Révèle en exclusivité le passé et le présent de l'ultra-haute tension chinoise (deuxième moitié)

En conquérant le « Mont Everest » de l’électricité, l’UHV est un « départ de zéro » en Chine.

Depuis 2004, State Grid Corporation of China a organisé des dizaines d'institutions de recherche scientifique et d'universités, plus de 200 entreprises de fabrication d'équipements, plus de 500 unités de construction et des centaines de milliers de personnes pour participer à la recherche fondamentale UHV, à la recherche et au développement technologiques, au développement d'équipements, à la conception de systèmes. Dans le cadre des travaux de vérification des tests, de construction technique, de mise en service et d'exploitation, 310 technologies clés ont été surmontées et des problèmes de classe mondiale tels que la coordination des surtensions et de l'isolation, le contrôle de l'environnement électromagnétique et le contrôle de la sécurité du réseau électrique hybride UHV AC et DC ont été résolus.

Pour déterminer la sécurité du réseau électrique, les pays du monde entier utilisent des calculs de simulation comme base d'évaluation. L'Institut chinois de recherche sur l'énergie électrique a développé la plateforme de simulation de systèmes électriques la plus avancée au monde, qui effectue des simulations sur des systèmes hybrides CA et CC ultra-haute tension de très grande taille, comprenant des réseaux électriques de 220 kV à 1 000 kV, 2 258 générateurs, 35 932 lignes et 11 547 nœuds. Les calculs de simulation panoramique ont simulé plus de 100 000 conditions de défaut et modes de fonctionnement, vérifiant pleinement la sécurité et la fiabilité du réseau électrique UHT.

En 2010, alors que la controverse sur le réseau électrique « Sanhua » était à son comble, le Comité consultatif d'experts de la Commission nationale de l'énergie a spécialement mobilisé des experts et des universitaires pour mener des recherches à l'Institut chinois de recherche sur l'énergie électrique. Grâce à des simulations et à la comparaison de plusieurs options, l'Institut chinois de recherche sur l'énergie électrique estime que le réseau électrique synchrone « Trois Chine » n'est pas un choix entre le bien et le mal, mais un choix inévitable pour le développement du réseau électrique.

La localisation des équipements UHT nécessite des conditions de test avancées. La Chine dispose actuellement d'un système de test et de recherche UHT doté du niveau de tension le plus élevé, de la technologie la plus avancée et des fonctionnalités les plus complètes au monde. Elle s'est également appuyée sur l'innovation indépendante pour développer avec succès le transformateur unique, la valve de conversion CC et la valve de conversion CC offrant le niveau de tension le plus élevé et la plus grande capacité au monde. Des transformateurs de conversion, des appareillages de commutation dotés du pouvoir de coupure le plus élevé et plus de 100 articles répartis dans 21 catégories, dont le premier ensemble d'équipements clés UHT, ont été produits localement.

« On ne peut mesurer l'ampleur du potentiel d'innovation que lorsqu'on se retrouve dans une impasse. » C'est ainsi que de nombreux équipements clés de l'UHT ont été créés. Le thyristor est le « processeur » de la transmission CC UHT, qui détermine la capacité de transmission de ce courant. À l'époque, deux options étaient disponibles : 5 pouces et 6 pouces. La plupart des opinions s'accordent à dire que « la technologie du thyristor de 5 pouces est mature et peut être produite localement, mais le thyristor de 6 pouces n'a été ni produit ni utilisé en Chine ni à l'étranger, et il est très difficile de s'appuyer sur une recherche et un développement indépendants nationaux. » « À l'époque, j'ai insisté pour utiliser la solution de 6 pouces, mais des problèmes internes ont surgi au sein de la State Grid Corporation of China. Nos camarades craignent les difficultés et craignent de ne pas réussir. Mais comment peut-il exister un moyen aussi simple et facile d'atteindre un leadership international ? » s'est interrogé Liu Zhenya en se remémorant cette expérience.

