Dans le cadre de la modernisation intelligente des cycles combinés gaz-vapeur, « sans intervention humaine » n'est que le point de départ, « l'efficacité énergétique optimale » étant la véritable destination. Récemment, des progrès significatifs ont été annoncés concernant le système de démarrage et d'arrêt automatique (APS) basé sur la modulation de charge quotidienne de l'unité n°6 de la centrale Nanshan de Huaneng. Ce projet, développé indépendamment par Xi'an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. (ci-après dénommé « Xi'an Thermal Power Research Institute ») et mis en œuvre sur le site de la centrale Nanshan de Huaneng, a réalisé une percée historique en atteignant à la fois « zéro intervention humaine » et « réduction significative de la consommation d'énergie » lors des processus de démarrage et d'arrêt d'une turbine à gaz F-class d'Ansaldo en Chine.

Il est particulièrement remarquable que ce système APS ne se limite pas à une simple automatisation. Grâce à une restructuration logique approfondie et un contrôle de processus affiné, il permet, sur la base de « zéro intervention », une amélioration substantielle de l'efficacité des démarrages et arrêts ainsi qu'une réduction notable de la consommation énergétique. La valeur fondamentale de ce système APS n'est pas de « remplacer l'humain », mais de libérer les opérateurs des milliers d'actions répétitives et de la surveillance intense de multiples systèmes lors des phases de démarrage et d'arrêt. Par ailleurs, la mise en œuvre réussie de ce système s'aligne parfaitement avec les exigences nationales de promotion des scénarios industriels « Intelligence Artificielle + » et de réduction de la charge de travail des équipes de première ligne grâce aux technologies numériques.

Au-delà de l'« économie de main-d'œuvre » :

Libérer le personnel de première ligne des tâches répétitives

Auparavant, le processus de démarrage et d'arrêt des unités exigeait que les opérateurs surveillent des centaines de points, ajustent manuellement les vannes d'alimentation, commutent les by-pass et ferment les disjoncteurs. Un simple démarrage nécessitait des milliers d'opérations. « On n'avait même pas le temps de boire de l'eau, l'esprit était constamment sous tension, craignant qu'une seule erreur de clic ne perturbe tout le rythme de démarrage » — c'est le sentiment partagé par de nombreux opérateurs. Désormais, ce système APS intègre l'ensemble du processus opérationnel dans une logique interne : de l'alimentation en eau de la chaudière, à l'allumage de la turbine à gaz, en passant par la montée en régime de la turbine à vapeur jusqu'à la synchronisation et la mise en charge, chaque étape est déclenchée automatiquement par l'ordinateur selon un chemin optimisé prédéfini. Même le démarrage et l'arrêt des pompes à eau fermées et l'ouverture des vannes de régulation de l'alimentation en eau du ballon s'adaptent dynamiquement aux paramètres principaux, sans aucune intervention humaine.

Validation par des données concrètes :

Le secret de la « faible consommation » derrière le « zéro intervention »

Ce qui a le plus convaincu le personnel de première ligne, c'est que ce système APS non seulement « travaille à leur place », mais sait aussi « calculer avec précision ». Auparavant, pour garantir la sécurité lors des démarrages et arrêts, les marges des paramètres étaient trop importantes, ce qui empêchait de réduire la consommation de gaz naturel. Lors de cette percée, l'équipe de recherche a intégré de manière ciblée les « économies d'énergie » dans la logique de contrôle : en optimisant six algorithmes clés, tels que la coordination température des fumées-charge, l'adaptation dynamique des by-pass et le contrôle anticipé de l'eau de désurchauffe, le cycle thermodynamique pendant les démarrages et arrêts suit toujours le « chemin le plus économique ». La mise en service réussie de ce système APS sur l'unité n°6 de la centrale Nanshan de Huaneng a produit d'excellents résultats, alliant « automatisation et faible consommation » :

Réactivité extrême, capacité de modulation de charge nettement améliorée. Grâce à un contrôle affiné, le temps de démarrage, de l'allumage de la turbine à gaz jusqu'à une charge de 220 MW, est de 54 minutes, soit une réduction de 20 minutes par rapport au niveau conventionnel, une baisse de 27 % ; le temps d'arrêt, de 220 MW au déclenchement et à l'arrêt de la turbine à gaz, est de 11 minutes, soit une réduction de 8 minutes, une baisse de 42 %. Cette capacité de « démarrage et arrêt rapides » améliore considérablement la compétitivité des cycles combinés gaz-vapeur dans la modulation de charge du réseau électrique.

Calculs précis, économies d'énergie et réduction de la consommation remarquables. Un seul cycle de démarrage et d'arrêt permet d'économiser 4 500 Nm³ de gaz naturel. En se basant sur 150 cycles de démarrage et d'arrêt par an pour une seule unité, cela représente une réduction des émissions de dioxyde de carbone d'environ 1 250 tonnes par an. « Le gaz naturel économisé par une seule unité en 150 cycles annuels, converti en électricité, équivaut à la consommation électrique annuelle de 1 250 foyers », a calculé de manière imagée le chef de quart de la centrale Nanshan de Huaneng.

Du « projet pilote » au « modèle de référence » :

Ouvrir la voie pour les cycles combinés gaz-vapeur de même type

« Le plus concret de cette percée est d'avoir transformé l'expérience opérationnelle de première ligne en une logique standard reproductible, et non de faire du 'show' », a déclaré le responsable du projet au Xi'an Thermal Power Research Institute. Actuellement, ce schéma d'optimisation APS a été formalisé en modules logiques standardisés. Il pourra non seulement être déployé sur d'autres unités de la centrale Nanshan de Huaneng, mais aussi servir de référence technique pour le vaste parc de cycles combinés gaz-vapeur existant en Chine.

Un responsable de la centrale Nanshan de Huaneng a indiqué que, dans les prochaines étapes, la centrale et le Xi'an Thermal Power Research Institute continueront à peaufiner les détails du système, à consolider ce modèle « zéro intervention + économies d'énergie profondes » en un mécanisme à long terme, et à atteindre les objectifs de « collaboration homme-machine, amélioration de l'efficacité et sécurité contrôlable », afin de soutenir le développement vert, efficace et intelligent de l'entreprise.