Projet conjoint "Contrôle en temps réel du réseau électrique par logiciel"

La forte recrudescence des sources d’énergie renouvelable décentralisées conjuguée au développement du chauffage et des transports électriques pose des problèmes de congestion dans certaines parties des réseaux de distribution et des micro-réseaux. En outre, en raison de l’absence d’onduleurs ou de leur inertie, la forte variabilité des énergies renouvelables menace la stabilité globale du réseau électrique national. Les méthodes traditionnelles de renforcement du réseau et l’augmentation des réserves tournantes impliquent des frais élevés et présentent l’inconvénient d’utiliser des génératrices à combustible fossile.

L’objectif était de fournir un procédé permettant de contrôler les flux de courant au sein d’un réseau en temps réel (cadence inférieure à la seconde) afin de pouvoir suivre les fluctuations des ressources à variation rapide comme les panneaux photovoltaïques (PV). La méthode devrait optimiser le recours aux ressources locales, telles que les charges thermiques (pompes à chaleur), les stations de recharge de véhicules électriques, les panneaux PV et les unités de stockage, tout en respectant l’intégralité des contraintes de sécurité (voltages, courants admissibles, puissance nominale des transformateurs) et en fournissant un soutien de fréquence au réseau principal. La méthode devrait être facile à mettre en œuvre et simple à entretenir.

• Une méthode composite a été développée pour la gestion en temps réel des flux de courant à l’aide d’agents logiciels. La méthode a été évaluée, brevetée et un prototype a été testé grandeur nature sur un réseau opérationnel. Elle intègre des ressources électriques hétérogènes au réseau de distribution : panneaux photovoltaïques, batteries, piles à combustible, pompes à chaleur, stations de recharge de véhicules électriques (VE), tout en préservant la qualité du service et en apportant son soutien au réseau principal.
• Une méthode pour gérer la consommation d’énergie d’un bâtiment et les équipements connectés, afin de fournir simultanément des services de stockage d’énergie sur une large gamme de plages horaires, a été développée et présentée. Une étude recommandant des concepts d’optimisation du parc immobilier suisse visant à maximiser les avantages pour le réseau a été publiée.
• Une nouvelle solution distribuée de stockage d’énergie, baptisée Multiport Energy Gateway (MEG), a été développée. Elle permet la répartition des éléments de stockage de l’énergie électrique en plusieurs unités plus petites. En comparaison aux solutions de stockage à grande échelle, ce procédé simplifie la maintenance du système et accroît sa souplesse, tout en le rendant plus facile à recycler, à mettre à niveau et à modifier.

Implications pour la recherche

Dans la mesure où les autres solutions basées sur des agents ne sont pas en mesure de fonctionner en temps réel, ce système est le premier de son genre. La méthode a nécessité la résolution d’un certain nombre de problèmes technologiques et de modélisation du réseau, tels que la gestion rapide des estimations d’état et des problèmes inverses, l’identification en temps réel de l’état du stockage, la prévision à ultra-court terme des charges et de la production PV, l’agrégation et la conversion de ressources hétérogènes, le choix dynamique des ressources excédentaires. Less résultats montrent comment intégrer l’ensemble des ressources de manière indépendante de tout équipement et assurer :

• la qualité du service dans les réseaux de distribution et les micro-réseaux sans renforcement de réseau ;
• l’intégration d’une station de recharge avec des panneaux PV et un accès limité au réseau ;
• la participation des réseaux basse tension à la stabilité de la tension des réseaux moyenne tension ;
• le soutien de fréquence par les réseaux de distribution locaux ;
• des lignes d’alimentation distribuables ;
• l’îlotage / le désîlotage ;
• le démarrage autonome ;
• l’intégration de la réponse à la demande en temps réel.

Implications pour la pratique

Pour la pratique, outre les implications en matière de recherche mentionnées ci-dessus, le soutien des réseaux de distribution et des micro-réseaux pour une plus grande stabilité de fréquence et de tension dans le réseau national est pertinent.

Integration of Intermittent Widespread Energy Sources in Distribution Networks

Ce projet conjoint se compose de deux projets de recherche

Integration of Intermittent Widespread Energy Sources in Distribution Networks: Scalable and Reliable Real Time Control of Power Flows

• Prof. Jean-Yves Le Boudec, Laboratoire pour les communications informatiques et leurs applications, EPF Lausanne; Dr. Alexandre Oudalov, Prof. Joseph Sifakis, Prof. Mario Paolone

Integration of Intermittent Widespread Energy Sources in Distribution Networks: Storage and Demand Response

• Dr. Colin Jones, Laboratoire d'automatique 3, EPF Lausanne; Prof. François Marechal, Prof. Drazen Dujic