Page i C A N A D A PROVINCE DE QUÉBEC DISTRICT DE MONTRÉAL DOSSIERS R-3683-2009 RÉGIE DE L'ÉNERGIE INVESTISSEMENTS TRANSÉNERGIE POUR LIGNE ET POSTE WACONICHI HYDRO-QUÉBEC En sa qualité de Transporteur (TransÉnergie) -et- Demanderesse STRATÉGIES ÉNERGÉTIQUES (S.É.) ASSOCIATION QUÉBÉCOISE DE LUTTE CONTRE LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE (AQLPA) Intervenantes LE DOSSIER D HYDRO-QUEBEC DEMONTRE-T-IL QU UNE LIGNE A 161 KV NE PEUT ETRE RAISONNABLEMENT EVITEE POUR DESSERVIR LA CHARGE DU VILLAGE DE MISTISSINI? RAPPORT D EXPERTISE Jean-Claude Deslauriers, ing. Préparé pour: Stratégies Énergétiques (S.É.) Association québécoise de lutte contre la pollution atmosphérique (AQLPA) Avril 2009
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Page iii TABLE DES MATIÈRES 1 - LE CADRE DU PRÉSENT RAPPORT... 1 2 - CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES, FIABILITÉ ET OPÉRABILITÉ... 3 2.1 LA CHARGE À DESSERVIR AU VILLAGE MISTISSINI... 3 2.2 LE RÉSEAU EXISTANT... 3 2.3 LE SCÉNARIO 2 POSTE WACONICHI ET LIGNE À 161 KV... 7 2.4 LE SCÉNARIO 1 TEL QU ÉTUDIÉ PAR TRANSÉNERGIE : UNE SEULE NOUVELLE LIGNE À DOUBLE FAISCEAU... 8 2.5 VARIANTE DU SCÉNARIO 1 AVEC DEUX NOUVELLES LIGNES À FAISCEAU SIMPLE... 13 2.5.1 Capacité de transit avec deux nouvelles lignes... 13 2.5.2 Variation additionnelle que le Transporteur aurait dû examiner et présenter : l ajout de compensation série... 16 2.5.3 Variation additionnelle que le Transporteur aurait dû examiner et présenter : le maillage du réseau au dernier régulateur... 18 3 - COÛTS DES OPTIONS EXAMINÉES... 19 3.1 COÛTS DU SCÉNARIO 2 POSTE WACONICHI ET LIGNE À 161 KV... 19 3.2 COÛTS DU SCÉNARIO 1 TEL QUE DÉFINI PAR HYDRO-QUÉBEC LIGNE À 25 KV À DOUBLE FAISCEAU... 19 3.3 COÛTS DE VARIANTES PERMETTANT D ÉVITER UNE LIGNE À 161 KV ET UN POSTE 161-25 KV21 4 - CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS... 23
Page 1 1 - LE CADRE DU PRÉSENT RAPPORT 1 Le soussigné a reçu mandat, de la part de Stratégies Énergétiques (S.É.) et de l'association québécoise de lutte contre la pollution atmosphérique (AQLPA), de produire un rapport d expertise examinant si la demande d autorisation d investissements d Hydro-Québec Transport (ci-après TransÉnergie ou le Transporteur) pour ligne et poste Waconichi, au dossier R-3683-2009, devrait ou non être accueillie, en tenant compte des préoccupations de nos clientes exprimées ci-après. Il ressort en effet de ce dossier que TransÉnergie doit mettre en place des infrastructures de réseau intégrées afin de répondre à l'accroissement de la demande d'électricité de la communauté crie de Mistissini. 1 Pour atteindre cet objectif, TransÉnergie identifie deux solutions possibles : Solution 1 En sus des lignes existantes OBA 204 et OBA 207 à 25 kv le long de la route 167, ajouter, une troisième ligne de distribution à 25 kv à double faisceau d environ 85 km en provenance du poste Obalski. Solution 2 - Ajouter un poste (Waconichi) à 161-25 kv à proximité du village de la communauté crie de Mistissini, ainsi qu une ligne 161 kv en dérivation de la ligne de transport 1625 existante Obalski/Troïlus. 2 TransÉnergie recommande la solution 2. Elle précise que, même dans le scénario 1, les investissements énoncés au scénario 2 (poste Waconichi et ligne à 161 kv) resteraient requis vers 2017-2025, ce que nous questionnerons toutefois au présent rapport. Par ailleurs, différentes variantes du scénario 1 seront également examinées au présent rapport quant au type de ligne et d équipements. 1 2 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQT-2, Document 1, page 10, lignes 11-13. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQT-4, Document 1, pages 6-8.
Page 2 Nos clientes sont préoccupées par le caractère plus environementalement intrusif de la solution 2 (ligne à 161 kv en dérivation) par rapport à un scénario qui permettrait d atteindre les objectifs souhaités au seul moyen d une ou plusieurs lignes le long de l emprise déjà existante suivant la route 167 (avec équipements connexes s il y a lieu). Une ligne de 161 kv nécessiterait en effet une nouvelle emprise en terrain vierge. Le Transporteur a lui-même indiqué que les principaux éléments environnementaux sensibles du milieu sont les aires de trappage, le futur parc (la réserve faunique aux alentours du lac Waconichi), les terres de catégorie 1, le village des Cris de Mistissini, les cours d eau et les tourbières. 3 Nos clientes nous demandent donc d évaluer la preuve de TransÉnergie au dossier afin de valider son affirmation selon laquelle la ligne de 161 kv resterait requise dans tous les scénarios. Nos clients nous demandent si cette ligne de 161 kv ne pourrait pas raisonnablement être évitée tout en permettant d atteindre les objectifs du projet, soit de répondre à l'accroissement de la demande d'électricité de la communauté crie de Mistissini, dans des conditions acceptables d exploitation et de fiabilité ainsi qu à des coûts acceptables. Le présent rapport est le fruit de nos travaux et est remis à Stratégies Énergétiques (S.É.) et à l'association québécoise de lutte contre la pollution atmosphérique (AQLPA) afin que celles-ci puissent le déposer comme faisant partie de leur preuve devant la Régie de l'énergie. 3 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, Réponse 8 (a) à SÉ-AQLPA, pages 11-12.
