Vous êtes ici : Accueil > Efficacité Energétique > Réseaux Electriques > Couplage des ENR aux réseaux électriques

Articles & Dossiers | Efficacité énergétique


Gestion et intégration aux réseaux des énergies renouvelables intermittentes

Couplage des ENR aux réseaux électriques

​​

Publié le 6 octobre 2016
Le développement des énergies renouvelables pose à ce jour des défis majeurs d’intégration des énergies intermittentes dans les réseaux électriques. Des études de R&D sont nécessaires  pour concevoir les nouveaux modèles de régulation, les systèmes d’infrastructures réseaux et de pilotage intelligent de l’énergie. Autant de thèmes de recherche investigués par le Liten , qui s’inscrivent parmi  les travaux les plus remarquables menés autour des smart grids en France.

« Sur une facture d’électricité, la moitié seulement est liée à la production, et l’autre moitié est consacrée aux infrastructures réseaux et à la gestion de la stabilité du système électrique. Le sujet de l’intégration réseaux n’est donc pas marginal dans le coût final de l’énergie électrique. Il s’agit même au contraire d’un thème stratégique pour tous les gestionnaires de l’énergie », illustre Nicolas MARTIN, le responsable de l’activité systèmes électriques intelligents du Liten.
Deux grandes problématiques sont donc traitées par les équipes de recherche : comment une meilleure gestion des systèmes électriques (production, consommation et stockage) peut-elle contribuer à limiter les modifications à réaliser sur les infrastructures réseaux tout en augmentant les capacités d’accueil des nouvelles productions décentralisées et consommations? Ou, de façon plus concrète, comment faire en sorte que des panneaux photovoltaïques installés dans une région de France, pour un réseau électrique défini, entraînent le minimum d’investissements à engager (lignes et transformateurs en particulier) afin d’en minorer le coût ? Des solutions technologiques peuvent bel et bien être apportées pour résoudre ces questions clés et contribuer à augmenter les capacités d’accueil des réseaux existants.
Un deuxième volet porte sur la recherche de moyens de garantir un équilibre global entre production et consommation à tout instant. « Demain, il n’y aura pas que de l’énergie photovoltaïque, éolienne ou nucléaire en France. Or si l’on ne réfléchit pas aujourd’hui à améliorer les synergies entre ces moyens de production et à gérer l’adéquation production-consommation le mix énergétique obtenu peut être incohérent. Il s’agit donc d’étudier comment un parc photovoltaïque installé par exemple en PACA, peut avoir des répercussions sur une centrale à charbon située à Brest et un parc éolien sur la côte atlantique », poursuit le chercheur. Sur ce volet, il est important de comprendre que les ENR et le stockage sont à la fois un challenge pour le réseau électrique par leur caractère intermittent mais également une opportunité en raison de la flexibilité qu’ils apportent.


Pour solutionner ces deux problématiques, le Liten a conçu des outils de simulation et d’expérimentation permettant d’identifier, qualifier, caractériser des interactions très complexes entre les systèmes électriques. Dans un deuxième temps, il développe des solutions smart grids afin de piloter la consommation, la production, et le stockage et ainsi garantir l’équilibre production-consommation tout en réduisant l’impact sur les infrastructures réseau. Une nécessité pour répondre aux enjeux de la production décentralisée d’énergie, au développement de nouveaux usages comme la recharge de véhicules électriques, ou à la consommation croissante dans les bâtiments tertiaires due aux outils informatiques. Ces recherches intéressent au premier chef les gestionnaires de réseaux (ERDF, EDF, RTE…) et les régies (GEG…). Elles adressent aussi de nouveaux entrants comme les collectivités, les territoires, les agrégateurs ou de grands industriels, qui, demain, se positionneront comme gestionnaires de réseaux et souhaiteront se doter d’outils de pilotage ad hoc.

AVANTAGES :

Des solutions smart grids attractives pour les gestionnaires de réseaux et les industriels

  • Le Liten développe une approche intégrée de conception et d’évaluation de logiciel d’intelligence énergétique inspiré du « model based design ». Il consiste à créer, dès la phase de simulation, des contrôleurs quasi identiques aux contrôleurs qui seront déployés sur l’infrastructure réelle. La première étape de cette approche utilise une plateforme de simulation (SPIDER) qui permet d’implémenter des cas d’études de systèmes cyber physiques (un système énergétique, associé à un système de communication et à un système d’information) intégrant la modélisation système et les différents contrôleurs (gestionnaire d’énergie). Les contrôles intègrent des approches prédictives qui permettent d’optimiser l’énergie en fonction des données relatives aux prévisions de consommation et de production.
  • La seconde étape permet de tester les contrôleurs et/ou composants physiques du système via un banc d’essais « Power hardware in the loop (PHIL)». Ce banc fait cohabiter des équipements réels avec des équipements émulés à partir d’un modèle implémenté sur une cible temps réel couplée à une baie de puissance. Cette technique permet de tester très rapidement les performances dans un environnement mi-réel/mi-émulé, de comprendre les interactions complexes système (notamment dans le réseau) non identifiées par la simulation, et donc de valider plus rapidement des contrôleurs.
  • La dernière étape utilise la plateforme PRISMES. Il s’agit d’un réseau électrique intelligent expérimental déployé sur le site du CEA Liten et qui relie des moyens de production (PV, diesel), des moyens de stockage (batteries, hydrogène, volants d’inertie), des maisons expérimentales… Le tout est entièrement monitoré et contrôlable afin de valider en environnement laboratoire les systèmes cyber-physiques. 
  • Nos plates-formes de simulation intéressent fortement les gestionnaires de réseaux et les industriels. Elles font partie des solutions les plus avancées actuellement disponibles dans le monde de la recherche.

PROJETS
  • Projet ICONES avec ALSTOM Grid : développement d’algorithmes de gestion d’énergie pour du stockage stationnaire dans les réseaux électriques. 
  • Projet PARASOL : autoconso​mmation et mobilité électrique (concept de mobilité solaire à l’échelle territoriale).
  • Projet TILOS : développement d’un système hybride de production et de stockage d’électricité, contrôlé par un système de gestion intelligent,  afin de maximiser l’utilisation des sources renouvelables d’énergie  et couvrir les besoins en électricité de l’île de Tilos »​ http://www.tiloshorizon.eu/


REPÈRES

  • 30 chercheurs
  • Technologies protégées par l’APP (Agence de protection des programmes)
  • Publications : 
- “Dynamic analysis of a stand-alone hybrid PV-diesel system with battery storage”;
Conference PV-Hybrids and Mini-Microgrids – Chambéry (FR).

- “Stochastic Approach to Assess Impacts of Electric Vehicles on the Distribution Network”, Conférence 2012 IEEE PES 3rd Innovative Smart Grid Technologies EUROPE (ISGT Europe)- October 2012, Berlin (DE).

- “Studies of integration of PV production and Energy storage system in the network”; International conference on real-time simulation, 25-27th June 2013, Paris (FR).

Contactez nos experts



REPERES

  • 30 chercheurs
  • Technologies protégées par l’APP (Agence de protection des programmes)
  • Contactez nos experts