À l'heure actuelle, la solution de 6 pouces était le bon choix. Le thyristor de 6 pouces augmente la capacité de courant de 3 000 ampères du thyristor de 5 pouces à plus de 6 000 ampères. La ligne CC UHT ±1 100 kV reliant Xinjiang Zhundong à Wannan s'étend sur 3 324 kilomètres et offre une capacité de transport de 12 millions de kilowatts. À l'avenir, la distance de transport CC UHT ±1 100 kV atteindra 6 000 kilomètres et la capacité de transport atteindra 15 millions de kilowatts.

C'est précisément grâce à son esprit d'innovation que la Chine a élaboré le premier système mondial de normes techniques UHT, doté de droits de propriété intellectuelle totalement indépendants. Ce système constitue un ensemble complet de normes et de spécifications techniques pour les projets UHT CA et CC, de la conception à la fabrication, la construction, la mise en service, l'exploitation et la maintenance. La tension CA UHT chinoise est devenue une norme internationale.

Le succès de l'UHT a conduit à une modernisation complète de l'industrie de fabrication d'équipements électriques de mon pays et lui a permis d'atteindre une dimension internationale. En 2014 et 2015, la State Grid Corporation of China a remporté l'appel d'offres pour les première et deuxième phases du projet de transport de courant continu UHT de la centrale hydroélectrique de Belo Monte, au Brésil. Actuellement, les deux projets sont achevés et fonctionnent de manière sûre et stable.

En 2008, Reuters a publié un article affirmant que la Chine prévoyait de construire un réseau électrique à très haute tension d'ici 2020. Ce plan « a surpris les pays occidentaux qui ont tardé à moderniser leurs anciens réseaux électriques ».

Tikhateev, directeur de l'Institut fédéral russe de recherche électrotechnique et académicien de l'Académie des sciences de Russie, a versé deux larmes en voyant les résultats de l'UHV chinois. Bien que l'UHV ait été développé plus tôt dans l'ex-Union soviétique, la Chine a finalement atteint le sommet de la technologie énergétique mondiale, et il était inévitable de ressentir déception et regret.

Le « catalyseur » du smog. En 2011, la construction de centrales à ultra-haute pression (UHV) a véritablement pris son essor, indissociable d'une brume soudaine.

À cette époque, l'État a publié un rapport indiquant que la capacité installée et la production d'électricité éolienne connectées au réseau dans les régions des « Trois Nord » (Nord-Est, Nord et Nord-Ouest de la Chine) représentaient plus de 851 TP3T du total national, mais que la situation de réduction de l'énergie éolienne était relativement grave. En 2011, la réduction de l'énergie éolienne dans les régions des « Trois Nord » a atteint 12,3 milliards de kilowattheures, ce qui correspond à une perte d'environ 6,6 milliards de yuans sur les factures d'électricité.

D'un côté, on observe un smog soudain et, de l'autre, un important gaspillage d'énergie propre. Cependant, vers 2011, l'approbation de nouvelles lignes UHV était encore inconnue.

C'est durant cette période que certains ont proposé que seul le courant continu UHV devait être développé et que le courant alternatif UHV n'avait pas besoin d'être développé, et ils se sont opposés à la construction du « réseau synchrone Sanhua » UHV AC.

« Le courant alternatif et le courant continu ont des fonctions différentes, tout comme les hommes et les femmes, mais avec des genres différents. Il n'y a pas de distinction entre avantages et inconvénients », a souligné Liu Zhenya. En fait, qu'il soit national ou international, le réseau électrique alternatif est essentiel. Le courant continu ultra-télécommandé est comparable à un navire géant de 10 000 tonnes, et le réseau électrique alternatif ultra-télécommandé à un port en eau profonde. Pour développer un navire géant de 10 000 tonnes, il faut construire un port en eau profonde. Si seul le courant continu ultra-télécommandé est développé et non le courant alternatif, une structure « fort direct et faible courant alternatif » se forme. Les défauts du courant alternatif peuvent facilement provoquer une défaillance de commutation du système continu, voire plusieurs défauts du courant continu simultanément, entraînant des pannes de courant de grande ampleur.

