GESTION OPTIMALE ET PREDICTION

DE LA PRODUCTION ENR :

L’EXPERIMENTATION PEGASE

PRÉVISION DES ÉNERGIES RENOUVELABLES ET

GARANTIE ACTIVE PAR LE STOCKAGE D’ÉNERGIE

2Conférence DERBI – 29 Juin 2016

EDF – Systèmes Energétiques Insulaires

EDF – Recherche & Développement

Ecole Polytechnique – Laboratoire de Météorologie Dynamique

Météo France

PARTENAIRES DU CONSORTIUM

3Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Territoire d’étude

Planning

Budget

~ 5 M€ avec financement ADEME

DEROULEMENT ET BUDGET DU PROJET

2009

Mise en service de la batterie NaS

2011

Début du projet PEGASE

2015

Fin du projet PEGASE

4Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Le système électrique réunionnais, une Zone Non Interconnectée (ZNI)

Une part prépondérante du Fioul et du Charbon dans le mix énergétique

Développer les énergies renouvelables, une ambition partagée

CONTEXTE : MIX ENERGETIQUE

Mix énergétique associée à la production électrique

Île de La Réunion – 2014

5Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Le développement des Energies Renouvelables (EnR) intermittentes

photovoltaïque (PV) et éolienne, est un des leviers

MAIS, notamment en raison de l’intermittence difficilement prévisible et de

l’absence d’inertie de ces énergies,

CONTEXTE : LES« ENR INTERMITTENTES »

Pour ne pas mettre en péril la sûreté du réseau électrique,

limitation du seuil d’EnR intermittentes à 30% dans le mix

énergétique [arrêté ministériel du 23 avril 2008]

6Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Puissances EnR intermittentes installées fin 2014 sur l’île de La Réunion

PV : 163 MW

Eolienne : 15 MW

Déconnexions régulières des installations EnR déjà existantes

Limitation du lancement de nouveaux projets

CONTEXTE : LES« ENR INTERMITTENTES »

7Conférence DERBI – 29 Juin 2016

OBJECTIFS DU PROJET PEGASE (1/2)

Favoriser le développement des EnR intermittentes, PV et

éolienne, tout en maintenant la sûreté du réseau

Associer, sur le territoire de l’île de La Réunion, un système de

stockage de type batterie et une/des ferme(s) PV et/ou éolienne

Lisser la production injectée sur le réseau pour se prémunir des

effets de l’intermittence

pu

issan

ce

temps

8Conférence DERBI – 29 Juin 2016

OBJECTIFS DU PROJET PEGASE (2/2)

Mise en place d’un

système d’information

Mise au point de

méthodes de prévisions

de production

Développement de

centrales de pilotage

pour le PV et l’éolien

Systèmes déjà existants

9Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Wind farm 10 MW

PV farm 2 MW

Energy storage battery NaS 1MW-7MWh

PV farm 10 MW

Weather station groundobservation

9

10Conférence DERBI – 29 Juin 2016

CHAINE PEGASE

11Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Plusieurs technologies de batterie existantes, exemples

SYSTEME DE STOCKAGE : BATTERIE

Li-ion Li-métal-polymère Pb-acide sodium – soufre

Batterie de type sodium – soufre (NaS)

Batterie dite « chaude » → fonctionnement entre 300 °C et 350 °C

Caractéristiques techniques

Puissance : 1 MW

Energie ou capacité : 7,2 MWh

Durée de vie annoncée : 4500 cycles

12Conférence DERBI – 29 Juin 2016

SYSTEME DE STOCKAGE : BATTERIE

Installation d’une batterie NaS sur l’île de La Réunion en 2009

Raccordement au réseau HTA 15 kV au niveau du poste source de Saint-

André 63 kV/15 kV

Schéma électrique réunionnais

Installation de la batterie NaS

Bâtiment électronique de

puissance

Bâtiment batterie NaS

13Conférence DERBI – 29 Juin 2016

CHAINE PEGASE

2 fermes PV (2 MW et 10 MW)

1 ferme éolienne (11 MW)

AO CRE 2011

14Conférence DERBI – 29 Juin 2016

CHAINE PEGASE

Permet de travailler en couplage réel et en mode

rejeu

OPTIMISATION ET REGULATION

PRÉVISION DE LA PRODUCTION

PHOTOVOLTAÏQUE

CONTEXTE, OUTILS ET

RÉSULTATS

16Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Développement nuageux contrastés: fortes implications sur le PV

Nuages s’étalent vers

fermes PV

Nuages restent sur

les reliefs

Nuages affectent

toute l’île

VARIABILITÉ RAYONNEMENT ET PRODUCTION PV

Images satellites

Production PV

17Conférence DERBI – 29 Juin 2016

10min 1h 6h Jours Saisons

Local(~1km)

