俄罗斯供热发展历史与现状

俄罗斯供热110年历史发展简况

 俄罗斯（包括前苏联）的集中供热技术诞生于1903年，建成的第一个集中供热系统由当时圣·彼得堡电力技术学院的B．B．德米特里耶夫教授和Л．Л．金捷尔工程师共同设计，利用当地发电厂汽轮机乏汽为奥尔登堡王子儿童医院供暖。1908年，B．B．德米特里耶夫教授对热电联产的生产效率进行了论证，开发了第一代热电厂及热网技术方案。

 1924年11月25日，彼得格勒（现圣·彼得堡）第三电厂被成功改造为热电厂，并向附近住宅楼供暖，成为热电厂供暖的开端。

 莫斯科市敷设的第一条热网是1928年从全俄热工研究所试验热电厂向附近工厂及其他建筑物供热的蒸汽管道。

 从1931年起，俄罗斯集中供热事业进入壮大阶段，热电联产基本技术方案得到开发，技术政策逐步形成。1931年6月召开的党中央委员大会将热电联产提升到国家发展战略高度，大力发展热电厂在大型工业中心的先行建设，并争取于该年底形成全国“热力网”托拉斯。至1941年，莫斯科已有运行的热电厂6座，热水管网63 km以及蒸汽管网17 km，向445个居住建筑及数十个工厂供应电力、热水和蒸汽。

 第二次世界大战后，随着地处寒冷气候区的北欧国家及德国的集中供热事业的迅速发展，俄罗斯的热电厂和集中供热设施的建设步伐也急剧加快，热电厂工艺系统的形式及技术方案、相关供热理论基础得到全面且深入的发展。20世纪50年代末期，俄罗斯实现了城市及工业中心全范围采用热电联产系统。至1970年，全国共建成热电厂100个，供热汽轮机装置600多个。1955年，由全俄热工研究所设计的尖峰锅炉在热电厂得到应用，热网供水温度从110 ℃调至150 ℃，保证热电厂具有最佳热化系数工况。为提高热电厂工作效率，大力发展高参数供热汽轮机，1957年，俄罗斯制造了第一个功率为50 MW的超高压供热汽轮机（进汽压力13 MPa，温度565 ℃，双级可调抽汽），随后，又制造出一系列不同类型的热电联产汽轮机，供热功率能够逐级增至250 MW，蒸汽压力为超临界参数（即进汽压力24 MPa，温度540 ℃）。至20世纪90年代，俄罗斯供热功率超过300 MW的热电厂已超过80个，其中12个热电厂供热功率超过600～700 MW，9个超过1 000 MW。

 1975至1990年，在俄罗斯热电厂建设稳步发展的同时，主要设施开始出现老化现象。1991年以后，前苏联解体对国家经济造成了巨大影响，热电联产生产能力大幅下降，大型热电设施停止建设，热电厂的产电量约降低了15.5％，供热量约降低了33.8％，设备与管网加速老化。这个时期发展的主要特点是：探寻集中供热与分散供热的合理结合，优先发展以利用进口设备为主的分散式自动化供热系统，自动化系统技术方案得到应用。

 2000年，俄罗斯热能动力工程逐步复兴。位于圣·彼得堡、作为俄罗斯首座大功率蒸汽燃气热电厂的运行成为了标志性事件，该热电厂的全部指标都符合国际现代化水平。小型热电厂建设得到发展，热电厂自动化设备实现国产化，形成以大型和小型热电厂联合集中供热为主的新发展概念。

 2003年，全国供热热源包括热电厂485个（其中工业企业的热电厂244个），大功率锅炉房920个，中等功率锅炉房5 570个，小型锅炉房182个。

 截止到2011年，俄罗斯需要供暖的居住建筑的集中供热率达到81％，而64％的居民得到集中热水供应保障。

 俄罗斯供热技术的特色

 大力发展热电厂作为集中供热热源

 俄罗斯的热能供应与电力工业紧密相关，全国60％以上的电能以及近32％的热能由热电厂生产。72％的供热热能由热电厂和区域锅炉房等集中式热源生产，18％由核能与局部热源生产，4.5％由工业设备余热回收利用生产，而可再生能源生产的热能只占很小比例。

