SmartGrid : La flexibilité d'un concept global face aux incertitudes du cadre légal et des acteurs du marché

SMART ENERGY 2016

Flexibilité d'un concept global face aux incertitudes du

cadre légal et du marché

© Romande Energiewww.romande-energie.ch

STRATÉGIE"Dans le cadre de la stratégie énergétique 2050 de la

Confédération"

2


LE CADRE LÉGAL

• La stratégie énergétique suisse 2050 ainsi que ses lois et ordonnances définissent les objectifs que nous devons atteindre en tant que GRD

• Les résultats des importants projets académiques de la Confédération nous donnent les moyens technologiques d'atteindre ces objectifs

• Le déploiement des nouvelles technologies nécessite une Roadmap, un projet de démonstration afin de valider chaque étape et finalement un plan directeur à moyen et long terme

3


LES DÉFIS

• Trouver une réponse technologique pour relever cesdéfis est de notre responsabilité et constitue lamission que nous devons remplir afin de rendrepossible l'atteinte des objectifs de la stratégieénergétique de la Confédération

4

Recul de la

consommation

Pas de limitation des

énergies renouvelablesPlus d'efficience


LE CHOIX TECHNIQUE

• Romande Energie veut appliquer un modèle d'exploitation de réseau et

un concept décentralisé du contrôle de réseaux qui assurent une

exploitation sûre, efficace et économiquement efficiente

• Trois principaux axes de développement sont à privilégier afin d'éviter le

renforcement inutile des réseaux et la perte de maîtrise de l'exploitation

5

1.

Observabilité et

pilotage des

réseaux BT

2.

Estimation d'état des

réseaux MT

3.

Participation au

marché de

flexibilité


LA FEUILLE DE ROUTE

6

2016-2017Projet-Pré-

déploiement


ENSEIGNEMENTS DU TERRAINVers "l'Observabilité et le pilotage des réseaux BT"

7


RÉSEAU BT DE CHAPELLE S/MOUDONSITUATION D'ORIGINE

8

~10 V

9 %

GridEye

Variation de tension lors d’un jour ensoleillé

Variation de tension lors d’un jour nuageux

FOCUSDéploiement de 7 modules

d'acquisition et traitement

GridEye


STATION DE DISTRIBUTION (250KW)SITUATION D'ORIGINE

9

Distribution de la charge et de la tension au transformateur sur une

année mesurées par GridEye (total PV installé 280 kWp)

FOCUSSituation déjà préoccupante:

430 h/an la tension est à +5% ou au-dessus

La planification du réseau requiert un max de 3% en BT et 2% en MT


MESURES CORRECTIVESQUELLE RÉPONSE TECHNOLOGIQUE?

Objectifs principaux :• Pas de modélisation

électrique du réseau• Concept Plug & Play• Intelligence entièrement

décentralisée au NR7• Bas coûts d'exploitation

Et le plus important :• Ouvert aux systèmes

tiers du marché des solutions énergétiques

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UNE NOUVELLE APPROCHE DU CONTRÔLE DE RÉSEAU

11

Les coefficients de sensibilité se définissent par la différence de tension au point

de mesure spécifique ∆ ෨𝑉𝑖 𝑡 , par rapport à la différence de la puissance active

∆ ෨𝑃𝑗 𝑡 et de la puissance réactive ∆ ෨𝑄𝑗 𝑡 à tous les points de mesure.

