III-1. Introduction
L'unité de cogénération permettra de
produire une partie des besoins thermiques de la SAMIR, auparavant
assurés par les chaudières existantes, et une partie des besoins
électriques, auparavant satisfaits par le réseau
électrique provenant de L'ONE.
Cette partie consiste à évaluer le
système de cogénération par le calcul du coût de
revient de l'énergie électrique et de la vapeur HP dans la
chaudière de récupération afin de déterminer la
capacité opératoire optimale qui permet un coût de revient
minimal et une économie dans la facture énergétique.
III-2. Prix d'achat d'électricité de
l'ONE
La SAMIR a conclut un contrat d'approvisionnement en
électricité avec l'ONE (Office Nationale d'Electricité).
Le contrat spécifie un seuil qu'on appelle puissance souscrite. C'est la
puissance que la SAMIR demande à l'ONE de lui mettre, en permanence,
à sa disposition. En contrepartie de ce service l'ONE lui facture:
> Une prime fixe proportionnelle à la puissance
souscrite.
> Un complément de prime fixe lorsque la puissance
réellement appelée, par les installations de la SAMIR,
dépasse la puissance souscrite.
Actuellement, la puissance souscrite de la SAMIR est de 17.1MW.
La tarification actuelle de l'ONE est estimé à :
|
Prix d'achat d'électricité ONE = 0,78
Dh/KWh
|
Le démarrage du projet UP GRADE (projet de
modernisation de la raffinerie SAMIR) a multiplié le besoin en
énergie électrique, actuellement, il est de l'ordre de 44 MW. Une
partie (28 MW) est produite par l'unité de cogénération,
et le complément restant (16 MW) est acheté de l'ONE.
En cas de trip de l'unité de
cogénération, ce complément dépasse la puissance
souscrite, et la SAMIR paie une pénalité de dépassement
qui rend la facture énergétique très importante.
d'où la nécessité de bien identifier la fourchette
d'utilisation optimale de l'installation de cogénération, sachant
que cette dernière permet de produire une puissance de 40 MW mais dans
des conditions spécifiques, ainsi déterminer la nouvelle
puissance souscrite optimale à spécifier dans le nouveau contrat
avec l'ONE.
III-3. Coût de revient de
l'électricité et de la vapeur produite par l'unité de
cogénération
III-3-1. Méthodologie de calcul
La cogénération permet de produire
l'électricité et la vapeur HP au méme temps, à fin
d'évaluer les coüts de revient on a déterminé
séparément le coüt de revient de chaque produit de
cogénération (électricité et vapeur haute pression)
et de les comparer avec le coût de la vapeur haute pression produite au
niveau de la CTEII et l'électricité acheté à
l'ONE.
Dans le processus de production de la
cogénération, on utilise comme matières premières,
le Gasoil, l'eau déminéralisée, les matières
chimiques et certainement de l'énergie électrique pour la mise en
marche des circuits de pompage, de lubrification et de ventilation.
Figure 4.5: Système de
production dans l'unité de cogénération.
Pour le calcul des Coûts de revient de la vapeur HP et
de l'électricité produites par l'unité de
cogénération, on procède aux calculs des consommations
spécifiques par la méme méthode du chapitre
précédent
Le coût de revient par une tonne de vapeur haute pression
est calculé par la formule suivante basée sur les consommations
spécifiques :
|
VH)
|
( × Prix
D
|
Gao
|
) +
|
q
(
|
q Ecit
P ) + ( × ix
ED Ele
D
|
)
|
|
x Na
|
) +
|
(
|
|
Nac
|
)
|
|
|
|
i
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Avec :
q : débit des matières premières.
DVH : débit de vapeur HP produit par la chaudière
de récupération.
Le coüt de revient par un KWh d'électricité
est calculé par la formule suivante :
|
Projet de Fin d'Etudes
q N72215
) + ( × Pi
|
|
|
Avec :
q : débit des matières premières.
P : Puissance électrique produite par l'unité de
cogénération.
Afin d'évaluer les coüts de revient on a
procédé à deux méthodes :
Méthode I : Gonsiste à
déterminer séparément le coût de revient de chaque
produit de cogénération (électricité et vapeur
haute pression).