目前，俄罗斯正在运行的约600个热电厂主要应用于大中型城市，燃料为天然气（67％）、煤炭（28％）和燃油（5％）。小型城市集中供热主要由锅炉提供保障，目前有近19万个供热锅炉。除了普通的热电厂及核热电厂，还运行着大量工业热电厂，工业热电厂是工业企业的组成部分，为企业提供热能保障的同时，也为附近居住区提供电能和所需热能。

 大型集中供热系统建设经验丰富

 目前，俄罗斯大多数超过10万人口的城市中，70％～95％的居住建筑由集中供热系统提供保障，生活热水24 h连续供应。2011年，俄罗斯供热管网长度超过2.57×105 km（2013年，我国供热管网长度约为1.8×105 km）。

 目前，俄罗斯最著名的热力企业是莫斯科统一能源股份无限公司，该企业向1 200万莫斯科居民供暖并供应热水，运行热网长度超过1.6×104 km，拥有116个热力站（16个区域热力站，13个小区热力站，87个锅炉房），总热功率达到7.07 GW。

 俄罗斯气候和地质条件的多样性使其发展集中供热技术的难度很大，故促使其对集中供热系统设计、施工及运行过程中的诸多问题进行研究，例如：高参数汽轮机设计和制造、各种地下（有管沟或直埋）敷设以及地上敷设条件下热力管网构造、长距离输送热媒条件下的热量计算、集中供热管网分级建设以及系统运行调节、创建配备各种热水供应预热设备的热力站型式、连续热水供应的供热系统设计等，长期的研究使其积累了丰富的经验。

 建立坚实的集中供热基础理论体系

 俄罗斯能够在短期内建立大型热电联产与集中供热系统的科学基础，并且历史性地在大、中型城市中得到应用，依赖于国家政策的支持、大批企业和专门科研院所的工作，以及该领域杰出科学家和专家所建立的坚实的基础理论体系。

俄罗斯供热发展面临的问题

总体来说，俄罗斯的供热技术取得了很高的成就，然而在20世纪90年代经历前苏联解体危机后，出现了政府对热电厂和供热系统投资减少、科研项目及经费萎缩、技术装备老化等一系列问题，使集中供热事业发展遇到了较大困难。

 当前俄罗斯供热行业动态

 热网的现代化节能改造

 为降低供热管网热损失，俄罗斯近年来将热网现代化节能改造作为工作重点，经过广泛节能改造，各地区开始建成现代化热网。

　莫斯科东北部城市梅季希热网的现代化改造是最具代表性的实例之一。梅季希热网是在小型分散式锅炉的基础上建成的。由于得到瑞典国际开发署（SIDA）及世界银行的贷款资助，从20世纪90年代开始，不断对热网进行现代化改造。目前，梅季希热网已成为俄罗斯最先进的集中供热系统之一。热网的主要改造措施如下：85％的热网管道采用预制直埋聚氨酯保温管；多个大型热源相互连接，提高热网可靠性；热源燃烧器靠电动机频率自动调节，保证锅炉效率不低于95％。该热网改造后热损失明显降低（见表1），每改造1 km热网管道，每年可节省100万～120万卢布。目前梅季希热网的主要任务是寻找替代热源，首先考虑利用生物质废弃物，为此设置１台功率为2.5 MW的生物质锅炉作为辅助锅炉，并将继续建设可再生能源锅炉。

表1　梅季希热网的节能改造效果

    供热系统综合优化

 所采用的集中供热系统综合优化方案包括：1）采用节能工艺、材料和设备；2）建筑物采用局部热源；3）对锅炉及小型热电厂进行改造；4）设置备用热网及热源；5）供热系统可进行自动控制调节。对上述优化方案的评价结果见表2。在尚未设置热电厂和区域发电站的居民区，可以考虑采用全面自动化的蒸汽动力、燃气涡轮机和蒸汽燃气热电厂等热源形式。

表2　集中供热系统优化技术方案达到的效果

 注：“＋”越多表示效果越好

 目前，芬兰、丹麦、德国等国家十分看重俄罗斯集中供热市场。其中，丹麦已与喀山、秋明、阿巴季得、彼尔姆等城市合作，制定并实施了包括集中供热领域在内的能效项目，使其在热计量、建筑节能、自动控制等方面的技术和质量均有较大提升。