Page 3 2 - CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES, FIABILITÉ ET OPÉRABILITÉ 2 2.1 LA CHARGE À DESSERVIR AU VILLAGE MISTISSINI La charge du village Mistissini en 2007-2008 est de 10,4 MVA selon le scénario moyen. Selon le scénario moyen, cette charge dépassera 12 MVA en 2010-2011 et dépassera 14 MVA en 2013-2014. En 2025-26 la charge selon le scénario moyen sera de 18,3 MVA. En 2047-2048, l on devra alimenter une charge de 21,6 MVA selon le scénario moyen et de 28,8 MVA selon le scénario fort. 4 2.2 LE RÉSEAU EXISTANT Selon le Transporteur (en réponse à des questions de la Régie et de SE-AQLPA), la ligne OBA 207 comporte une capacité en bout de ligne (à Mistissini) de 9,5 MVA avec la compensation série, ou de 7,5 MVA sans compensation série. La ligne OBA 204 quant à elle comporte une capacité en bout de ligne de 4,5 MVA. 5 Par conséquent, la capacité actuelle de transit totale garantie du réseau à Mistissini (en bout de ligne) atteint 12 MVA (sans compensation série) alors que la charge selon le scénario moyen dépassera cette valeur de12 MVA en 2010-2011 comme on l a vu plus haut. 4 5 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQD 2, Document 1, Annexe A. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, page 6, Réponse 4.1 à la Régie. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, page 10, Réponse 7.c à SÉ-AQLPA.
Page 4 Comme l a expliqué le Transporteur, la ligne OBA 204 et équipée de conducteurs 300 MCM ACSR alors que la ligne OBA 207 est pourvue de conducteurs ACSR 477 MCM 6 Cette différence de grosseur correspond approximativement à une différence de capacité de 0,5 MVA en bout de ligne. Cependant comme une bonne partie de charges sont réparties le long de la ligne, il en résulte moins de pertes ce qui peut compenser pour la grosseur des conducteurs. S il n y avait pas de charge le long de cette ligne OBA 204, sa capacité en bout de ligne serait donc de 7 MVA. Comme il ne reste que 4,5 MVA de disponible en bout de ligne il faut conclure que les charges effectives utilisées au long de la ligne sont équivalentes à 2,5 MVA de capacité en bout de ligne. Il importe par ailleurs de retenir que la ligne OBA 207 est capable d alimenter à Mistissini une charge de 7,5 MVA de façon acceptable et ce sans compensation série et qu il s agit de la situation qui prévaut maintenant. Le Distributeur confirme que les bancs de régulation, qui ont été installés en 2004, sont des auto-transformateurs de 300 ampères à 14,4 kv avec une régulation à ± 10%. 7 Calcul de la capacité de transit du réseau existant Afin de poursuivre notre étude de façon plus fine et afin de nous conforter par rapport aux capacités de transit obtenues avec les réponses d Hydro-Québec et, finalement, aux fins d effectuer des analyses de sensibilité, nous avons développé un chiffrier de calcul représentant un écoulement de puissance sur le réseau de distribution. Ce chiffrier bien qu il soit moins précis qu un logiciel d écoulement de puissance itératif comme le logiciel CYMDIST qui est régulièrement utilisé par le Distributeur ou PSS/E qui est utilisé par le Transporteur, est suffisant pour notre propos. Pour les fins de ce chiffrier de calcul nous avons au début pris les données déposées en preuve à l annexe B de la réponse complémentaire du Transporteur à la demande de renseignement de SE-AQLPA. 8 Les résultats du chiffrier nous fournissent, à chacun des points significatifs le long de la ligne, les tensions et les courants ainsi que la position des changeurs de prises des régulateurs. Ceci nous permet de nous assurer que nous respectons les contraintes de tension à chaque 6 7 8 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, page 3, Réponse 1.b à SÉ-AQLPA. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, page 6, Réponse 4.a à SÉ-AQLPA. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-12, HQT-13, Document 1,1, Annexe B.
Page 5 bout au poste d alimentation Obalski et au village de Mistissini dans différents cas. Les limites permises de ces contraintes de tension n ont pas été spécifiées par le Transporteur au présent dossier ; nous avons toutefois considéré des limites raisonnables de 25 kv + 5 % et + 10 % à la source et des limites de 5 % à la charge. Tous les calculs sont effectués avec la contrainte de maintenir ces limites de tension. Les calculs sont aussi effectués en supposant que les régulateurs on un jeu de ± 10 % et nous avons exploré les résultats avec des variations de ± 15 % et de ± 20 %. Les tensions aux régulateurs peuvent prendre des valeurs supérieures à 25 kv et les courants sont normalement limités à 300 ampères. Le modèle de ligne ne tient pas compte des effets capacitifs et l impédance des régulateurs est négligée. Pour le réseau existant, les paramètres de lignes que nous avons utilisés sont les suivants, ceux-ci provenant de l ouvrage de référence de WESTINGHOUSE ELECTRIC, Electrical Transmission and Distribution reference book, fourth edition 1950 pages 50 et 54 : Pour un espacement de 18 pouces R1 = 0,13424 ohm/km X1 = 0,29832 ohm/km Z1 = 0,3271 ohm/km 9 9 WESTINGHOUSE ELECTRIC, Electrical Transmission and Distribution reference book, fourth edition 1950, pp. 50 et 54.
