Espace De Développement De La Technologie De Production D'Électricité CCPP À Gaz De Haut Fourneau

Renforcer la coopération en matière d'efficacité énergétique et de réduction du carbone

Takahiro Kawaguchi, président de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, a déclaré dans son discours : « Au premier semestre de cette année, en raison de la contraction de la demande, des chocs d’approvisionnement et de la propagation de la pneumonie à coronavirus, les bénéfices du secteur sidérurgique se sont fortement réduits et les prix des produits sont restés durablement bas. À l’échelle mondiale, le développement accéléré de la décarbonation zéro, de l’utilisation de l’hydrogène et des technologies numériques a entraîné des changements radicaux tant dans l’environnement marché que dans les besoins des clients. Face à des conditions de marché complexes, Mitsubishi souhaite collaborer étroitement avec les entreprises sidérurgiques chinoises afin de renforcer la coopération en matière d’économie d’énergie et de réduction des émissions de carbone. »

Xu Xiufu, directeur général de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, a déclaré : « Avec l’ouverture du marché national de commerce des émissions de carbone, la réduction des émissions de CO₂ des groupes électrogènes CCPP (groupes électrogènes à cycle combiné gaz-vapeur) deviendra un nouveau point de profit pour l’industrie sidérurgique, en complément de la production d’électricité autonome, tout en générant davantage de bénéfices sociaux et environnementaux pour l’entreprise. Sans modifier les procédés de production ni la structure d’approvisionnement énergétique existants, la technologie CCPP constitue l’une des mesures efficaces d’économie d’énergie et de réduction des émissions de carbone dans le secteur sidérurgique. À ce jour, les unités électrogènes CCPP Mitsubishi fabriquées en Chine ont produit plus de 200 milliards de kWh d’électricité, permettant à l’industrie sidérurgique d’économiser plus de 58 millions de tonnes de charbon standard et de réduire ses émissions de dioxyde de carbone de plus de 150 millions de tonnes. Par rapport aux groupes chaudière-turbogénérateur à haute température et haute pression ou à ultra-haute pression construits sur la même période, les groupes électrogènes CCPP affichent des performances supérieures de plus de 30 % sur tous les indicateurs. »

À ce jour, 33 groupes électrogènes CCPP Mitsubishi de divers modèles ont été installés dans des entreprises sidérurgiques nationales, dont 30 sont déjà en service et 3 sont en cours de construction. Le temps total de fonctionnement cumulé des unités mises en service dépasse 2,37 million d’heures, avec un taux de disponibilité supérieur à 99 %, ce qui a dissipé les inquiétudes initiales du secteur sidérurgique concernant la fiabilité opérationnelle des groupes électrogènes CCPP.

Amélioration des technologies à faible teneur en carbone

Le développement bas carbone est un élément important pour résoudre le goulot d'étranglement lié aux contraintes environnementales, énergétiques et de ressources, et pour promouvoir le développement de haute qualité de l'industrie, ainsi que la principale illustration et l'objectif final.

Gao Xue, ingénieur en chef adjoint de l’Institut de planification et de recherche de l’industrie métallurgique, a déclaré : « Les principales entreprises sidérurgiques de grande et moyenne taille représentent le niveau avancé du développement industriel. Selon les données publiées par l’Association chinoise de l’industrie sidérurgique, la consommation énergétique globale par tonne d’acier des principales entreprises sidérurgiques de grande et moyenne taille à l’échelle nationale en 2021 s’élèvera à 549,24 kg de charbon standard, soit une diminution de 0,59 kg de charbon standard par rapport à 2020, soit une baisse de 0,11 %. Par rapport à 2015, la baisse de la consommation énergétique globale par tonne d’acier atteint 4 % . »

Gaoxue a indiqué que, comparé à 2020, le taux de rejet de gaz de haut fourneau en 2021 a diminué de 0,39 point de pourcentage, soit une baisse de 40,17 % ; le taux de rejet de gaz de four à coke a diminué de 0,08 point de pourcentage, soit une baisse de 6,30 % ; et la quantité de gaz de convertisseur récupérée par tonne d’acier a atteint 119,2 mètres cubes, soit une augmentation de 1,40 %. Le taux d’autoproduction de chaleur résiduelle et d’énergie, qui reflète le niveau d’utilisation de l’énergie secondaire dans le secteur, a progressé progressivement de 10 points de pourcentage, passant de 44 % en 2015 à 54 % en 2021.

