Hydroélectricité en Chine

L'équipement de la Chine en barrages hydroélectriques débute en 1912. La première centrale hydroélectrique chinoise, Shilongba, commence à produire de l'électricité dans le Kunming le 30 octobre 1911. La puissance coloniale française avait proposé de construire ce barrage, mais l'administration du Yunnan repousse cette demande dans l'espoir de mener la construction. Ne disposant pas de suffisamment de fonds, celle-ci fait appel à un financement privé pour acheter les équipements et payer les techniciens allemands. La capacité installée est de 240 kW. Jusqu'en 1949, la guerre civile et le conflit avec le Japon ainsi que le nombre réduit d'experts techniques et le faible budget disponible freinent la réalisation de ces ouvrages. À la fin de cette période, la capacité totale des barrages construits par le gouvernement chinois atteint tout juste 10 MW. Les seuls barrages d'une taille significative sont construits par l'occupant japonais dans le nord-est de la Chine et dans le Hainan et cumulent une capacité de 900 MW. Les deux seuls barrages de grande taille sont le barrage de Shuifeng sur la rivière Yalu et le barrage de Fengman sur la rivière Songhua. Pour construire ces deux ouvrages qui totalisent 614 MW, les Japonais emploient des dizaines de milliers de Chinois qui sont maltraités. Le chantier du barrage de Fengman fait des milliers de morts qui décèdent d'épuisement, dans des accidents ou à la suite de mauvais traitements. À l'époque, l'électricité est produite essentiellement pour répondre aux besoins des forces militaires ou des usines. Les civils n'en profitent pas[1].

Après la victoire du parti communiste chinois sur le Kuomintang en 1949, les nombreux combats ayant endommagé les installations, la capacité opérationnelle des barrages chinois est de 580 MW. Dans le cadre de sa politique du Grand bond en avant (1958-1961), les responsables communistes dirigés par Mao Tse Tung collectivisent les terres et abolissent la propriété privée. Entre 1964 et 1971 un programme d'investissement massif, baptisé Troisième Front, est mené pour développer les régions reculées du sud-ouest et de l'ouest de la Chine. Entre 1966 et 1976 Mao Tse Tung déclenche la Révolution culturelle dont l'objectif est d'abolir le capitalisme et de supprimer les traditions culturelles jugées archaïques tout en imposant une stricte orthodoxie communiste. Tous ces mouvements transforment le pays en faisant de nombreuses victimes avec un succès économique mitigé. Durant cette période agitée la priorité est donnée à l'irrigation et au contrôle des crues par rapport à la production d'électricité. Il s'agit de produire suffisamment de nourriture pour faire face à la forte croissance de la population qui atteint 583 millions d'habitants en 1953. Plusieurs dizaines de milliers de barrages de petite et moyenne taille sont construits par des groupes de paysans dotés de moyens et de connaissances techniques limitées. Ces barrages ne produisent pas d'électricité. Le pays disposant de grandes mines de charbon, celui-ci est utilisé pour produire la quantité d'énergie relativement réduite nécessaire pour répondre aux besoins. La construction du barrage de Sanmenxia (1957-1960) sur le Fleuve Jaune d'une capacité de 400 MW illustre le caractère essentiellement politique de ces grands ouvrages à cette époque. Malgré l'opposition de nombreux hydrologues chinois, le barrage est construit notamment pour prouver la capacité des nouveaux dirigeants à remplir des objectifs jusque là jugé inatteignables (rendre claires les eaux du Fleuve Jaune) et produire de l'électricité, symbole du communisme, dont le pays n'a pas vraiment besoin. Peu après son inauguration, l'accumulation de sédiments entraine des inondations en amont et impose le déplacement de un million de personnes en plus des 400 000 déjà déplacées à la construction. Malgré des travaux réalisés pour corriger ces problèmes, l'ouvrage continue d'avoir un impact négatif par la suite[1].

Entre 1968 et 1980, malgré l'agitation politique ambiante, plusieurs grands barrages sont construits et la capacité installé passe à 20 138 MW en 1980. En 1977, 56 000 centrales hydroélectriques de petite et moyenne taille ont été construites. Les plus grands barrages sont réalisés avec l'assistance technique de l'Union soviétique. Parmi ceux-ci, figurent le barrage de Zhexi sur le fleuve Zi en 1962 (947 MW), le barrage de Danjiangkou sur le fleuve Han en 1973 (900 MW) et le barrage de Wujiangdu sur le fleuve Wu en 1979.