Page 6 Les résultats sont montrés au tableau 1 : Tableau 1 Écoulement de puissance de la ligne OBA 207 actuelle R X Z Paramètres de ligne 477 ohm/km ohm/km ohm/km ACSR 18 po. 0.13424 0.29832 0.3271 Cas 1 Cas 2 Cas 3 Voltage de référence 14,434kV + 5% 15.16 15.16 15.16 Voltage de référence 14,434kV + 10% 15.88 15.88 15.88 kv 15.00 15.74 15.88 Ampères OUT 190.07 221.81 250.14 Obalski au km 0 MVA 8.12 9.92 11.25 MW 6.45 7.73 8.56 MVAR 4.94 6.22 7.30 Ampères IN 190.07 221.81 250.14 Régulateur no 1au km 10 kv entrée 14.37 15.01 15.06 % rég 10.00 10.00 10.00 kv sortie 15.97 16.68 16.74 Ampères IN 171.06 199.63 225.12 Régulateur no 2 au km 44 kv entrée 14.07 14.46 14.23 % rég 10.00 10.00 10.00 kv sortie 15.63 16.07 15.81 Ampères IN 153.96 179.67 202.61 Régulateur no 3 au km 94 kv entrée 13.11 13.13 12.50 %rég 10.00 10.00 10.00 kv sortie 14.57 14.59 13.89 kv 14.43 14.43 13.71 Ampères 138.56 161.70 182.35 Charge au km 97 MVA 6.00 7.00 7.50 MW 5.40 6.30 6.75 MVAR 2.62 3.05 3.27 F.P. 0.90 0.90 0.90
Page 7 Nous constatons de ce tableau 1 que : Le cas no 1 montre que pour maintenir le réseau dans des contraintes de tension sévères à Obalski (moins de 5 % d écart de tension) et à Mistissini (0 % d écart de tension), il faut maintenir le transit à moins 6 MVA. Le cas no 2 montre que le transit ultime est effectivement de 7.5 MVA dans des limites de tension qui sont tolérables à Obalski et à Mistissini avec tous les régulateurs à la prise maximum. 2.3 LE SCÉNARIO 2 POSTE WACONICHI ET LIGNE À 161 KV La position du Transporteur à l effet que sa solution no.2 retenue (Poste Waconichi et ligne à 161 kv) est techniquement supérieure n est en aucune façon contestée par le soussigné. En effet, il ne peut y avoir de doute que cette solution améliore la capacité de transit jusqu au village de Mistissini, améliore le niveau de court circuit, améliore la reprise en charge et améliore le problème du déséquilibre des charges monophasées, ce qui en fait un réseau beaucoup plus facile à exploiter. Quant à la fiabilité et quant au taux de pannes, les données fournies par le Transporteur en réponse à la question 18.a de SE-AQLPA montrent que la ligne 1625 jouit d une fréquence de panne (SAIFI) et d une durée panne (SAIDI) faible, ce qui permet de conclure que la construction d un poste près de Mistissini aurait pour effet d améliorer la qualité de service. 10 A priori, la solution de construire une nouvelle ligne 161 kv est incontestablement la solution technique supérieure puisqu un départ de ligne 161 kv de construction standard avec des conducteurs 504 MCM ACSR permet de transporter à 85 km plus de trois fois la charge à livrer en bout de ligne à Mistissini prévue jusqu en 2048. Cette solution est donc très forte et partant dispendieuse. La question qui nous est posée consiste toutefois à déterminer si une solution moindre sur le plan technique ne serait pas également acceptable, en plus de permettre une réduction de coûts et d éviter l emprise de ligne de 161 kv envisagée en milieu vierge dans ce scénario, ce qui constitue la préoccupation de départ que nos clientes nous ont soumise. 10 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, Réponse 18.a à SÉ-AQLPA.
Page 8 2.4 LE SCÉNARIO 1 TEL QU ÉTUDIÉ PAR TRANSÉNERGIE : UNE SEULE NOUVELLE LIGNE À DOUBLE FAISCEAU Le seul scénario alternatif présenté par TransÉnergie au présent dossier (Scénario 1) comporterait une seule nouvelle ligne à double faisceau. Le Transporteur présente comme suit les inconvénients d un tel scénario : La solution #1 qui consiste à implanter une troisième ligne en faisceau double n augmente que très légèrement la capacité de transit du réseau de distribution. Or, le Transporteur souligne que l implantation d un futur poste 161-25 kv sera tout de même nécessaire dans un horizon prévisible. De plus, la solution #1 permet une légère augmentation du niveau de court-circuit (Scc- 27 MVA) par rapport à la situation actuelle (Scc-16 MVA). 11 Dans ses documents initiaux (B-1), le Transporteur n avait pas précisé quel serait l accroissement de la capacité de transit résultant de l ajout de la ligne en faisceau double examinée par lui pour le scénario 1. En réponse à une demande de renseignement de SÉ- AQLPA, le Transporteur nous indique toutefois que cette nouvelle ligne double faisceau procurerait une capacité additionnelle de 12 MVA 12 Ceci confirme nos propres calculs selon la méthodologie expliquée ci-après en utilisant les paramètres de lignes fournis par le Transporteur ; nous avons effectivement trouvé une valeur de plus de 11 MVA. Contrairement à ce qui est affirmé par le Transporteur dans la citation précédente, il s agit donc bien d un doublement de la capacité de transit qu amènerait à Mistissini cette ligne en faisceau double. Cette capacité de 12 MVA, ajoutée aux 12 MVA déjà garantis totaliserait ainsi 24 MVA à Mistissini, ce à quoi il faudrait toutefois soustraire l accroissement de charge le long de la ligne OBA 204 dont la charge actuelle ni la prévision d accroissement sur la période considérée ne sont précisées dans la preuve. Nous présentons dans une prochaine section une étude plus précise des écoulements de puissance de ce scénario afin de valider que ce 12 MVA supplémentaire annoncé par le Transporteur est bien réel. L affirmation du Transporteur que sa solution ligne 25 kv double faisceau permettrait simplement de retarder l'implantation d'un nouveau poste vers 2025 13 n est donc aucunement justifiée par des limitations de la capacité de transit de cette solution. 11 12 13 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, page 10, Réponse 6.1 à la Régie. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, page 15, Réponse11.c à SÉ-AQLPA. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQT-4, Document 1, Page 6.