Méthode II : on considère que
l'électricité est notre produit principal, et que la
quantité de vapeur produite en parallèle est quelque chose que
nous devions produire nécessairement dans la CTE II si elle n'est pas
produite au niveau de la cogénération. En effet, la vapeur HP
dans ce cas là, sera évaluée aux prix CTE II. Le coüt
d'électricité dans la cogénération est
égale
q q q
Goi ED Eli é
) (
alors au coût de revient total moins le coût de
revient de la vapeur au prix GTE II. × Prix ) + ( Prix ) + ( Prix
)
Gasoil ED Electricit é
P P P
Dans cette méthode le coût de revient par KWh est
calculé par la formule suivante : q q q
al
Avec :
q : débit des matières premières.
P : Puissance électrique produite par l'unité de
cogénération.
III-3-2. Galcul du coût de revient de la vapeur HP et de
l'électricité (méthode I) Calcul du
coût de revient de la vapeur HP (méthode I)
La production de la vapeur HP au niveau de la chaudière
de récupération de l'installation de cogénération
nécessite l'eau déminéralisée, les matières
chimiques, l'énergie électrique pour la mise en marche des
circuits de pompage et les calories contenues dans les fumées à
la sortie de la turbine (figure 4.6)
Figure 4.6: production de la VH
dans la chaudière de récupération.
L'unité de cogénération est en mode de
fonctionnement Electricity first, c'est-a-dire que la
production d'électricité est primordial et que la vapeur obtenue
est un gain de récupération d'énergie des
fumées.
La puissance chaudière donc le débit vapeur
dépend directement de la charge de la TAG qui est fixé par
l'opérateur de 0 à 100%.
Dans le calcul du Coût de revient de la vapeur HP
produite par la chaudière de récupération, on ne va pas
prendre en considération la consommation spécifique du gasoil
puisqu'elle entre dans le calcul du Coüt de revient de
l'électricité et que les fumées sont un gain de la
cogénération.
Les données de base pour le calcul sont regroupées
dans le tableau suivant : Tableau 4.13:
Données de base pour le calcul du Goût VH
cogénération.
|
Elément
|
Valeur
|
|
Coût Nalco 1801 (Dh/kg)
|
60
|
|
Coût Nalco 72215 (Dh/kg)
|
26
|
|
Consommation électrique (kW)
|
495
|
|
Coût énergie électrique (Dh/kWh)
|
0,78
|
|
Coût eau déminéralisée (Dh/T)
|
14
|
Remarque :
La consommation en électricité est au niveau
deux motopompes d'aspiration d'eau déminéralisée depuis le
bac de stockage vers la bâche alimentaire de la chaudière (pompes
d'appoint), deux motopompes de refoulement vers l'économiseur (pompes
alimentaires) ainsi qu'une motopompe d'injection de la matière chimique
(Nalco). Il y a aussi deux compresseurs d'air pour la commande des vannes
pneumatiques de la chaudière de récupération (annexe
2).
Le calcul est fait sur la base des consommations
spécifiques, la méthode est décrite
précédemment.
Le tableau suivant regroupe les quantités et les
coûts de vapeur HP produite par la chaudière de
récupération pour les différents régimes de marche
de la cogénération.
Tableau 4.14: Goût de revient
de la vapeur HP dans la cogénération.
|
Puissance produite (MW)
|
25
|
30
|
35
|
38
|
40
|
|
VH produite (T/h)
|
50
|
61,2
|
65,7
|
71,2
|
75,4
|
|
Nalco 1805 (kg/h)
|
0,320736
|
0,380736
|
0,3942
|
0,4272
|
0,4525
|
|
Nalco 72215 (kg/h)
|
0,320736
|
0,380736
|
0,3942
|
0,4272
|
0,4525
|
|
CS d'eau déminéralisée (T/TVH)
|
1,1
|
1,01
|
1
|
1,01
|
1,04
|
|
CS du Nalco (kg/TVH)
|
0,551665
|
0,535021
|
0,516
|
0,516
|
0,516114
|
|
CS d'électricité (kw/TVH)
|
9,9
|
8,08
|
7,53
|
6,95
|
6,56
|
|
Coût de revient VH (Dh/TVH)
|
22,273
|
20,837
|
20,389
|
19,937
|
19,632
|
CS : Consommation Spécifique
En représentation graphique, le Coût de la vapeur HP
est donné par la figure suivante :
Cout (DH)
|
22,5 22 21,5 21 20,5 20 19,5
19
18,5
18
|
|
|
|
25 30 35 38 40
|
Puissance (MW)
Figure 4.7: Goût de la vapeur
HP pour les différents régimes de
cogénération.
