 1.1 млн кВт, Чиркейской - 1.0 млн кВт.
За семилетие 1959-65 гг. было введено 11.3 млн кВт новой мощности на гидравлических электростанциях и суммарная мощность ГЭС достигла 22.2 млн кВт, т.е. увеличилась к концу 1965 г. более чем в 2 раза. Ввод новых мощностей в среднем составил 1.6 млн кВт в год, максимальный - 2.5 млн кВт. Выработка гидроэлектроэнергии в 1965 г. выросла до 81.4 млрд квт-ч против 46.5 млрд квт-ч в 1958 г. Около 30% всей гидроэнергии в 1965 г. было выработано на гидроэлектростанциях азиатской части Советского Союза; за семилетие выработка гидроэнергии повысилась здесь более чем в 3 раза. Продвижение гидроэнергетики на восток, где условия благоприятствуют сооружению мощных ГЭС, привело к снижению удельных капиталовложений в гидроэнергостроительство.
Большие успехи в развитии гидроэнергетики достигнуты за годы текущей пятилетки 1966-1970 гг. Крупнейшим достижением этого периода является ввод на полную мощность 5 млн кВт первой очереди Красноярской ГЭС, перенявшей мировое первенство по крупности у Братской ГЭС имени 50-летия Великого Октября.
Введена на полную мощность Саратовская ГЭС на р. Волге - 1.29 млн кВт. Завершено строительство Киевской ГЭС на р. Днепре мощностью 350 МВт и Череповецкой ГЭС на р. Шексне - 40 МВт, обе эти гидроэлектростанции оборудованы горизонтальными агрегатами. Вступили в строй первые агрегаты на каскаде Кубанских ГЭС, завершается строительство первой советской гидроаккумулирующей электростанции - Киевской ГАЭС проектной мощностью 225 МВт. Введён первый агрегат на опытной приливной электростанции - Кислогубской ПЭС на Мурманском побережье Кольского полуострова. Вступает в строй действующих Капчагайская ГЭС на р. Или, крупнейшей водной магистрали Южного Казахстана. Строятся замыкающие ступени Волжского и Камского каскадов - Чебоксарская и Нижне-Камская ГЭС, производится расширение Днепровской ГЭС имени В.И.Ленина. Развернуто строительство крупнейших гидроэлектростанций в Средней Азии. Значительны успехи советской гидроэнергетики на отдаленном севере азиатской территории страны - введена на полную мощность первая очередь Вилюйской ГЭС в Якутии и вводятся в действие первые агрегаты на Усть-Хантайской ГЭС в районе Норильска.
Ярким свидетельством успехов, достигнутых советской гидроэнергетикой, служит непрерывно расширяющаяся техническая помощь, оказываемая СССР многим странам в изысканиях и проектировании ГЭС, их строительстве и поставке оборудования. По советским проектам и при помощи советских специалистов построены и строятся гидроэлектростанции: Бхакра в Индии, высотная Асуанская плотина в ОАР, Наглу в Афганистане, Тхак-Ба в ДРВ, Панаути в Непале, Кассеб в Тунисе, Табка в Сирии и другие объекты. Основное оборудование для них изготовляется на советских заводах.
Суммарная мощность всех гидроэлектростанций страны на конец 1970 г. составит 32 млн кВт, из них 31.3 млн кВт сосредоточено на 154 гидроэлектростанциях, каждая мощностью более 5 МВт, в том числе:
- 15.2 млн кВт на 5 ГЭС каждая мощностью более 1000 МВт,
- 8.2 млн кВт на 16 ГЭС каждая мощностью от 300 до 1000 МВт,
- 4.5 млн кВт на 27 ГЭС каждая мощностью от 101 до 300 МВт,
- 2.8 млн кВт на 54 ГЭС каждая мощностью от 25.1 до 100 МВт,
- 0.6 млн кВт на 52 ГЭС каждая мощностью от 5.1 до 25 МВт.
Строятся ещё 25 гидроэлектростанций мощностью 22.0 млн кВт, в том числе 8 крупных гидроэлектростанций, суммарная мощность которых составит 17.8 млн кВт. В таблице 3-4 приведены данные по 15 крупнейшим ГЭС СССР.
По величине мощности отдельных гидроэлектростанций наша страна занимает первое место в мире, по суммарной мощности действующих ГЭС второе после США место в мире, а по выработке гидроэнергии - третье место после США и Канады.
Особенностью, отличающей современное гидроэнергетическое строительство, является сооружение гидроэлектростанций каскадами. В каскаде полнее используются энергетические ресурсы реки, повышается степень зарегулирования стока, что позволяет увеличить мощность и выработку ГЭС, повышается возможность маневрирования мощностью отдельных ГЭС из-за устранения ограничений по уровенному режиму нижнего бьефа. Строительство каскадов - единственно правильное направление при транспортной реконструкции рек. В таблице 3-5 приведены данные, характеризующие наиболее крупные каскады гидроэлектростанций, осуществление которых начато. Ниже приводится описание наиболее характерных каскадов гидроэлектростанций: Ангары и Енисея, Волги и Камы, Днепра и Чирчик-Бозсуйского.