Page 9 Le Transporteur affirme également : [ ] la solution alternative, soit une nouvelle ligne à 25 kv en faisceau double, présente une capacité de transit augmentée de même qu un niveau de courtcircuit plus élevé. En supposant que l exploitation des conducteurs de cette nouvelle ligne devrait être faite en considérant deux circuits indépendants, le niveau de court-circuit ne serait pas augmenté par rapport à la situation actuelle. De plus, l installation d équipements supplémentaires sur le réseau de distribution rendrait son exploitation davantage complexe. Finalement, des coûts supplémentaires seraient à prévoir pour couvrir l installation de trois autres bancs de régulateurs en plus d une dizaine de points de sectionnement, tous situés le long de la route 167, pour ainsi permettre l exploitation de ce réseau de distribution constitué alors de quatre lignes à 25 kv. 14 Ces propos méritent quelques commentaires. Il est en effet évident que, dans la perspective où chaque ligne 25 kv continue d être exploitée de façon indépendante avec ses propres charges, le résultat est toujours le même qu actuellement à savoir que le niveau de court-circuit est faible, le déséquilibre par phase des charges est difficile à gérer et la reprise en charge problématique. La proposition d une ligne 25 kv à double faisceau améliore la situation pour les charges qui y sont raccordées mais n aide en aucune façon les charges qui continueraient d être indépendamment alimentées par les deux autres lignes. Les enjeux de difficulté d exploitation du réseau (avec les risques qui en résultent pour la qualité de service) persisteraient donc. C est là, nous semble-t-il, que se situe le nœud du problème et les véritables raisons qui amènent Hydro-Québec à recommander, dès à présent ou dans quelques années, une nouvelle ligne à 161 kv. Le Transporteur est manifesté préoccupé par les difficultés d exploitation du réseau et l amélioration de la qualité de service, enjeux déjà présents dans le réseau actuel. C est à cette problématique que nous nous adresserons donc ci-après. La question consiste à déterminer si l ajout d une ligne à 161 kv et d un poste 161-25 kv constituent la meilleure solution au moindre coût pour résoudre cette problématique. 14 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, page 8, Réponse 5.2 à la Régie.
Page 10 Calcul de la capacité de transit avec une seule nouvelle ligne double faisceau Le second tableau des résultats (Tableau 2 ci-après) de notre chiffrier tente de reproduire le profil de tension que le Transporteur nous a donné en réponse à la Question 11.b de SE- AQLPA pour son scénario 1 avec une ligne 25 kv à double faisceau. Ce chiffrier essaie aussi de trouver les limites de transit avec ce scénario. Les paramètres de lignes sont ceux fournis par le Transporteur en réponse à notre question 11b : R1 = 0,0613 ohm/km X1 = 0,1850 ohm/km R0 = 0,4236 ohm/km X0 = 1,2390 ohm/km 15 15 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-13, Document 1, page 15.
Page 11 Tableau 2 Écoulement puissance avec une ligne double faisceau R X Z Paramètres de ligne 477 ohm/km ohm/km ohm/km ACSR double faisceau 0.0613 0.185 0.19489148 Cas 4 Cas 5 Cas 6 Voltage de référence 14,434kV + 5% 15.16 15.16 15.16 Obalski au km 0 Régulateur no 1au km 10 Régulateur no 2 au km 44 Régulateur no 3 au km 94 Charge au km 97 kv 15.31 15.41 15.61 Ampères OUT 258.78 348.46 400.15 MVA 11.21 15.01 17.38 MW 9.01 11.51 12.92 MVAR 6.66 9.64 11.62 Ampères IN 258.78 348.46 400.15 kv entrée 14.81 14.73 14.83 % rég 10.00 10.00 10.00 kv sortie 16.45 16.37 16.47 Ampères IN 232.90 313.62 360.13 kv entrée 14.91 14.29 14.09 % rég 8.00 10.00 10.00 kv sortie 16.21 15.87 15.65 Ampères IN 214.27 282.26 324.12 kv entrée 14.12 13.12 12.49 %rég 3.00 10.00 10.00 kv sortie 14.56 14.58 13.88 kv 14.43 14.43 13.71 Ampères 207.84 254.03 291.71 MVA 9.00 11.00 12.00 MW 8.10 9.90 10.80 MVAR 3.92 4.79 5.23 F.P. 0.90 0.90 0.90
Page 12 Constatations issues du Tableau 2 : Le profil de tension soumis à l annexe B de la réponse amendée du Transporteur à la demande de renseignement de SÉ-AQLPA correspond approximativement à une charge à Mistissini de 9 MVA, que nous reproduisons par le cas no 4. Le profil n est pas parfait parce que pour la première section de ligne, la ligne double faisceau ne se raccorde pas à Obalski mais à la ligne OBA 206 qui a déjà sa propre charge. Ceci amène une plus grande perte et chute de tension dans le profil soumis par le Transporteur. Le cas no 5 représente l écoulement de puissance et le profil de tension avec les limites que nous avons imposées de 0 % d écart de tension à Mistissini et +5 % d écart à Obalski. Dans ces conditions on trouve un transit de 11 MVA. La valeur de transit ultime de 12 MVA annoncée par le Transporteur est simulée par le cas no 6. Pour obtenir 12 MVA il faut accepter une tension plus haute à Obalski et une tension plus basse à Mistissini avec tous les régulateurs à la prise maximum ce qui constitue des limites extrêmes pour maintenir des conditions acceptables pour l exploitation d un réseau de distribution. On peut donc conclure dès à présent que si nous disposions d une 3 ligne à double faisceau avant même l apport de la ligne OBA 204, nous aurions une capacité de transit de 7,5 MVA pour la ligne OBA 207 plus les 12 MVA de la nouvelle ligne soit un total de 19,5 MVA, ce qui est la charge prévue pour les années 2033-2034 (donc bien au-delà de 2025, contrairement à ce que prétend le Transporteur) et ce avant même toute compensation série qui sera examinée plus loin. Si la ligne 161 kv et le poste 161 kv/ 25 kv ne deviennent requis selon ce scénario qu en 2033-2034 ou après (et ce avant même de tenir compte d un éventuel ajout de compensation série, il est évident que la valeur globale actualisée de la proposition retenue par le Transporteur est de beaucoup supérieure à celle du scénario d une ligne 25 kv double faisceau. D autres modifications ci-après au scénario 1 pourraient même être considérées afin d améliorer l exploitation sur ce réseau.