En septembre 2013, le « Plan d'action pour la prévention et le contrôle de la pollution atmosphérique » du Conseil des affaires d'État proposait de s'efforcer d'obtenir une croissance négative de la consommation totale de charbon dans les régions de Pékin-Tianjin-Hebei, du delta du Yangtsé, du delta de la rivière des Perles et d'autres régions, et d'augmenter progressivement la part du transport d'électricité externe. Le 12 février 2014, la réunion exécutive du Conseil des affaires d'État chargée d'étudier et de déployer le renforcement de la lutte contre la pollution atmosphérique a clairement indiqué « la mise en œuvre de projets de transport d'électricité interrégionaux ».

Le 18 avril, la première réunion de la nouvelle Commission nationale de l'énergie a clairement proposé le développement de technologies de transport d'électricité longue distance et de grande capacité, ainsi que la construction de plusieurs lignes de transport à très haute tension. En mai, le pays a proposé d'accélérer la construction de 12 lignes de transport clés dans le cadre du plan d'action pour la prévention et le contrôle de la pollution atmosphérique. La State Grid Corporation of China a été chargée de la construction de 11 projets de transport, dont 8 projets à très haute tension, tous mis en service le 25 décembre 2017.

En 2018, de nouvelles infrastructures ont été présentées pour la première fois lors de la Conférence centrale sur le travail économique, et le réseau UHV pourrait attendre le printemps. Le 3 septembre, l'Administration nationale de l'énergie a préparé un plan d'approbation du réseau UHV : 12 projets UHV d'une capacité de transport totale de 57 millions de kilowatts.

Il est prévisible que le réseau électrique UHV, qui est « lié au développement et à l’utilisation d’énergie propre à l’ouest et au contrôle de la brume dans la partie est et centrale », recevra sûrement de plus en plus d’attention.

L'ultra-haute tension, le train à grande vitesse et la 5G sont respectivement des exemples d'innovations technologiques majeures dans les trois secteurs fondamentaux de mon pays : l'énergie, les transports et l'information et les communications. Au début du siècle, le train à grande vitesse et l'ultra-haute tension ont démarré presque simultanément en Chine. En 2004, le pays a lancé le plan « quatre lignes verticales et quatre lignes horizontales » pour le train à grande vitesse, puis a planifié le plan « huit lignes verticales et huit lignes horizontales ». Le développement de la 5G bat son plein.

Cependant, par rapport au train à grande vitesse et à la 5G, la couverture du réseau électrique UHT reste très insuffisante à l'échelle nationale. Après plus de dix ans de développement, l'épée de Damoclès des « connexions fortes et faibles » du réseau électrique UHT plane toujours au-dessus de nos têtes.

Liu Zhenya estime que le taux d'utilisation de certains projets UHT CC est faible, soit parce que la construction d'alimentations électriques côté émetteur n'a pas suivi le rythme et qu'il n'y a pas beaucoup d'énergie à envoyer, soit parce que la construction de projets UHT CA côté récepteur n'a pas suivi le rythme et que le réseau électrique est insuffisant pour l'absorber. Une telle quantité d'énergie finit par entraîner une capacité de transport UHT CC inutilisée et gaspillée. Sans développement du réseau CA, la capacité de transport CC sera également limitée.

De 2009 à aujourd'hui, les deux principaux réseaux électriques du nord et du centre de la Chine dépendent encore d'une seule ligne CA UHT pour maintenir une interconnexion fragile, tel un « éléphant sur une corde raide ». En désespoir de cause, la State Grid Corporation of China a construit des centrales de pompage-turbinage et des condenseurs à grande échelle afin d'améliorer les capacités de régulation de la puissance active et réactive du réseau. Cette mesure peut également être considérée comme une mesure d'auto-sauvetage visant à garantir la sécurité.

Développer l'UHT est difficile. Quel est le problème ? Est-ce un problème technique ? Zhang Guobao rappelle dans son livre : « La State Grid Corporation of China insiste sur la construction de lignes à très haute tension et souhaite connecter les réseaux électriques des trois Chines (Chine de l'Est, Chine centrale et Chine du Nord). Certains s'opposent à ces réseaux. Il devrait s'agir d'un différend technique. » Intégrer des facteurs non techniques.