 修订俄联邦CHиП 41-02—2003《热力网设计规范》

 2012年，俄罗斯完成了部分技术标准与规程的修订与补充工作。其中，对2003年颁布的CHиП41-02—2003《热力网设计规范》进行修订，编制了CП124．13330．2012《热力网设计规范CHиП41-02—2003修订版》。该规范从2013年1月1日开始实施。

 与CHиП41-02—2003《热力网设计规范》比较，CП124．13330．2012《热力网设计规范．CHиП41-02—2003修订版》的主要变化包括：1）对供热系统的安全性、可靠性和持久性提出了更为严格和具体的要求，涵盖了在自然界及（或）人为危害情况下供热系统安全、在建筑物和构筑物中居住及逗留的人体健康安全、供热可靠性、能源资源利用计量、基于长期节能的供热系统优化、生态安全等内容；2）给出供热系统安全运行的一系列保证措施，针对各种建筑类型和管道敷设方式，详细规定了相应施工、运行和维修等过程的安全技术要点、操作流程以及监察措施；3）增加对欧洲设计标准的参考利用；4）修改“系统无故障工作概率P”的定义，删除了“工业建筑供暖房间室内温度低于8 ℃属于故障”的规定；5）增加了用户使用热水的用量定额和耗热量指标，根据楼层、建筑类型、建造年代、供暖期室外计算温度，完善了居住建筑供暖通风最大热负荷指标，以提高规划阶段热负荷估算的准确性。

 加强核能热电联产的开发建设

 在巩固并提高传统能源效率的基础上，俄罗斯非常重视新能源的开发。早在1973年，俄罗斯在西伯利亚东北部城镇比利比诺建成核热电厂（功率48 MW），成功解决了当地高寒地区（室外供暖计算温度为－60～－50 ℃）漫长冬季的集中供热问题。但由于1987年切尔诺贝利核泄漏事件，发展核电厂的计划被延缓。

 近年来，根据国际能源、环境发展新形势，以及为实现减少国内天然气需求以获得天然气出口巨大收益的目的，俄罗斯在《2020年前俄罗斯能源发展战略》中，将具有传统优势的核能重新列为新能源的重点发展方向。2004年，俄联邦政府批准了《2015年前发展热核能的能源战略》，并投资近5 150亿卢布用于大批建设核电厂。

 2014年1月，俄罗斯科学院召开了“2030年前俄罗斯100 MW以下核能热电联产发展前景研讨会”，众多核能和热电专家共同探讨核热电厂的规模、设计、运行及经济性等问题。截至2014年4月，俄罗斯共有10座核电厂，设置了33台发电机组，总功率达到25 242 MW，装机容量处于世界第4位（前3位分别为美国、法国和日本）。发电同时进行供热的机组超过在运核电机组总数的85％。核能供热的集中供热系统使用80～150 ℃热水或蒸汽作为热源，供热功率25～200 MW，供热半径通常限制在数千米范围内，反应堆选址靠近城市负荷中心和用户，对技术和安全性的要求更高。

 建立供热行业基本法律《供热法》

 为了协调供热领域各级管理者、相关企业、热用户及投资者之间的关系，约束政府行为、企业行为和社会行为，以及促进相关问题的解决，2010年7月27日，俄联邦供热行业基本法《供热法》开始实施。《供热法》制定了与热能和热媒生产、传输、消耗以及供热系统创建、运行和发展有关的经济关系和法律基础，明确了国家权力机关和地方政府在供热领域的管理权和控制权，规定了各级组织为热用户提供可靠保证的权利和职责。

《供热法》已成为供热行业的纲领性文件，产生了多方面影响。各级管理者开始加强对供热质量的关注，供热系统的可靠性明显得到提高，重大事故发生率降至10年前的几十分之一，紧急事故的处理也更迅速。同时，城市供热规划的制定水平和监督机制得到加强，具有负责人签名并盖章的供热规划文件在互联网上公布并受到公开监督，有助于提高供热规划的质量和经济性。另外，保证项目竞争依靠更优化的方案和更强的建设能力，促进了热电联产集中供热良好经济条件的建立。《供热法》不只定位于税收制度下与造价及运行费用有关的经济效益，而更应定位于资源节约和环境保护的国家经济与社会利益以及供热可靠性的实现。