Page 13 2.5 VARIANTE DU SCÉNARIO 1 AVEC DEUX NOUVELLES LIGNES À FAISCEAU SIMPLE Une variante du scénario 1 étudié par le Transporteur pourrait consister à ajouter, en lieu et place d une nouvelle ligne à double faisceau, deux nouvelles lignes à faisceau simple. Comme on le voit ci-après, une telle solution conférerait plus de flexibilité pour ajouter des équipements facilitant l exploitation du réseau et permettant l amélioration de la qualité du service. 2.5.1 Capacité de transit avec deux nouvelles lignes La simulation qui suit reproduit l écoulement de puissance pour le raccordement de nouvelles lignes à Obalski. Les paramètres de ligne que nous avons utilisés sont tirés de la même référence que précédemment mais pour un espacement de 24 pouces entre les conducteurs de phase pour permettre une exploitation du réseau à tension plus élevée. R1 = 0,13424 ohm/km ; X1 = 0,32573 ohm/km ; Z1 = 0,35231 ohm/km 16 Le tableau suivant (Tableau no 3) présente les résultats des cas no 7 à 10 qui illustrent la simulation de deux lignes 25 kv conçues et exploitées avec une plus grande marge d exploitation. Ces cas explorent donc la situation lorsqu on autorise une plus grande marge de régulation jusqu à +20 % qui produit une surtension au régulateur et une plus grande capacité en courant. 16 WESTINGHOUSE ELECTRIC, Electrical Transmission and Distribution reference book, fourth edition 1950, pp. 50 et 54.
Page 14 Tableau 3 Écoulement de puissance avec deux lignes à 25 kv R X Z Paramètres de ligne 477 ohm/km ohm/km ohm/km ACSR 24 po 0,06712 0,162865134 0,17615469 Cas 7 Cas 8 Cas 9 Cas 10 Voltage de référence 14,434kV + 5% 15,16 15,16 15,16 15,16 Voltage de référence 14,434kV + 10% 15,88 15,88 15,88 15,88 kv 15,91 15,85 15,79 15,57 Ampères OUT 466,92 635,64 799,22 21,83 Obalski au km 0 MVA 20,92 28,27 35,38 1,01 MW 15,76 20,34 24,29 0,91 MVAR 13,77 19,64 25,72 0,45 Ampères IN 466,92 635,64 799,22 21,83 Régulateur no 1au km 10 kv entrée 15,09 14,73 14,38 15,53 % rég 10,00 15,00 20,00 20,00 kv sortie 16,77 17,33 17,98 19,41 Ampères IN 420,23 540,29 639,38 17,46 Régulateur no 2 au km 44 kv entrée 14,25 14,09 14,15 19,31 % rég 10,00 15,00 15,00-15,00 kv sortie 15,83 16,58 16,65 16,79 Ampères IN 378,20 459,25 543,47 20,08 Régulateur no 3 au km 94 kv entrée 12,50 12,54 11,86 16,61 %rég 10,00 10,00 15,00-15,00 kv sortie 13,89 13,93 13,95 14,45 kv 13,71 13,71 13,71 14,43 Ampères 340,38 413,32 461,95 23,09 Charge au km 97 MVA 14,00 17,00 19,00 1,00 MW 12,60 15,30 17,10 0,90 MVAR 6,10 7,41 8,28 0,44 F.P. 0,90 0,90 0,90 0,90
Page 15 Constatations issues du Tableau 3 : Le cas no 7 montre que l ajout total de capacité résultant de deux lignes peut atteindre jusqu à 14 MVA à la limite des tensions d exploitation de +10% à Obalski et -5% à Mistissini. Cas no 8 : Ce cas nous montre que la capacité de transit ultime supplémentaire résultant de ces 2 lignes passe 17 MVA avec des limites d exploitation acceptables à Obalski et Mistissini lorsqu on installe des régulateur avec plus de prises soit jusqu'à +15 %. Les tensions aux régulateurs 1 et 2 approchent de 30 kv phase-phase. Cas no 9 : Ce cas illustre l écoulement de puissance possible si le premier régulateur a des prises jusqu à +20 % et si les régulateurs ont des prises jusqu à +15 %. Dans ce cas le transit ultime supplémentaire résultant de ces 2 lignes peut aller jusqu à 19 MVA. On trouve alors des tensions de 31 kv au régulateur 1 et des courants de 400 ampères pour chaque régulateur. Cas no 10 : Ce cas veut illustrer un écoulement de puissance avec une très faible charge pour s assurer que les régulateurs sont en mesure de gérer les tensions dans cette condition. On obtient donc pour une charge de 1 MVA des tensions acceptable si les régulateurs 2 et 3 peuvent aller jusqu à une prise de -15 % alors que le régulateur 1 demeure à 20 %. La tension maximum croît alors jusqu à 33 kv au régulateur 1. Tous ces résultats sont particulièrement intéressants parce qu ils nous indiquent que la capacité de transit peut être améliorée considérablement avec le jeu des régulateurs pour des lignes qui n ont pas de charge intermédiaire. Les exigences de conception de ces deux lignes sont rehaussées pour avoir un niveau d isolation jusqu à 34 kv et une capacité en courant des régulateurs jusqu à 400 ampères. Ce sont des conditions techniques faciles à respecter et qui impliquent un coût supplémentaire très abordable. Ces résultats sont évidemment sommaires et ne sauraient se substituer à une étude d ingénierie. Il aurait toutefois été souhaitable que le Transporteur examine lui-même la solution d un ajout de 2 lignes (en lieu et place d une ligne à double faisceau) afin de déterminer si son ajout prévu d une ligne de 161 kv (et de son poste) aurait alors continué ou non d être requis.