À compter des années 1980, à la suite de la mort de Mao Tse Tung, les dirigeants chinois optent pour une politique d'ouverture et de privatisation partielle. La Banque mondiale et la banque pour le développement en Asie ainsi que des gouvernements étrangers consentent des prêts qui permettent de lancer des projets de centrales hydroélectriques ambitieux. La puissance installée passe de 20 318 MW en 1980 à 77 085 MW en 2000, faisant de la Chine le deuxième pays dans le monde pour la production d'énergie d'origine hydroélectrique. L'énergie primaire est pourtant essentiellement produite par des centrales thermiques produisant du charbon dont la capacité augmente entre 1980 et 1990 de 72 %[1].

La barrage de Gezhouba construit sur le cours moyen du Yangzi en 1988 est le premier ouvrage de grande taille (2 715 MW) réalisé sur ce fleuve. La construction du barrage des Trois-Gorges, situé en aval de Gezhouba à la limite de la région montagneuse du cours supérieur du Yangzi et de la plaine du moyen Yangzi, doit établir un nouveau record mondial en matière de puissance installée (22 500 MW). Sa construction est lancée en 1993 malgré une opposition domestique et internationale qui souligne les répercussions du projet : le déplacement de 1,3 million de personnes, la disparition de terres agricoles fertiles, l'engloutissement de nombreux sites historiques et l'impact écologique. Les partisans mettent en avant la prévention des crues, l'amélioration de la navigabilité, la production de l'électricité et le rôle symbolique d'un projet qui démontre les nouvelles capacités de la Chine. L'opposition intérieure qui ne dépasse pas le cercle des hydrologues en Chine, est muselée. Toutefois à la fin des années 1990, plusieurs événements et catastrophes mettant en évidence les atteintes écologiques produites par une croissance débridée (crue de 1998 du Yangzi, tempêtes de sable à Pékin, etc.) entrainent une certaine sensibilisation de la société civile[1].

La décentralisation de l'État, les réformes économiques (ouverture aux investissements étrangers, économie de marché) entrainent un croissance annuelle de plus de 10 % sur la période 1990-2004. Pour faire face à la croissance de la consommation et décarboniser sa production d'énergie, les dirigeants chinois lancent un plan ambitieux de construction de centrales hydroélectriques qui prévoit de disposer d'une capacité de 270 GW en 2015 et de 330 GW en 2020. Les ingénieurs maitrisent désormais la technologie et il n'est plus nécessaire d'importer les équipements qui sont produits localement. De plus la Chine peut autofinancer ses projets. La construction des barrages est alors réalisée à un rythme étonnamment rapide. Celle-ci est confiée à cinq sociétés contrôlées par l'État chinois[1]. Au cours des décennies 2000 et 2010 le Yangzi et ses affluents sont équipés d'un très grand nombre de barrages qui contribuent à faire de la Chine à compter de 2010 le plus grand producteur mondial d'énergie hydroélectrique. La puissance totale installée sur le bassin versant du Yangzi dépasse fin 2019 les 111 000 MW et ceux-ci produisent annuellement plus de 500 TWh/an. Plusieurs grands barrages ajoutant une capacité de 30 000 MW doivent être inaugurés en 2020/2021.

Les petites centrales hydroélectriques (PCH), dont la puissance est inférieure à 10 mégawatts, ont vu le jour en Chine dans les années 1910, mais leur développement a vraiment commencé plus tard, dans les années 1950. Elles représentent en 2007 environ 29,7 % du potentiel hydraulique total du pays[2], mais leur rôle a évolué selon les époques. Avant les années 1980, il s'agit plutôt de fournir de l’électricité pour l’éclairage dans les zones rurales, qui ont connu de graves pénuries d’électricité, mais aussi la transformation des produits agricoles et l’irrigation.