Selons des statistiques incomplètes, en 2020, 55 groupes électrogènes à cycle combiné à gaz (CCPP), d’une capacité installée totale de 6 156 MW, ont été construits dans les principales entreprises sidérurgiques chinoises soumises à la statistique. En 2020, 357 groupes électrogènes à vapeur, d’une capacité installée totale de 2 386 MW, avaient été construits dans les principales entreprises sidérurgiques chinoises soumises à la statistique. En 2020, près de 700 groupes électrogènes à chaudière à gaz, d’une capacité installée totale de 34 730 MW, ont été mis en service, soit une augmentation annuelle de 3 130 MW. Selon les statistiques, le taux national moyen d’autoproduction en 2021 devrait atteindre environ 54 %.

Afin d'améliorer le niveau d'application des technologies de transformation à faible émission de carbone, Gao Xue a formulé trois recommandations : premièrement, promouvoir vigoureusement l'automatisation de la répartition du charbon dans les fours à coke, ainsi que des technologies de procédé avancées telles que l'économie de charbon et la réduction de la production de coke dans les hauts-fourneaux, améliorer l'efficacité d'utilisation du charbon et favoriser la transformation énergétique efficace ; deuxièmement, accroître la part de l'énergie électrique dans la consommation finale d'énergie du secteur sidérurgique, améliorer systématiquement l'efficacité d'utilisation de l'énergie et promouvoir activement la technologie de production d'électricité à haut rendement CCPP ; troisièmement, développer vigoureusement les technologies de stockage d'énergie, en s'appuyant sur les unités de production d'électricité au gaz et aux déchets thermiques des entreprises sidérurgiques, sur les technologies de stockage thermique solide et de stockage thermique par sels fondus, sur la plateforme numérique de l'énergie et sur les technologies de contrôle synergique multi-énergie combinées aux tarifs horaires, aux échanges d'électricité, etc., afin d'accroître la capacité de réglage du système énergétique des entreprises sidérurgiques, permettant ainsi à ces dernières d'assumer des fonctions essentielles de lissage des pics et de remplissage des creux, de réponse à la demande et de promotion de la consommation d'énergies renouvelables, tout en résolvant les problèmes liés à l'intégration à grande échelle des énergies renouvelables. Cela permet également de résoudre les déséquilibres régionaux entre sources et charges causés par l'intégration à grande échelle des énergies renouvelables, d'améliorer la capacité d'interaction entre sources, réseau et charges, d'équilibrer l'utilisation régionale de l'énergie et d'accroître la valeur énergétique.

Amélioration de l'efficacité de l'autoproduction

Pendant la période du "14e Plan Quinquennal", sous le double contrôle de la réduction des émissions de carbone et de la consommation d'énergie, la capacité de production de l'industrie sidérurgique sera strictement contrôlée, forçant davantage les entreprises à améliorer leur efficacité, réduire leur empreinte carbone, diminuer les coûts et augmenter leur rentabilité.