Page 16 Nous sommes conscients qu un tel réseau reste très difficile à contrôler si toutes lignes sont exploitées séparément avec leurs propres charges souvent débalancées en bout de ligne. Deux éléments auraient alors dû être examinés et présentées au dossier par le Transporteur afin de déterminer s ils permettaient de faciliter cette exploitation de manière telle que la ligne de 161 kv et son poste pourraient être évités : L ajout de compensation série. Le maillage en bout de ligne. Nous examinons successivement ces deux éléments. 2.5.2 Variation additionnelle que le Transporteur aurait dû examiner et présenter : l ajout de compensation série Au dossier, le Transporteur nous informe que : Un compensateur série de 15 ohms conçu spécifiquement pour le réseau de Mistissini fut installé à l automne de 2007 sur la ligne OBA-207 à environ 8 kilomètres de la communauté crie. 17 Jusqu à maintenant nous n avons pas considéré la compensation série qui est une technologie capable d accroître de façon significative la capacité de transit de ce réseau 25 kv. Pourtant le Transporteur reconnaît que celle-ci peut nous donner au moins 2 MVA de capacité sur la ligne OBA 207. Cette valeur est une valeur minimale pour un banc de 15 ohms puisque la réactance de ligne est de 0,32 ohm/km donc pour 90 kilomètres l impédance est approximativement de 30 ohms. Cette compensation à 50 % sur une ligne radiale a pour effet d accroître sa capacité de près de 50 %. Le Transporteur ou le Distributeur a décidé de ne pas prendre en compte cette compensation dans sa planification de la capacité du réseau. En effet, dans la preuve, il affirme : L expérience acquise par le Distributeur, au cours des années, avec la gestion de ce long réseau de distribution, a conduit celui-ci à recommander d établir la capacité ultime de transit disponible du réseau alimentant la communauté crie de Mistissini à 12,0 MVA, soit 2,0 MVA de moins que sa capacité ultime fixée à 14,0 MVA. Les raisons motivant cette recommandation sont basées entre autres sur l impossibilité d équilibrer parfaitement ce réseau et de répartir 17 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQT-2, Document 1, page 9, ligne 24-26.
Page 17 exactement la charge entre les deux lignes de distribution en fonction de leur capacité de transit. 18 (Notre souligné) Et en réponse à une demande de renseignement de la Régie qui demande d élaborer il affirme : R4.1 Tout d abord, le Transporteur mentionne que la capacité ultime de transit de 14,0 MVA indiquée pour le réseau de distribution et constituée des lignes OBA-204 et OBA-207 représente une valeur plutôt théorique. 19 Ces affirmations est tout simplement fausse. Le 2 MVA disponible et qui résulterait de la compensation série constitue une valeur réelle. Le Distributeur veut se garder une marge pour s assurer de pouvoir faire face aux déséquilibres de charge sur les phases de ce réseau. Cette marge de manœuvre est excessive et représente un coût extrêmement élevé alors que d autres solutions sont possibles (et auraient mérité d être examinées et présentées au dossier par le Transporteur) dont en premier lieu une planification plus serrée de l allocation et de la répartition des charges monophasées sur l ensemble du réseau. La compensation série a aussi pour effet d améliorer le niveau de court circuit et la reprise en charge, qui sont des problèmes réels et qui préoccupent beaucoup le Distributeur. En plus des difficultés d exploitation engendrées par les déséquilibres de charges (qui semblent important sur ce réseau), ces déséquilibres ont pour effet de générer des courants de terre. Ces courants de terre dus à des charges déséquilibrées sont souvent à l origine des tensions parasites qui peuvent être problématiques. Ce n est toutefois pas uniquement dans ce cas mais dans tous les cas que le Distributeur, sur l ensemble de son réseau, doit viser à minimiser ces déséquilibres de phases, qui sont toujours susceptible de créer des tensions parasites ; il s agit là d une problématique permanente du réseau. 20 18 19 20 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, page 5, Réponse à la Régie. HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, page 5, Réponse 4.1 à la Régie. Voir un document d Hydro-Québec à ce sujet à http://www.hydroquebec.com/municipal/pdf/upa_2005.pdf. Une consultation sur le même sujet a été entreprise par la Commission Électrique de l Ontario auprès de différents milieux ; voir notamment http://www.lebulletin.com/informations/actualite/article.jsp?content=20081109_211517_9556
Page 18 2.5.3 Variation additionnelle que le Transporteur aurait dû examiner et présenter : le maillage du réseau au dernier régulateur Les difficultés techniques à gérer efficacement le réseau vers Mistissini sont à la base de la recommandation du Transporteur de construire une section de 44 km de ligne 161 kv avec un nouveau poste 161 kv/25 kv. Nous avons démontré que des lignes 25 kv sont capables de répondre à l appel de charge au village Mistissini. Cependant, avec la conception actuelle consistant à ce que les lignes 25 kv soient indépendantes les unes des autres, les difficultés de gestion de réseau comme le faible niveau de court circuit, la reprise en charge déficiente et le déséquilibre de charge par phase sont et restent toujours problématique. De plus la solution d ajouter de la compensation série en présence de régulateurs à changeurs de prises peut causer des problèmes de protection de réseau et des problèmes de qualité de l onde en générant des harmoniques et possiblement des pôles de résonance. La solution de construire des lignes 25 kv est donc techniquement viable mais en continuant comme actuellement d accepter une plus grande complexité de gestion du réseau et une qualité de service diminuée. Les chiffres fournis par le Transporteur suite aux questions de SE- AQLPA sur les pannes de ce réseau 25 kv sont révélateurs et indiquent des taux de pannes assez importants. Le Transporteur aurait donc dû examiner si d autres solutions techniques intéressantes permettent de résoudre ces difficultés en étant moins dispendieuses que l ajout d une ligne 161 kv avec un poste complet. Le Transporteur aurait particulièrement dû examiner la possibilité d optimiser l exploitation des lignes 25 kv et de résoudre le faible niveau de court circuit, la faible reprise en charge et les déséquilibres de charges. Il aurait de toute évidence été possible d examiner la possibilité, pour un coût raisonnable, d attacher les artères 25 kv à l emplacement du 3 e régulateur près de Mistissini. Il s agit donc des protections de lignes à Obalski, des points de coupures (disjoncteurs) et des protections de lignes au régulateur etc. Il n entre pas dans notre mandat de refaire l ingénierie de ce réseau mais nous pouvons au moins affirmer qu il existe de nombreuses solutions techniques qui, à première vue, sont moins dispendieuses que la solution retenue, et que le Transporteur aurait dû minimalement examiner et présenter au dossier, afin de déterminer si la ligne à 161 kv et son poste pouvaient être évités.