Régionale(~5km)

L’île(~50km)

Synop que(~100km)

MODELEDEPREVISIONNUMERIQUE

SATELLITE

IMAGERIESOL

METHODESTATISTIQUE

CLIMATOLOGIEDynamique locale

Nuages locaux

Adapté de Heinemann and Lorenz,

solar energy, 2006

Des sources d’information adaptées à chaque horizon temporel et domaine spatial

17/44

OUTIL DE PRÉVISION PV MULTI-HORIZON

18Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Différentes données d’entrée pour définir des prévisions selon l’horizon

considéré

OUTIL DE PRÉVISION PV MULTI-HORIZON

COUPLAGE BATTERIE / FERME

PHOTOVOLTAÏQUE

EXEMPLES DE RESULTATS

20Conférence DERBI – 29 Juin 2016

CAHIER DES CHARGES DU LISSAGE

Profil de type « trapèze »

Phase de montée : puissance fournie toujours croissante ou stable (1)

Phase de palier : niveau de puissance ≤ 40% Pcrête (2)

Phase de descente : puissance fournie toujours décroissante ou stable (3)

Annonces obligatoires

1 h avant pour la fin de montée de palier

1 h avant le début de la descente

Pénalité si

Gradient de montée ou de descente non conformes

• 0% Pcrête ≤ |pente| ≤ 0,6% Pcrête

• Ecart > 2,5% Pmax lors du palier de production

• L’heure pendant laquelle une contrainte est violée n’est pas rémunérée

Exemple de profil

Puis

sance

Temps

1

2

3

21Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Exemple pour une journée dite « intermittente », exemple du 7 avril 2015

aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :

N S/FERME PV DE LA ROSERAYE

aa

22Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Exemple pour une journée dite « intermittente », exemple du 7 avril 2015

aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :

N S/FERME PV DE LA ROSERAYE

aa

Puissance plateau (MW) 1

Nombre de cycles équivalents batterie effectué 0,53

Efficacité (%) 95

𝐸𝑓𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑡é = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒 𝑠𝑢𝑟 𝑙𝑒 𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢 + 𝑆𝑂𝐶𝑓𝑖𝑛 𝑑𝑒 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑛 é𝑒 + 𝑆𝑂𝐶𝑑é𝑏𝑢𝑡 𝑑𝑒 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑛 é𝑒 ∗ 𝟕, 𝟐

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑃𝑉 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒

23Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Couplage effectué sur ~50 journées depuis mars 2015

→ efficacité de plus de 85%

Démonstration de la possibilité d’injecter sur le réseau une production

lissée à partir d’une production intermittente en associant un système

de stockage et une ferme EnR

Développement de centrales de pilotages performantes

→ création de la société EDF Store & Forecast

aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :

N S/FERME PV DE LA ROSERAYE

aa

24Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Evaluation de l’impact du paramètre prévisions de production grâce au mode REJEU

Exemple pour une journée de type « fortement intermittente » - 4 février 2015

aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :

N S « EMULEE »/FERME PV DE LA ROSERAYE

aa

PVSCOPE

PVSCOPE avec prise en

compte des intervalles de

confiance

25Conférence DERBI – 29 Juin 2016

Evaluation de l’impact du paramètre prévisions de production grâce au mode REJEU

Exemple pour une journée de type « fortement intermittente » - 4 février 2015

aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :

N S « EMULEE »/FERME PV DE LA ROSERAYE

aa

IndicateursPVSCOPE sans intervalle

de confiance

PVSCOPE avec intervalle

de confiance

Puissance plateau (MW) 1 0,35

Efficacité (%) 65 96

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

27Conférence DERBI – 29 Juin 2016

aCONCLUSION

Mise au point de centrales de pilotage performantes de type éolien et

photovoltaïque

→ Création de la société EDF Store & Forecast : commercialisation des outils

développés

Développement de méthodes opérationnelles de prévisions de production

→ Mise en évidence de l’intérêt des intervalles de confiance pour la performance du

couplage

28Conférence DERBI – 29 Juin 2016

PERSPECTIVES

Malgré un système de stockage au dimensionnement important,

difficile de se prémunir complètement des effets de l’intermittence

Même si les coûts sont en baisse, technologie toujours chère

Gestion centralisée du stockage ?

Autres utilisations du stockage ?

MERCI

AUX PARTENAIRES

A L’ADEME

AUX PRODUCTEURS –ALBIOMA, QUADRAN, EDF EN

AUX PERSONNES IMPLIQUEES SUR CE PROJET

A VOUS POUR VOTRE ATTENTION