Yong Yizheng, ingénieur-directeur de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., a déclaré : « Dans le contexte de la réduction de la consommation d’énergie et des émissions de carbone, l’industrie sidérurgique a rapidement accru la part de son électricité autoproduite à partir de gaz. En l’absence d’augmentation significative de sa capacité de production, cette part a augmenté de 12,8 % par rapport à la puissance installée totale d’électricité autoproduite à la fin du « Treizième Plan quinquennal ». Bien que le niveau global d’autoproduction d’électricité des entreprises sidérurgiques se soit amélioré, la majorité des centrales électrogènes intermédiaires, notamment celles à double surchauffe et sous-critiques, domine encore le secteur. En revanche, la proportion de grandes unités de cogénération à cycle combiné (CCPP) à haute efficacité, dont le rendement de production d’électricité dépasse 45 %, reste relativement faible. La capacité installée totale de ces grandes unités CCPP en Chine s’élève à 2 983 MW, contre 2 363 MW dans l’industrie sidérurgique japonaise pour la même période. Une analyse comparative entre la capacité de production sidérurgique chinoise, qui atteint 1 milliard de tonnes, et celle du Japon, qui s’élève à 90 millions de tonnes, montre que les technologies avancées de production d’électricité à partir du gaz de haut-fourneau disposent encore d’un fort potentiel de développement dans l’industrie sidérurgique chinoise. »

Jiang Zuoming, ingénieur-directeur de la zone d’exploitation de la centrale électrique n° 2 de contrôle énergétique d’Anshan, a déclaré : « Anshan Iron & Steel accorde une grande importance à la protection de l’environnement et au développement de l’économie circulaire, et s’engage constamment dans le concept de « développement circulaire ». Afin d’exploiter efficacement les gaz excédentaires, elle adopte le procédé de production d’électricité CCPP pour valoriser efficacement le gaz de haut fourneau excédentaire. Comparé aux groupes électrogènes à gaz conventionnels, le groupe électrogène CCPP de 180 MW présente une forte adaptabilité et une large plage de pouvoir calorifique du gaz de haut fourneau ; le moteur à combustion et la turbine à vapeur sont disposés sur deux arbres séparés, ce qui permet la production simultanée de chaleur pour le réseau public et réduit la pollution atmosphérique urbaine causée par les chaudières à charbon destinées au chauffage collectif ; grâce à une exploitation approfondie des potentiels et à l’optimisation de l’exploitation, le rendement de production d’électricité dépasse 47,3 %, soit un niveau supérieur à celui des unités conventionnelles de chaudières à gaz. »

Zhang Jianqiu, ingénieur en moteurs à combustion du département de production d’énergie de la direction Énergie et Environnement de Maanshan Steel, a déclaré : « Le département Énergie et Environnement de l’entreprise a adopté le premier groupe électrogène CCPP à axe unique M701SDAX à faible pouvoir calorifique, conçu en Chine. L’unité est conçue pour une charge nominale de 183 mégawatts, avec un rendement thermique théorique supérieur à 47 % et un rendement mesuré supérieur à 48 %, ainsi qu’une capacité annuelle de production d’électricité d’environ 1 427,4 millions de kilowattheures. Elle permet de recycler et d’exploiter pleinement les ressources excédentaires de gaz issues des procédés de fabrication de l’acier et du fer, de réduire la dispersion des gaz, de protéger l’environnement écologique et d’améliorer l’efficacité de la production interne d’électricité. »

« Depuis la mise en service de l’unité de production au cycle combiné (CCPP) de 183 MW de la centrale électrique Masteel Beihu, celle-ci a assuré une production continue, sûre et stable sur un long cycle, et a généré au total 780,3 millions de kWh d’électricité de janvier à juin 2022, avec un facteur de charge de 99 %, concrétisant ainsi une situation gagnant-gagnant en matière de bénéfices économiques, sociaux et environnementaux. » a déclaré Zhang Jianqiu.

Afin d'améliorer encore la qualité et l'efficacité et de réduire l'intensité des émissions de carbone, Mitsubishi Power mène actuellement des travaux de recherche et développement sur des groupes électrogènes CCPP plus efficaces et miniaturisés pour les entreprises sidérurgiques. En même temps, Mitsubishi Power développe également des turbines à gaz fonctionnant au hydrogène et à l'ammoniac, une technologie qui utilisera des carburants entièrement sans carbone et permettra de réaliser des émissions nulles de carbone.