Le Coût de la vapeur produite par la chaudière de
récupération diminue pour des régimes de marche de la
cogénération de plus en plus élevé. Cela est
dû essentiellement aux performances de l'unité et a son rendement
qui devient meilleur pour les hauts régimes.
Calcul du coût de
l'électricité (méthode I)
La production de l'électricité au niveau du
turboalternateur de l'installation de cogénération
nécessite le gasoil et l'électricité consommée par
ses auxiliaires.
Figure 4.8: Syst~me de production
d'électricité dans l'unité de
cogénération.
De même on procède au calcul des consommations
spécifiques pour déterminer le coût de revient d'un KWh
d'électricité.
Le coüt de revient par un KWh d'électricité
est calculé par la formule suivante :
Avec :
q: Débit des matières premières.
P : Puissance électrique produite par l'unité de
cogénération.
Les consommations en gasoil, électricité et huile
de lubrification sont données dans le tableau suivant en fonction de
différents régimes de marche de la cogénération
:
Tableau 4.15: Consommations de
matières premières pour la génération
électrique.
|
Puissance produite (MW)
|
25
|
30
|
35
|
38
|
40
|
|
Débit du gasoil (T/h)
|
7,92
|
8,28
|
9
|
11,5
|
12,6
|
|
Consommation électricité
|
|
|
|
|
|
|
(kWh)
|
390
|
390
|
390
|
390
|
390
|
|
Consommation d'huile (g)
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
( Pour la consommation d'électricité (voire annexe
2)
( Le circuit d'huile de lubrification est un système
fermé, cependant il y a consommation d'huile d'appointe, cette
consommation est estimé par le constructeur à 3g/KWh, il est donc
négligeable par rapport au gasoil et l'électricité.
La méthodologie de calcul des consommations
spécifiques ainsi que les Coûts de revient est décrite
précédemment, les résultats sont regroupés dans le
tableau suivant sachant que le Coût du gasoil est 6000Dh/T
(en fin Avril 2010)
Prix du gasoil (Avril 2010) = 6000 Dh/T Tableau
4.16: Coût de revient de l'électricité
dans la cogénération.
|
Puissance (MW)
|
25
|
30
|
35
|
38
|
40
|
|
CS du gasoil
|
3,168.10-4
|
2,76.10-4
|
2,57.10-4
|
3,02.10-4
|
3,15.10-4
|
|
Prix (DH/kWh)
|
1,90
|
1,66
|
1,54
|
1,81
|
1,89
|
|
CS électricité
|
1,56.10-2
|
1,3.10-2
|
1,11.10-2
|
1,02.10-2
|
0,97.10-2
|
|
Prix (DH/kWh)
|
0,0121
|
0,01014
|
0,00865
|
0,00795
|
0,00756
|
|
Coût de revient d'électricité
(DH/kWh)
|
1,912
|
1,67
|
1,548
|
1,817
|
1,897
|
CS : Consommation Spécifique
Ges résultats sont schématisés dans la
figure suivante donnant le coût de l'électricité pour les
différents régimes de marche de la cogénération (la
puissance)
Cout
(Dh/kWh)
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Coût de revient de
l'électricité
Puissance (MW) 25 (62 %) 30 (75 %) 35 (87 %) 38
(95 %) 40 (100 %)
Figure 4.9: Coût de
l'électricité pour les différents régimes de
cogénération.
1111111111 11111111111 11
Le coût de l'électricité produite par la
cogénération varie en fonction de la puissance, cette variation
dépend de plusieurs facteurs que l'on va détailler dans le
chapitre suivant, notamment la température ambiante, le débit du
gasoil, le lavage off-line et le facteur de puissance Cos ö.
| 