 俄罗斯供热领域的热点问题

 追踪近2年来俄罗斯大型学术会议的议题，并通过本文反映了其供热领域的热点问题及前沿技术，供我国相关人员进一步了解与交流。

2013年9月11—12日，“俄罗斯供热110年发展”大会在莫斯科召开，议题包括以下几个。

1）供热行业现状与可持续性因素——俄联邦第190号行业基本法《供热法》

该议题包括：工业安全领域内热网安装及运行的法律要求、关于集中供热热网的立法和法规、2013—2014年供热企业税收政策的现实问题等９个主题报告。

 2）供热系统现代化

 该议题包括：供热开发方案的自愿审查制度、供热现代化的支持和项目融资（国际金融公司在俄罗斯城市的经验）、“智能网”技术在集中供热系统中的应用等12个主题报告。另外有4个试点项目报告，分别为：圣·彼得堡热网现代化建设方法、雅库茨克热电厂设备和热网重建及现代化建设项目、下诺夫哥罗德地区锅炉和供热系统现代化项目以及卡马河畔切尔尼供热企业改造。

 3）俄罗斯热网的新技术及设备

 包括利用聚氨酯保温提高供热管道的质量和可靠性、在热网中利用大直径管道提高经济效率、供热管道发泡保温新技术、Flexalen型柔性预制保温塑料管道的设计与施工特点、国际标准гост32935—2014《热网的金属波纹管膨胀节通用技术条件》等。

 4）热计量系统质量的提高和保证

 讨论的报告包括：防止篡改热计量表的先进方法和解决热计量可靠度问题的途径。

 5）供热系统电子模型开发——云计算模型

 包括基于CityCom平台的城市基础设施工程信息化项目成果及前景、同区域环状管网与多热源管网可靠性计算方法在信息图像系统“CityCom热力图像”上的应用演示、云服务在电子模型开发和运行中应用的特点及实践、供热系统电子模型的创建与利用等。

 2014年10月29至31日，召开了由俄罗斯暖通空调、供热及建筑热物理工程师协会主办的第31届名为“莫斯科——节能城市”的国际会议。其中，名为“建筑的热电供应——现代要求与实践”的分会议的讨论议题包括：提交城市热电联产系统效率的潜力、高可靠性柔性聚合物保温管道在高温热网中的应用、独立燃气供暖及热水供应新技术、现代供热系统的可靠解决方案、基于热红外航空摄影测绘的热网远程诊断、提高供热系统效率与建筑物及设施集成的独立供热热源设计规则、租赁模式——在供热设施中引进创新和节能技术的激励、防止供热企业不正当参加供热系统现代化项目的方法。

 俄罗斯对我国集中供热事业的影响

 20世纪50—60年代，中俄两国供热技术交流比较密切。几十年来，俄罗斯的集中供热技术对我国有着重大影响，但近年来，由于多方面原因，目前我国对俄罗斯供热技术资料的掌握及发展动态的了解较少，且我国与此相关的技术交流人员也十分缺乏。

 结语

 经过110余年的发展和积累，俄罗斯在热电联产和集中供热领域取得了一定的成就，在理论研究方面达到了很高的水平，在实践中积累了丰富的经验。根据俄罗斯联邦政府于2009年8月27日通过的《2030年前俄罗斯能源发展战略》，预计到2030年，集中供热节能将达到35％～45％，热能需求降低30％～40％。在此形势下，热电联产集中供热仍将是优先发展方向，且必将实现更广泛的工艺、设备与材料节能，提高集中供热系统可靠性，增强非传统能源的开发利用。

从发展集中供热的国情、基础设施、供热规模、建筑类型等方面来看，我国与俄罗斯更为接近。因此，从俄罗斯集中供热的发展历史及现状中得到借鉴和启示是十分必要的。大力进行中俄供热技术交流与合作，对促进我国供热事业高质量的发展具有重要意义。