S'agit-il d'un problème institutionnel ? Depuis la fondation de la République populaire de Chine, le ministère des Chemins de fer a été l'un des plus stables, tandis que le secteur de l'électricité a connu le plus de changements au niveau de ses agences de gestion. Il a connu de nombreux changements, notamment au sein du ministère de l'Industrie des carburants, du ministère de la Conservation de l'eau et de l'Énergie électrique, du ministère de l'Énergie, du ministère de l'Énergie électrique, de la Commission de régulation de l'électricité et du Bureau de l'énergie. Fin 1996, la Société nationale d'électricité a été créée. Après sa dissolution en 2002, deux sociétés de réseau électrique, cinq groupes de production d'électricité et plusieurs entreprises connexes, telles que la planification et la conception, la fabrication d'équipements et la construction technique, ont été créés. De nombreux obstacles se dressent au sommet, et il est inévitable qu'une porte se ferme.

L'UHT fait l'objet de débats depuis de nombreuses années. À mesure que les problèmes techniques sont résolus, les objections finissent par être attribuées à la réforme. Il s'agit d'un « cercle étrange » unique dans le secteur électrique chinois au cours des vingt dernières années. Certains pensent même que la State Grid Corporation of China a renforcé son monopole sur le réseau électrique en développant l'UHT, et que le développement des réseaux électriques UHT CA et synchrones est la « preuve » du renforcement de son monopole.

En réalité, le renforcement de l'interconnexion synchrone des réseaux électriques est un moyen efficace de garantir la sécurité des grands réseaux. Les 30 et 31 juillet 2012, l'Inde a connu des pannes de courant continues et massives, affectant plus de 600 millions de personnes. L'analyse de l'accident a révélé que le réseau électrique indien était alors principalement de 400 kV et qu'il n'avait pas encore formé de réseau national synchronisé. La connexion entre les cinq principaux réseaux électriques régionaux était faible, et les capacités d'alimentation électrique et de soutien en cas d'accident étaient gravement insuffisantes.

Après l'accident, l'Inde a renforcé l'interconnexion nationale et la gestion unifiée du réseau électrique. En 2013, elle a construit un réseau électrique national synchrone à courant alternatif de 765 kV, ce qui a considérablement amélioré sa capacité d'approvisionnement électrique. Depuis, aucune panne de courant majeure n'a été signalée.

Comparé au réseau électrique « Sanhua » de mon pays, le réseau électrique indien offre une couverture électrique 1,2 fois supérieure à celle du réseau « Sanhua », et la densité de la population desservie est respectivement 1,7 et 1,3 fois supérieure. L'Inde a mis en place un réseau de communication national il y a huit ans, mais la construction du réseau électrique « Sanhua » de mon pays fait encore l'objet de litiges récurrents.

En septembre 2018, des experts de la China Southern Power Grid Corporation ont pris l'initiative de rédiger un rapport intitulé « Avis de consultation sur la future étude d'aménagement du réseau électrique de mon pays (2020) ». Une source interne a analysé : « Le rapport indique que le courant alternatif ultra-haute tension n'est généralement pas utilisé comme projet de transport d'électricité et qu'il n'est pas recommandé de construire un réseau électrique synchrone ultra-haute tension. Pourquoi conclut-on que le courant alternatif ultra-haute tension n'est ni adapté au transport d'électricité ni à la mise en réseau ? » La raison est assez intrigante.

Pour des raisons institutionnelles, la technologie semble avoir sa propre concurrence. Prenons un exemple : la China Southern Power Grid Corporation a construit successivement quatre lignes CC UHT de ±800 kV, dont trois utilisent des thyristors de 5 pouces, avec une capacité de transport de 5 millions de kilowatts. La première ligne CC UHT de ±800 kV de la State Grid Corporation of China avait une capacité de transport de 6,4 millions de kilowatts, la seconde de 7,2 millions de kilowatts, puis a été portée à 8, puis à 10 millions de kilowatts. Elle est également CC UHT de ±800 kV, mais sa capacité de transport est doublée.

