Étude de cas : services de soutien de fréquence dans les centrales de cogénération avec BVT Sweden
Comment les centrales de cogénération et de chauffage urbain peuvent fournir des services de soutien de fréquence au réseau grâce à la vanne de bypass BVT-TB.
La Suède illustre bien l'évolution du système électrique : d'une production de base stable vers une production de plus en plus dépendante de la météo. Ce cas, développé par BVT Sweden, fabricant que nous représentons, montre comment les centrales de cogénération (CHP) et de chauffage urbain peuvent se préparer techniquement à fournir des services de soutien de fréquence au réseau et en faire une nouvelle source de revenus.
Le point de départ
Pendant des décennies, les centrales hydroélectriques suédoises ont servi d'équilibreur rapide et fiable pour maintenir le réseau stable à 50 Hz. Avec l'arrivée massive des renouvelables intermittentes et la baisse de la production de base, le système exige désormais davantage de flexibilité et des temps de réponse encore plus courts que ce que l'hydraulique peut offrir.
Ce qu'exige le gestionnaire de réseau
Pour soutenir la stabilité du système, le gestionnaire du réseau de transport suédois Svenska kraftnät a mis en place plusieurs services de soutien, chacun avec ses propres exigences d'activation :
- FFR (Fast Frequency Reserve) : mesure corrective en cas de chutes transitoires de fréquence. Activation complète en 1,3 s à 49,7 Hz, en 1,0 s à 49,6 Hz et en 0,7 s à 49,5 Hz.
- FCR-N : gère les variations normales de fréquence. Activation linéaire automatique dès que la fréquence s'écarte de 50 Hz et activation complète en 180 s pour un écart de ±0,1 Hz.
- FCR-D : gère les écarts en fonctionnement perturbé. Activation linéaire automatique entre 49,9 et 49,5 Hz (réglage à la hausse) et entre 50,1 et 50,5 Hz (à la baisse), avec activation complète en 30 s.
- aFRR : prend le relais des réserves FCR-N et FCR-D activées. Activation linéaire automatique et activation complète en 300 s (5 minutes).
- mFRR : prend le relais des services automatiques et sert surtout à gérer les perturbations et surcharges du réseau de transport. Activation complète en 15 minutes.
Pour une centrale de chauffage urbain capable de produire de l'électricité, participer à ces services représente un revenu supplémentaire important : le marché suédois s'élève actuellement à environ 3 à 3,5 milliards de couronnes suédoises (SEK) et devrait continuer de croître.
La solution technique : la vanne de bypass de turbine
Pour être qualifiée pour ces services, la centrale doit être techniquement préparée : la production d'électricité doit démarrer ou s'arrêter en quelques minutes. Le vecteur énergétique étant la vapeur, tous les composants du circuit doivent supporter une flexibilité bien plus grande. Le composant le plus critique est la vanne de bypass de turbine, généralement installée en parallèle de la turbine à vapeur et alimentant directement le condenseur du chauffage urbain.
La vanne de conditionnement de vapeur BVT-TB, dans sa version à rangeabilité étendue, est un système de vanne de régulation conçu pour les exigences les plus élevées du marché actuel :
- Rangeabilité élevée grâce à un double système d'injection d'eau de désurchauffe.
- Les meilleures performances du marché à très faible débit.
- Combine les avantages des buses de pulvérisation à ressort et des buses assistées par vapeur.
- Corps de vanne entièrement forgé, fabriqué en Suède.
Résultats
La solution de BVT Sweden pour la régulation de température à débit minimal a été mise en œuvre avec succès dans plusieurs centrales de chauffage urbain. Elle permet aux centrales CHP de satisfaire aux exigences techniques strictes des services de soutien de fréquence tout en maximisant leurs revenus, en réduisant leurs émissions et en contribuant à un approvisionnement énergétique plus stable et plus flexible.
Ce qui est transposable à d'autres sites
- Identifier le service adapté à la dynamique réelle de la centrale : répondre en quelques secondes (FFR, FCR-D) n'a rien à voir avec répondre en quelques minutes (aFRR, mFRR).
- Examiner l'ensemble du circuit vapeur, pas seulement la turbine : chaque composant doit supporter des démarrages, arrêts et changements de charge fréquents.
- Accorder une attention particulière au bypass de turbine et à la désurchauffe, qui doivent réguler la température avec précision même à très faible débit.
- Intégrer le soutien de fréquence comme source de revenus dans l'évaluation de la rentabilité d'une modernisation.
À propos de BVT Sweden
BVT Sweden, basée à Säffle, développe et fabrique des vannes pour des centrales électriques du monde entier. Elle conçoit et fabrique des systèmes de régulation complets et propose des solutions clés en main incluant installation, calculs de tuyauterie et conception de systèmes. Tecnovent est son distributeur officiel en Espagne.
Source : BVT Sweden – Frequency Support Services
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Questions fréquentes
Que sont les services de soutien de fréquence ?
Ce sont des services achetés par le gestionnaire de réseau pour maintenir la fréquence à 50 Hz. En Suède, Svenska kraftnät utilise FFR, FCR-N, FCR-D, aFRR et mFRR, avec des temps d'activation allant de moins d'une seconde à 15 minutes.
Pourquoi une centrale de cogénération peut-elle participer à ces services ?
Parce qu'elle peut moduler sa production électrique en déviant la vapeur de la turbine vers le condenseur du chauffage urbain, à condition que le circuit vapeur soit préparé à des changements de charge rapides.
Quel est le composant le plus critique ?
La vanne de bypass de turbine, installée en parallèle de la turbine à vapeur. Elle doit réagir rapidement et réguler précisément la température de la vapeur, même à très faible débit.
Qu'apporte la BVT-TB à rangeabilité étendue ?
Un double système d'injection de désurchauffe, la meilleure régulation du marché à faible débit, la combinaison de buses à ressort et assistées par vapeur, et un corps entièrement forgé fabriqué en Suède.