Page 19 3 - COÛTS DES OPTIONS EXAMINÉES 3 3.1 COÛTS DU SCÉNARIO 2 POSTE WACONICHI ET LIGNE À 161 KV Le coût unitaire de la ligne 161 kv est de 448 $/mètre selon le Transporteur au présent dossier. Cette valeur semble un peu optimiste par rapport aux autres prix fournis par le Transporteur dans d autres dossier où les coûts s échelonnent de 600 $/m à plus de 1000 $/m dans le dossier de l intégration éolienne en Gaspésie. Dans ce dernier dossier, la conception renforcée pour faire face au verglas peut expliquer ces coûts importants mais il reste néanmoins que 448 $/m semble très optimiste. 3.2 COÛTS DU SCÉNARIO 1 TEL QUE DÉFINI PAR HYDRO-QUÉBEC LIGNE À 25 KV À DOUBLE FAISCEAU Par ailleurs, nous questionnons fortement l'évaluation par le Transporteur du coût de la ligne double faisceau 25 kv, laquelle est à première vue surestimée compte tenu des coûts usuels d'investissements comparables. Le coût unitaire de 220 $/m que le Transporteur énonce au présent dossier paraît en effet très élevé malgré les explications qu il a fournit aux questions de la Régie à ce sujet : R8.1 Le Transporteur mentionne que le Distributeur évalue le coût unitaire de cette ligne de distribution à 25 kv à double faisceaux à 220,0 k$/km, soit 220 $/m. 8.2. Veuillez expliquer l écart de coût avec le coût tarifé pour le prolongement d une artère triphasée apparaissant aux textes des tarifs du Distributeur, soit 68 $/m (68 000 $/km). R8.2 Le coût de 68 $/m que l'on retrouve aux textes des tarifs du Distributeur du 1er avril 2008 ne s'applique qu'au prolongement et aux modification d'une ligne de distribution triphasée (monoterne) accessible sans usage en commun. Ce coût ne comprend pas le déboisement, les ouvrages civils et les frais de
Page 20 servitude. Également, il ne tient pas compte de la distance entre le site des travaux et le centre de service. Ainsi, la ligne à double faisceaux envisagée est beaucoup plus dispendieuse car elle requiert le double d'équipement, exception faite des poteaux. De plus, cette ligne sera majoritairement inaccessible et en milieu boisé. Enfin, son éloignement du centre de services de Chibougamau occasionnera des coûts supplémentaires importants pour le transport et les heures-hommes en découlant. 21 Nous ne partageons pas le pessimiste du Transporteur quant au coût de cette ligne et du deuxième faisceau. Cette ligne suit la route 167, il s agit donc un environnement beaucoup plus facile que la construction de la ligne 161 kv. Un ordre de grandeur d une valeur maximale pour une telle ligne dans un tel contexte ne devrait ne devrait pas dépasser 175 $/m. Lors de sa cause tarifaire de 2007-2008 (R-3610-2006), Hydro-Québec Distribution avait en effet établi le coût moyen de remplacement de son réseau à 148,12 $/m. Cette valeur doit toutefois être réduite aux fins qui nous occupent parce qu elle inclut les transformateurs de distributions et les réseaux secondaires. Hydro-Québec Distribution souligne par ailleurs que le coût de remplacement d'une ligne réelle dépend de ses caractéristiques intrinsèques, lesquelles varient tout au long de son parcours. 22 Au dossier R-3688-2009 (Investissements d Hydro-Québec Distribution à La Romaine), Hydro- Québec présente des coûts unitaires moins élevés qu au présent dossier pour une ligne de distribution pourtant plus complexe (isolation à 46 kv). Quand au deuxième faisceau le Transporteur peut fournir à la Régie des chiffres plus précis mais on peut estimer approximativement que l approvisionnement du conducteur du deuxième faisceau sera de 5 $/m et que le coût de la construction sera du même ordre de grandeur, donc au total 10 $/m pour le deuxième faisceau de la pose. La différence de coût est donc importante et justifie à elle seule la remise en cause de l évaluation des coûts présentée par le Transporteur au présent dossier. * * * 21 22 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-6, HQT-12, Document 1, Réponses 8.1 et 8.2 à la Régie. Voir aussi sur le même sujet notre rapport antérieur : Jean-Louis CHAUMEL, Jean-Claude DESLAURIERS, Témoins-experts pour SÉ-AQLPA, Dossier R-3669-2008, Pièce C-10-11, SÉ- AQLPA-2, Document 1.1, Rapport d expertise, Version révisée, 21 novembre 2008. HYDRO-QUÉBEC DISTRIBUTION, Dossier R-3610-2006, Pièce HQD-14, Document 1, Annexe 1, page 25.
