La production d'énergie hydroélectrique, source d'énergie renouvelable, propre et non polluante, est depuis longtemps valorisée. Aujourd'hui, les centrales hydroélectriques de grande et moyenne taille sont largement utilisées et constituent des technologies d'énergie renouvelable relativement matures dans le monde entier. Par exemple, la centrale hydroélectrique des Trois Gorges, en Chine, est la plus grande centrale hydroélectrique du monde. Cependant, ces centrales ont de nombreux impacts négatifs sur l'environnement : la construction de barrages entrave le bon écoulement des rivières naturelles, bloque l'évacuation des sédiments et modifie l'écosystème. La construction de centrales hydroélectriques nécessite également d'importantes inondations, ce qui entraîne un grand nombre d'immigrants.
En tant que nouvelle source d'énergie, la petite hydroélectricité a un impact bien moindre sur l'environnement et est donc de plus en plus prisée par la population. Les petites centrales hydroélectriques, tout comme les grandes et moyennes centrales, sont toutes deux des centrales hydroélectriques. Le terme « petite hydroélectricité » désigne les centrales et les systèmes hydroélectriques de très faible puissance installée, dont la puissance installée varie selon les conditions nationales.
En Chine, la « petite hydroélectricité » désigne les centrales hydroélectriques et les réseaux électriques locaux d'une capacité installée inférieure ou égale à 25 MW, financés et exploités par des entités locales, collectives ou individuelles. La petite hydroélectricité fait partie des énergies propres et sans carbone, qui ne présentent pas de risque d'épuisement des ressources et ne polluent pas l'environnement. Elle est un élément indispensable de la mise en œuvre de la stratégie de développement durable de la Chine.
Le développement des énergies renouvelables telles que la petite hydroélectricité en fonction des conditions locales et la transformation des ressources hydroélectriques en électricité de haute qualité ont joué un rôle important pour assurer le développement économique et social national, améliorer la qualité de vie de la population, résoudre le problème de la consommation d'électricité dans les zones sans électricité et de la pénurie d'électricité, promouvoir la gouvernance fluviale, l'amélioration écologique, la protection de l'environnement et le développement socio-économique local.
La Chine dispose d'abondantes réserves de petite hydroélectricité, avec une réserve théorique estimée à 150 millions de kW et une capacité installée potentielle de plus de 70 000 MW. Développer vigoureusement la petite hydroélectricité est une décision incontournable pour améliorer la structure énergétique dans le contexte d'une protection de l'environnement à faible émission de carbone, d'économies d'énergie et de réduction des émissions, et de développement durable. Selon le plan du ministère des Ressources en eau, d'ici 2020, la Chine construira 10 provinces de petite hydroélectricité d'une capacité installée de plus de 5 millions de kW, 100 grandes bases de petite hydroélectricité d'une capacité installée de plus de 200 000 kW et 300 comtés de petite hydroélectricité d'une capacité installée de plus de 100 000 kW. D'ici 2023, comme prévu par le ministère des Ressources en eau, la production de petite hydroélectricité atteindra non seulement l'objectif de 2020, mais connaîtra également un développement plus important sur cette base.
Une centrale hydroélectrique est un système de production d'électricité qui convertit l'énergie hydraulique en électricité grâce à une turbine hydraulique. Ce groupe électrogène est le dispositif central de conversion d'énergie dans les petites centrales hydroélectriques. Le processus de conversion d'énergie d'un groupe hydroélectrique se déroule en deux étapes.
La première étape convertit l'énergie potentielle de l'eau en énergie mécanique pour la turbine hydraulique. L'énergie potentielle de l'écoulement varie selon l'altitude et le terrain. Lorsque l'écoulement d'une position plus élevée impacte la turbine située plus bas, l'énergie potentielle générée par la variation du niveau d'eau est convertie en énergie mécanique pour la turbine.
