Activité

La recherche et les développements

Réseaux intelligents : enjeux et pistes de développement

Enjeux

Des réseaux électriques intégrant les technologies de l’information et de la communication (TIC) favoriseront la transition vers une économie énergétique décarbonée.

Ils faciliteront l’intégration des énergies renouvelables intermittentes et prendront en compte des éléments à la fois producteurs et consommateurs : véhicules électriques, bâtiments à énergie positive, systèmes de stockage. C’est un enjeu clé pour l’avenir des réseaux de distribution.

L’objectif est de rendre plus flexibles les réseaux de distribution, notamment en basse tension, afin d’accroître leur capacité d’accueil, et de maintenir une bonne qualité de fourniture, le tout avec des coûts acceptables par la collectivité. Pour cela, les systèmes d’information équipant les agences de conduite du réseau devront évoluer. Par exemple, de nouveaux outils devront être déployés, pour connaître précisément les paramètres électriques en temps réel aux différents points du réseau, et agir ensuite sur les composants du réseau ainsi que sur les producteurs ou les consommateurs (pilotage de la demande) pour optimiser l’acheminement de l’électricité.

  1. Objectif : intégrer 15 à 25 GW d’éolien et 15 à 20 GW de photovoltaïque sur le réseau de distribution d’ici 2030

Assurant en temps réel la circulation des informations entre producteurs, gestionnaires de réseaux et consommateurs, ces réseaux intelligents permettront aux consommateurs d’être acteurs de leur consommation et de mieux la maîtriser en interaction avec le réseau.

  1. Les distributeurs du Groupe coopèrent sur ces nouveaux réseaux. ERDF a participé au lancement de l’association EDSO for smart grids avec d’autres distributeurs européens pour mettre en commun des expériences et élaborer un standard
Pourquoi cette évolution des réseaux de distribution ?

Jusque récemment, seul le réseau de transport (HT, THT) recueillait pour l’essentiel les injections des grands producteurs, fournissant ensuite l’électricité aux réseaux de distribution, chargés de l’acheminer jusqu’au consommateur final. Seul le gestionnaire du réseau de transport a la charge d’assurer l’équilibre, nécessaire à la sûreté du système électrique sur le territoire national, entre l’offre et la demande et il dispose, pour ce faire, de dispatchings qui lui donnent en temps réel une vision des flux d’électricité et des éventuels points critiques. Les centres de conduite des réseaux de distribution n’avaient pas besoin de tels instruments de pilotage.

Mais tout change avec l’émergence de petites productions diffuses, majoritairement éoliennes et photovoltaïques, branchées sur les réseaux de distribution, et injectant leur production sur ces réseaux, au hasard des régimes de vent et de la luminosité. Pour que ces productions continuent de monter en puissance sans perturber l’équilibre des réseaux de distribution, il faut doter les centres de conduite de ces réseaux d’outils informatiques qui apportent une visibilité à leurs gestionnaires et à leurs millions d’acteurs (producteurs et consommateurs) et permettent de gérer les équilibres des flux d’énergie. Si le réseau moyenne tension d'ERDF est déjà très automatisé et "intelligent", le défi actuel est de faire évoluer le réseau basse tension.

L’action de la R&D d'EDF

La R&D d’EDF s’est fixé quatre priorités :

  1. établir des scénarios prospectifs et des modèles du système énergétique pour mieux piloter l’équilibre offre-demande
  2. apporter des solutions pour insérer la production intermittente décentralisée dans le système
  3. améliorer la gestion des réseaux en développant leur automatisation et en accroissant la fiabilité et la durée de vie des matériels par des essais en laboratoire et des modélisations
  4. développer des modèles techniques et économiques pour de nouvelles infrastructures de réseaux de transport et d’interconnexion. L’insertion des énergies renouvelables pourrait nécessiter en particulier de développer de nouvelles architectures (par ex : supergrids) et des nouvelles technologies (par ex : courant continu) dans les grands réseaux.
    1. Inauguration en 2013 de Concept Grid, plateforme expérimentale dédiée au smart grids. Ce système électrique à échelle réduite permet de mener des tests grandeur nature impossibles à réaliser sur le réseau réel et de préparer l’avenir (impact de la recharge des véhicules électriques sur le réseau, intégration des sources d’énergies renouvelables, expérimentation de solutions de stockage d’électricité, étude de la résistance des réseaux en situation perturbée, etc.)
    2. A la demande d’ERDF, R&D a mis au point une méthode pour mettre en œuvre de nouvelles fonctions d’automatisation des réseaux de distribution, comme la régulation de tension coordonnée en présence de production décentralisée. Après validation d'une première maquette, la R&D expérimente cette solution depuis 2012. Des tests sont prévus en 2014 sur un poste source, dans le cadre du démonstrateur VENTEEA piloté par ERDF
Optimisation de la prévision de la production renouvelable

La centrale de pilotage PEGASE développée par EDF R&D permet aux gestionnaires de réseaux et aux producteurs de s’affranchir des contraintes de l’intermittence des énergies renouvelables et de garantir leur production. En combinant différents moyens de prévision de la production intermittente (éolien et photovoltaïque), la centrale PEGASE permet de :

  1. prévoir à court terme (jusqu’à 48 h) et très court terme (jusqu’à quelques dizaines de minutes) la production de parcs photovoltaïques et éoliens
  2. gérer cette information en temps réel et rendre le réseau électrique plus intelligent
  3. gérer un stockage d’énergie de forte puissance pour corriger les écarts entre production prévue et production réelle.

Mise au point dans les systèmes insulaires, elle offre aussi des fonctions de lissage de l'intermittence et des heures de pointe, fournit des services systèmes et facilite le respect des gabarits de production pour les producteurs (EDF PEI et EDF Énergies Nouvelles). Un outil permet de dimensionner au mieux la taille du moyen de stockage nécessaire, en énergie, puissance et durée de vie.

  1. Pilote de ferme photovoltaïque et stockage réalisé par EDF Énergies Nouvelles

A la demande d’EDF Énergies Nouvelles, EDF R&D a pris en charge un projet de qualification de LIDAR flottant, système de mesure pour évaluer l'énergie produite par les projets éoliens off shore et diminuer le coût des mesures de vent associées.

  1. Installation d'un LIDAR flottant début 2015 pour une qualification du système de mesure fin 2015, conformément aux plannings des projets France et Angleterre
Prospective

La R&D d’EDF a proposé une vision à long terme de l’évolution des outils de conduite du réseau intégrant les NTIC entre 2010 et 2016. Les fonctions proposées sont notamment :

  1. observabilité et à terme commandabilité des productions raccordées au réseau de distribution
  2. optimisation de la régulation de tension
  3. optimisation multicritère des schémas de reprise automatique
  4. surveillance avancée des réseaux de distribution (fondée sur les données de comptage Linky).

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