Ангарский и Енисейский каскады гидроэлектростанций в водохозяйственном отношении являются единым и крупнейшим каскадом в СССР.
В настоящее время работают три гидроэлектростанции каскада - Иркутская, Братская имени 50-летия Великого Октября и Красноярская ГЭС - суммарной мощностью 9760 МВт со среднегодовой выработкой 46.9 млрд квт-ч и строятся две гидроэлектростанции - Саянская и Усть-Илимская - суммарной мощностью 10700 МВт со среднегодовой выработкой 45.4 млрд квт-ч. Полная же мощность Ангаро-Енисейского каскада 43600 МВт в 12 ступенях и среднегодовая выработка электроэнергии 213 млрд кВт-ч.
Основные данные по Ангарскому и Енисейскому каскадам приводятся в таблице 3-6. Исключительно благоприятные возможности гидроэнергетического строительства - большая водность, возможности глубокого регулирования стока, наличие благоприятных створов со скальными основаниями сооружений - сочетаются в Ангаро-Енисейском бассейне с обилием сырьевых ресурсов (уголь, чёрные и цветные металлы и др., огромные лесные богатства). В этом районе уже возникли и будут усиленно развиваться крупные промышленные центры с преобладанием электроёмких производств, чему способствуют массовость и дешевизна электроэнергии ангаро-енисейских ГЭС и создание мощной энергосистемы, охватившей все промышленные районы Центральной Сибири.
Волжский и Камский каскады гидроэлектростанций являются также единым каскадом в водохозяйственном отношении и наиболее освоенным. В настоящее время на Волге работают семь и на Каме две гидроэлектростанции суммарной мощностью 8514 МВт со среднегодовой выработкой 33.79 млрд квт-ч и строятся две гидроэлектростанции суммарной мощностью 2480 МВт со среднегодовой выработкой 6.08 млрд квт-ч. Подготавливается к строительству Переволокская ГЭС на Самарской Луке мощностью 2400 МВт. После завершения всех 14 ступеней Волжского и Камского каскадов их мощность достигнет 15.6 млн кВт, а среднегодовая выработка - 50 млрд квт-ч (см. таблицу 3-7).
Волга является главной транспортной магистралью на внутренних водных путях страны.
Полная реконструкция водного пути позволит получить на всём протяжении Волги от г. Калинина до устья реки и на Каме на участке от Соликамска до устья нормируемую глубину не менее 3.65 м. Эффективному использованию гидроэнергии Волги и Камы способствует то, что гидроэлектростанции обоих каскадов работают в объединённой энергосистеме европейской части СССР. В будущем гидроэлектростанции Волжского и Камского каскадов могут повысить выработку электрической энергии за счёт переброски 37 км³ стока северных рек - Печоры и Вычегды - на 10 млрд квт-ч.
Днепровский каскад гидроэлектростанций является вторым по мощности в европейской части СССР; его строительство завершается. Основные энергетические ресурсы Днепра сосредоточены на участке ниже Киева и составляют 85% всего энергетического потенциала реки. Данные по каскаду приводятся в таблице 3-8.
Создание водохранилищ на Днепровском каскаде общей ёмкостью 44 км³ позволило осуществить годичное регулирование стока Днепра и полностью его использовать для нужд народного хозяйства: получения электрической энергии, развития водного транспорта, орошения земель юга Украины и Крыма и улучшения водоснабжения промышленных районов Криворожья и Донецкого угольного бассейна.
Чирчик-Бозсуйский каскад гидроэлектростанций состоит из 19 ступеней, из которых построены 17 и намечены к строительству 2 гидроэлектростанции. Древний канал Бозсу забирал воду из реки Чирчик с помощью простейшего барража и орошал район г. Ташкента. На нём ныне построено 12 небольших гидроэлектростанций. В довоенные годы на р. Чирчик выше барража был построен инженерный водозабор с плотиной и отстойником и деривационный канал до соединения с каналом Бозсу, на перепадах которого были построены 4 более крупные ГЭС: Тавакская, Чирчикская имени Ф.Г.Логинова, Аккавакская-I и Аккавакская-II. В настоящее время введена в эксплуатацию вышележащая Чарвакская ГЭС, самая крупная в каскаде, создавшая водохранилище сезонного регулирования для всего каскада (см. таблицу 3-9). Суммарная мощность ГЭС каскада 1170 МВт с годовой выработкой энергии около 4.7 млрд квт-ч.
Нижняя часть бассейна р. Чирчик представляет собой наиболее густонаселенный и промышленно развитый район Узбекской ССР с крупными массивами плодородных земель и с широко разветвлённой ирригационной сетью в Чирчик-Ангрен-Келесском орошаемом оазисе. Энергетическое использование водных ресурсов в этом засушливом районе сочетается с требованиями водообеспечения уже орошаемых земель и освоения новых земельных массивов. Ввод в эксплуатацию Чарвакского гидроузла позволяет дополнительно оросить 150 тыс га новых земель и повысить водообеспеченность существующих поливных земель.