Page 21 Une autre difficulté majeure dans l évaluation des coûts par le Transporteur de son scénario 1 tient à ses hypothèses relative à la construction de la ligne 161 kv et du poste 161 kv/25 kv en 2025. Comme nous l avons constaté dans l analyse des capacités de transit versus les besoins de la charge, cette date est trop rapprochée. De plus le Transporteur ne prend pas en compte que dans ce scénario à cette date là, il y aurait déjà 3 lignes en service dont une (à double faisceau selon le Transporteur) pour alimenter le village. Ces éléments nous incitent à affirmer que le poste 161 kv/25 kv pourrait être situé plus loin du village, économisant d autant les kilomètres de la ligne 161 kv. Le positionnement du poste requis en 2025 devrait donc être revu si l on veut optimiser la solution 1 du Transporteur. Tous ces éléments ont un impact majeur sur le résultat du coût global actualisé. 3.3 COÛTS DE VARIANTES PERMETTANT D ÉVITER UNE LIGNE À 161 KV ET UN POSTE 161-25 KV Comme nous l avons vu dans les écoulements de puissance, le fait de construire deux lignes en lieu et place de la ligne à double faisceau ne change rien au niveau de la capacité de transit, mais les coûts des deux solutions sont très différents. Les coûts supplémentaires sont pour les sections de début puisqu il faudra dans ce scénario que les deux lignes partent du poste Obalski avec des nouveaux départs de ligne et non pas de se raccorder au départ existant de la ligne OBA-206 comme prévu dans la solution du double faisceau La répartition dans le temps des coûts est très différente. En 2011 les coûts applicables sont ceux à Obalski pour une première ligne, équipée d un seul terne avec les régulateurs associés. Il s agit là d un montant beaucoup moins élevé que les 22,816 M$ inscrits dans l analyse économique soumise par le Transporteur. Présumons que le deuxième terne sera requis en 2025 avec les régulateurs associés. Le montant économisé en 2011 serait donc reporté à 2025. Le coût global actualisé du scénario à deux lignes à 25 kv serait donc nécessairement plus bas que celui avec une seule ligne à double faisceau. Si, de plus, l on installait des régulateurs plus performants ayant une plus grande marge de régulation, cela reporterait beaucoup plus loin dans le temps le besoin du deuxième terne et des régulateurs associés, ce qui aurait encore pour effet de diminuer le coût global actualisé. Le coût différentiel pour des régulateurs de plus grande capacité n est pas très important et ne se compare en aucune façon avec le coût de transformateurs de poste du type 161 kv/25 kv de 22 MVA qui coûtent eux 1 500 000 $.
Page 22 Enfin, la modification aux protections de ligne à Obalski et la construction au 3 e banc de régulation des équipements de sectionnement requis avec leur protection (maillage des lignes) requerrait un minimum de huit disjoncteurs avec les protections associées avec les infrastructures connexes. Si des études du Transporteur confirmaient que l ensemble de ces ajouts permettraient d éviter la construction de la ligne 161 kv et du poste Waconichi ne sont plus nécessaire, en assurant la capacité de transit requise et la qualité du service et de l opération du réseau, il s agirait là manifestement de la solution la moins coûteuse de celles soumises.
Page 23 4 - CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 4 Tel qu indiqué dans la description du cadre du présent rapport en sa section 1, nos clientes nous avaient mandaté afin d examiner si la ligne de 161 kv proposée par TransÉnergie ne pourrait pas raisonnablement être évitée tout en permettant d atteindre les objectifs du projet (soit de répondre à l'accroissement de la demande d'électricité de la communauté crie de Mistissini) dans des conditions acceptables d exploitation et de fiabilité ainsi qu à des coûts acceptables. Le dossier de TransÉnergie tel que constitué ne nous permet pas de répondre à cette question. Les solutions alternatives possibles et souhaitables ont en effet été trop sommairement analysées sur les plans techniques et économiques pour porter un jugement éclairé sur la proposition du Transporteur. La preuve telle que déposée par le Transporteur ne permet pas de conclure que l investissement dans une nouvelle ligne 161 kv et un poste 161-25 kv est prudent et nécessaire. Nous recommandons à la Régie de ne pas approuver cet investissement dans l état actuel du dossier mais d exiger plutôt du Transporteur un supplément d analyse des scénarios alternatifs qui pourraient permettre une meilleure rentabilité économique, dont celui examiné au présent rapport (deux lignes à 25 kv accompagnés de divers équipements permettant de faciliter l exploitation du réseau et la qualité du service). La Régie ne dispose pas de toutes les informations requises pour autoriser ce projet contrairement à ce qu affirme le Transporteur. 23 Il existe des solutions alternatives, que nous n avons fait qu ébaucher en termes de coûts et de rentabilité et qui, à première vue, avec les éléments mis en preuve ont nous disposions, sembleraient présenter un coût global actualisé moindre. Ce sont ces solutions que 23 HYDRO-QUÉBEC (TRANSÉNERGIE), Dossier R-3683-2009, Pièce B-1, HQT-1, Document 1, page 4, lignes 11-13.
Page 24 TransÉnergie devraient examiner et présenter dans son dossier en indiquant, le cas échéant, pourquoi ils ne devraient pas être retenus. Nous recommandons également à la Régie d exiger un complément de preuve quant au transit disponible pour chaque année pour chacune des lignes avec le taux de régulation choisi et ce pour les solutions qu elle choisira de considérer. Nous recommandons enfin à la Régie d exiger du Transporteur de mettre en contrepartie des données précédentes les coûts détaillés par année et de calculer le coût global actualisé de chaque solution examinée.