Dans la deuxième étape, l'énergie mécanique de la turbine hydraulique est d'abord convertie en énergie électrique, laquelle est ensuite transmise aux équipements électriques via les lignes de transport du réseau électrique. Sous l'effet du courant d'eau, la turbine hydraulique entraîne en rotation le générateur coaxial. Le rotor du générateur en rotation entraîne le champ magnétique d'excitation, et l'enroulement du stator coupe les lignes de champ magnétique d'excitation pour générer une force électromotrice induite. D'une part, il produit de l'énergie électrique et, d'autre part, il génère un couple de freinage électromagnétique dans le sens inverse de rotation du rotor. Le courant d'eau impacte en permanence la turbine hydraulique, et le couple de rotation obtenu par la turbine hydraulique surmonte le couple de freinage électromagnétique généré dans le rotor du générateur. Lorsque les deux atteignent l'équilibre, la turbine hydraulique fonctionne à vitesse constante pour produire de l'électricité de manière stable et réaliser la conversion énergétique.
Un groupe électrogène hydroélectrique est un important dispositif de conversion d'énergie qui convertit l'énergie potentielle de l'eau en énergie électrique. Il comprend généralement une turbine hydraulique, un alternateur, un variateur de vitesse, un système d'excitation, un système de refroidissement et un équipement de contrôle de la centrale. Voici une brève introduction aux types et fonctions des principaux équipements d'un groupe électrogène hydroélectrique classique :
1) Turbine hydraulique. Il existe deux types de turbines hydrauliques couramment utilisées : à impulsion et à réaction.
2) Générateur. La plupart des générateurs utilisent des générateurs synchrones à excitation électrique.
3) Système d'excitation. Les générateurs étant généralement des générateurs synchrones à excitation électrique, il est nécessaire de contrôler le système d'excitation CC pour réguler la tension et la puissance active et réactive de l'énergie électrique, afin d'améliorer la qualité de l'énergie électrique produite.
4) Dispositif de régulation et de contrôle de la vitesse (comprenant un régulateur de vitesse et un dispositif de pression d'huile). Le régulateur sert à réguler la vitesse de la turbine hydraulique afin que la fréquence de l'énergie électrique produite réponde aux besoins d'alimentation électrique.
5) Système de refroidissement. Les petits générateurs hydroélectriques utilisent principalement le refroidissement par air, grâce à un système de ventilation qui aide à dissiper la chaleur et à refroidir la surface du stator, du rotor et du noyau en fer du générateur.
6) Dispositif de freinage. Les générateurs hydrauliques dont la capacité nominale dépasse une certaine valeur sont équipés de dispositifs de freinage.
7) Équipements de contrôle des centrales hydroélectriques. La plupart des équipements de contrôle des centrales hydroélectriques utilisent un système de commande numérique par ordinateur pour assurer des fonctions telles que la connexion au réseau, la régulation de fréquence, la régulation de tension, la régulation du facteur de puissance, la protection et la communication de la production d'énergie hydroélectrique.
La petite hydroélectricité peut être divisée en deux catégories : dérivation, barrage et hybride, selon la méthode de concentration de la charge. La plupart des petites centrales hydroélectriques chinoises sont des centrales de dérivation relativement économiques.
Les petites centrales hydroélectriques se caractérisent par leur petite taille, leur conception simple, la facilité d'approvisionnement en équipements et leur autonomie, sans transport d'électricité vers des zones éloignées. Le réseau hydroélectrique est de faible capacité, tout comme sa capacité de production. Le rejet de ces centrales est fortement lié à des facteurs locaux et de masse.
En tant que source d'énergie propre, la petite hydroélectricité a contribué à la construction de villages socialistes à énergie nouvelle en Chine. Nous sommes convaincus que l'association de la petite hydroélectricité et des technologies de stockage d'énergie renforcera l'attrait de ce secteur à l'avenir !
Date de publication : 11 décembre 2023