Dans les années 1980 et 1990, les PCH ont été encouragées à offrir un approvisionnement en électricité aux entreprises communales, afin de dynamiser le développement économique rural et aider les agriculteurs à augmenter leurs revenus. En 1983, l’électrification primaire rurale par l’hydraulique a été planifiée dans 600 districts avant l’an 2000[2]. Par ailleurs, le gouvernement chinois a investi 2,13 milliards d’euros dans le programme engagé en 1988 pour la modernisation des réseaux ruraux. Au XXI^e siècle, les PCH se sont vu assigner un rôle de réduction de la pauvreté et de promotion du développement durable, malgré les inconvénient de leur création pour les écosystèmes. Le gouvernement chinois a lancé en 2002 le programme « apporter l’électricité aux communes », en particulier les 1 061 communes (plus de trente millions de personnes) qui n’y avaient pas encore accès à la fin de 2001. En 2002 et 2003, environ cinq milliards de yuans (500 millions d’euros) d’investissements publics ont été injectés pour électrifier ces communes[2] en conjuguant l’éolien, le solaire photovoltaïque et la petite hydraulique. La consommation chinoise totale de bois de chauffage se situant aux alentours de 228 millions de mètres cubes en 2001, un des objectifs était de le remplacer peu à peu par l’électricité[2].

Dans la liste des plus grands barrages hydroélectriques du monde, sur les 34 barrages de plus de 3 000 MW en 2020, 13 étaient en Chine :

Profil longitudinal de la partie amont du Yangzi Jiang, avec la cascade des barrages existants et prévus en 2009. En abscisse : distance à l'embouchure ; en ordonnées : altitude des plans d'eau.

La plupart de ces grands barrages exploitent les eaux du Yangzi Jiang et de ses affluents, en particulier le Jinsha et le Yalong. Quelques-uns sont sur le cours supérieur du Mékong.

Le barrage des Trois-Gorges, dont la mise en service s'est achevée en juillet 2012, produira en moyenne 84,7 TWh/an. Le gouvernement prévoit d'atteindre 325 GW à la fin 2015, malgré des retards résultant de problèmes environnementaux et de déplacements de population[18].

La plupart des barrages électrogènes se trouvent au centre et au sud-ouest de la Chine, surtout dans les provinces de Sichuan et Yunnan, dont les deux tiers de la capacité hydroélectrique sont inexploités. Le projet de transmission ouest-est vise à relier cette capacité aux régions côtières énergivores.

Implantation des barrages hydroélectriques de plus de 2 000 MW sur le bassin fluvial du Yangzi.

Réservoir supérieur de la centrale de Tianhuangping.

La puissance installée des centrales de pompage-turbinage de la Chine atteint 44 741 MW fin 2022, soit 25,6 % du total mondial, au 1^er rang mondial devant le Japon (27 470 MW ; 15,7 %) et les États-Unis (22 008 MW ; 12,6 %). Les nouvelles installations de 2022 ont atteint 8,7 GW, soit 83 % du marché mondial. La National Energy Administration a publié ses plans de développement du pompage-turbinage, qui prévoient 62 GW en 2025 et 120 GW en 2030. La centrale de Fengning a été mise en service en 2022 ; c'est la plus grande centrale de pompage-turbinage du monde avec ses 3 600 MW. Ses équipements sont installés dans 190 cavernes ; c'est la première centrale chinoise équipée de turbines à vitesse variable et la première au monde reliée à un réseau flexible à courant continu[4] et sa production annuelle de 6 600 GWh[9].

La Chine en avait 36 000 MW fin 2021, soit 21,8 % du total mondial, au 1^er rang mondial devant le Japon (27 470 MW ; 16,7 %) et les États-Unis (21 912 MW ; 13,3 %) ; les deux premiers groupes (600 MW) de la centrale de Fengning ont été mises en service en 2020[9].

La Chine se classait fin 2020 au 1^er rang mondial avec 19,7 % du total mondial, devant le Japon et les États-Unis ; les quatre premières unités (1 200 MW) de la centrale de Jixi 1 800 MW ont été mises en service en 2020[6].

Les 300 MW de centrales de pompage-turbinage mises en service dans le monde en 2019 l'ont été en Chine, où des retards expliquent cette baisse de rythme par rapport aux années précédentes[7].

La Chine disposait en 2018 de 29 990 MW de centrales de pompage-turbinage, soit 18,7 % du total mondial, au 1^er rang mondial devant le Japon (27 637 MW ; 17,2 %) et les États-Unis (22 855 MW ; 14,3 %) ; sur les 1,9 GW de centrales de pompage-turbinage mises en service dans le monde en 2018, 1,5 GW l'ont été en Chine[8].