Où seront les routes UHV du futur ? Quelle mission historique la nouvelle ère confiera-t-elle à l'UHV ? Ces questions méritent une réflexion rationnelle. La tendance à la neutralité carbone est-elle une coïncidence ou une fatalité ?

Le 22 septembre 2020, mon pays a annoncé ses objectifs de pic d'émissions de carbone et de neutralité carbone lors du débat général de la 75e Assemblée générale des Nations Unies, ce qui a rapidement suscité de vives discussions dans le monde entier. Le même jour, l'Organisation mondiale de coopération pour le développement de l'Internet énergétique (Global Energy Internet Development Cooperation Organization) a organisé un forum international sur la résolution de la crise climatique et environnementale et a officiellement publié deux résultats, « Résoudre la crise » et « La voie vers le développement durable ». Six mois plus tard, le 18 mars 2021, l'organisation coopérative a publié des résultats de recherche tels que le pic d'émissions de carbone de la Chine avant 2030, la neutralité carbone avant 2060, le plan de développement énergétique et électrique de la Chine pour 2030 et les perspectives pour 2060, proposant un pic d'émissions de carbone pour la Chine. Une feuille de route pour le pic d'émissions de carbone et la neutralité carbone est également proposée.

Le succès du développement de l'UHT en Chine a ouvert la voie à la construction d'un Internet mondial de l'énergie. Cet Internet mondial de l'énergie est une plateforme qui utilise l'UHT comme réseau principal pour allouer l'énergie à l'échelle mondiale et promouvoir la mise en œuvre de « deux substitutions » (substitution propre pour le développement énergétique et substitution électrique pour la consommation d'énergie). Il s'agit d'un nouveau type d'électricité dont l'énergie nouvelle est le principal élément. Il s'agit de créer un système énergétique moderne, propre, centré sur l'électricité, vert, sobre en carbone, rentable et efficace.

Le Secrétaire général des Nations Unies, Guterres, a déclaré un jour que la technologie UHV de la Chine était essentielle au développement des énergies renouvelables et que l'Internet mondial de l'énergie était au cœur du développement humain durable et la clé d'une croissance mondiale inclusive.

Steven Chu, lauréat du prix Nobel de physique et ancien secrétaire du département américain de l'Énergie, estime que les domaines connexes dans lesquels la Chine défie le leadership des États-Unis en matière d'innovation et se développe rapidement incluent la transmission UHV AC et DC.

« Sans technologie haut débit, le monde peut-il devenir un “village planétaire” ? » Liu Zhenya a dit un jour : « Le développement durable repose sur un développement propre. Pour parvenir à un développement propre, nous devons développer des énergies propres à grande échelle, et l'énergie propre ne peut être transformée en transport d'électricité. Ouvrez l'UHV. Sans la technologie UHV, l'Internet énergétique mondial serait impensable, mais il est désormais réalisable. »

Avec l'évolution des temps, l'UHV est non seulement une nouvelle technologie de transport d'énergie, mais aussi une nouvelle plateforme d'allocation des ressources et une nouvelle voie de développement bas carbone. Elle assume de multiples missions, telles que la transformation énergétique et l'approvisionnement durable, le développement propre, bas carbone et vert, l'innovation et le renouveau national, le développement durable et la construction d'une communauté de destin pour l'humanité.

En regardant le passé, l'UHT a favorisé la révolution électrique de mon pays et a révolutionné le mode de développement de l'énergie et de l'électricité. Aujourd'hui, le réseau électrique à très haute tension de mon pays est pleinement opérationnel et contribue activement à la transformation énergétique et électrique mondiale. Tournés vers l'avenir, avec le réseau électrique UHT comme axe central, l'accélération de la construction de l'Internet énergétique national et mondial et la promotion du développement intégré des « trois réseaux » (énergie, transport et information) nous permettront d'atteindre les objectifs de pic d'émissions de carbone et de neutralité carbone et de promouvoir la durabilité de la société. Le développement joue un rôle plus important.