La Chine s'est fixé l'objectif de parvenir en 2020 à plus de 40 GW de pompage-turbinage afin de compenser l'intermittence des nombreuses centrales éoliennes et solaire en construction ; 60 GW sont en construction ou en développement et la National Energy Administration espère atteindre une puissance installée de 90 GW en 2025[14] et 150 GW d’ici 2050[15].

Les centrales mises en service en 2018 sont celle de Shenzhen (1 200 MW), première grande centrale de ce type construite dans une ville, et celle de Qiongzhong (600 MW). La construction des centrales de Fu Kang (1 200 MW), Jurong (1 800 MW) et Yongtai (1 200 MW) a commencé[8].

Les centrales mises en service en 2017 sont celle de Liyang (1 500 MW) et la première unité de Shenzhen (300 MW) ; State Grid Corporation of China a annoncé la construction de six autres projets d'une puissance totale de 8 400 MW qui seront pleinement opérationnels en 2026[14].

En 2016, trois nouvelles centrales de pompage-turbinage d'une puissance totale de 3,66 GW ont été mises en service : Xianju (1 500 MW), Hongping (1 200 MW) et Qingyuan (960 MW) ; de plus, les premières unités du projet de Liyang (1 500 MW) ont été connectées au réseau en août 2016 ; 30 GW supplémentaires étaient en développement fin 2016[11].

La Chine a largement dépassé l'objectif de son 12^e plan quinquennal pour la puissance hydroélectrique totale, mais est en retard pour celle du pompage-turbinage : 23,06 GW contre un objectif de 41 GW. Ce retard s'explique en partie par la rémunération insuffisante des services de réseau par le marché ; le gouvernement a donc réformé les règles afin d'encourager le développement du pompage-turbinage : un tarif d'achat à deux composantes, spécifique au pompage-turbinage, a été créé : il reflète la valeur des services énergétiques auxiliaires rendus par le pompage-turbinage, en particulier son rôle dans la fourniture de puissance de réserve ; par ailleurs, les deux compagnies gestionnaires du réseau chinois, China State Grid et China Southern Grid, ont été chargées de construire et gérer les nouveaux projets de pompage-turbinage. Celui de Fengning en cours de construction dans la province du Hebei sera, lors de sa mise en service en 2021, le plus puissant du monde avec 3,6 GW ; en 2016 seront mis en service les projets de Tianchi (1,2 GW) et de Jixi (1,8 GW)[11].

La Chine est le pays qui possède le plus grand nombre de centrales de pompage-turbinage de grande taille (1 000 MW et plus) : dix-sept centrales de 1 000 MW ou plus avec une puissance totale de 22 788 MW fin 2015, plus quatre centrales en construction, de puissance totale 8 100 MW (voir Liste de centrales de pompage-turbinage) :

La centrale hybride hydroélectrique-photovoltaïque de Longyangxia, dans le Qinghai, associe une centrale hydroélectrique de 1 280 MW (4 turbines de 320 MW) mise en service en 1992 sur le fleuve Jaune, et une centrale photovoltaïque de 320 MW mise en service en 2013, couvrant une superficie de 9 km², qui est connectée directement à l’une des turbines au moyen d’une ligne de transport de 330 kV. Comme il s’agit d’une des plus grandes centrales photovoltaïques solaires du monde, sans le contrepoids énergétique de la turbine hydroélectrique de Longyangxia, elle pourrait poser un grave problème pour la stabilité du réseau. La mise au point d’un système de contrôle d’exploitation intégré pour les centrales photovoltaïque et hydroélectrique, qui permet en fait à la centrale photovoltaïque de fonctionner comme la cinquième turbine de Longyangxia, permet une compensation quasi immédiate entre les productions hydroélectrique et photovoltaïque. L’ajout du parc solaire améliore également l’efficacité d’exploitation de la centrale hydroélectrique : la province de Qinghai est aride et l’eau est une ressource rare ; le réservoir de Longyangxia ne rejette l’eau qu’avec parcimonie ; avec l’ajout du parc solaire, la centrale hydroélectrique a pu accroître son efficacité économique et optimiser l’utilisation de sa capacité annuelle. Une phase 2 de construction de la centrale photovoltaïque a commencé en août 2014 et se terminera à la fin de 2015, portant sa capacité à 530 MW[15]. En 2015, la phase 2 du parc solaire a été achevée, portant sa puissance à 850 MW[11].

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