𝐾𝑉𝑃,𝑖𝑗 ≜𝜕𝑉𝑖

𝜕𝑃𝑗; 𝐾𝑉𝑄,𝑖𝑗 ≜

𝜕𝑉𝑖

𝜕𝑄𝑗

MV

N1Slack

N2

N3G1

G2 -250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

A ctiv eP ow er

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

ActivePow er

225

230

235

240

245

250

255

VoltagePhase1

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

ActivePow er

Les variations de tension à chaque

nœud sont definies

∆ ෨𝑉𝑖 𝑡 =

𝑗

𝐾𝑉𝑃,𝑖𝑗 ∆ ෨𝑃𝑗 𝑡 +

𝑗

𝐾𝑉𝑄,𝑖𝑗 ∆ ෨𝑄𝑗 𝑡

FOCUSUne régulation basée sur

l'observation de l'influence

des différents agents


ALGORITHME DE CONTRÔLE DES ONDULEURS

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Algorithme de contrôle

• Assurer l’exploitation

sécurisée du réseau

entre les marges

désirées pour les

tensions et les courants.

• Minimiser l’influence sur

la production de

puissance active et

profit des installation PV.mesure du courant

dans les câbles

consignes des

puissances

actives et

réactives de

l’onduleur

mesures de la tension

des nœuds

max de puissance

apparente et facteur de

puissance des onduleurs

limites désirées pour des

tensions et courants

coefficients de sensibilité

de la tension et du courant

pa

ram

ètr

es

me

su

res


ALGORITHME D'OPTIMISATION DE LA CONSOMMATION

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Algorithme de contrôle

• Maximiser le profit de

l’installation photovoltaïque

sans influencer le confort du

client.

• Assurer que les températures

des boilers sont dans les

limites.

• Eviter enclenchement /

déclenchement rapide et non

nécessaire des boilers.

mesure du refoulement sur

le réseau

enclencher /

déclencher

les boilers

*

* refoulement = production - charge

mesure de température

des boilers

température min/max des

boilers

marges appropriées

pour les températures et

les puissancespara

mètr

es

me

su

res

demande d’eau chaude

(confort de client)

Réseau d'eau

30 ≤ 𝑇𝑒𝑚𝑝 1 ≤ 60 40 ≤ 𝑇𝑒𝑚𝑝 2 ≤ 50

2 x 800 l /7.6 kW


CONTRÔLE DE LA TENSION DU RÉSEAU

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Contrôle de PV: ajustement de la puissance réactive Contrôle de la tension: limité à 243 V

Utilisation de l’algorithme pour limiter la tension au dessous de 243 V.

L’influence de l’action du contrôle est observée dans différents nœuds du réseau.


OPTIMISATION DE L’AUTOCONSOMMATION

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Sans affecter le confort des utilisateurs, on maximise l'autoconsommation de la

production locale en pilotant les deux boilers. Economie annuelle entre prix de

reprise et prix du réseau 1'270 CHF/an. Inclure le boiler du CAD (2 x 900 kW)?


CONSTAT ET ÉVOLUTION DU CONCEPTVers "la participation au marché de la flexibilité"

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LE MODÈLE EST-IL APPLICABLE À L'ÉCHELLE DU RÉSEAU?

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MT 20 kV

BT 230/400 V

Serveur

Batterie de quartier

Borne de charge

rapide

Borne de charge

PAC

PAC

Boiler

CCF

Eco-quartier

Avec stockage saisonnier

Batterie

résidentielle

Paramétrage et

maintenance à distance

FOCUSEn suivant la même logique, 1 module GridEye devrait être installé auprès de chaque groupe

d'éléments commutables (charges, stockages, productions décentralisée) influents



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MT 20 kV

BT 230/400 V

Serveur


Borne de charge

rapide

Borne de charge

PAC

PAC

Boiler

CCF

Eco-quartier


Batterie

résidentielle

Intelligence décentralisée

Observation

Action

Paramétrage et


FOCUSRepérage des rôles de chaque agent selon sa position dans le réseau et le principe de réglage par

observation. Seuls les modules connectés aux équipements des utilisateurs ont une fonction d'action.



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MT 20 kV

BT 230/400 V

Serveur


Borne de charge

rapide

Borne de charge

PAC

PAC

Boiler

CCF

Eco-quartier


Batterie

résidentielle


Observation

Action

Paramétrage et


FOCUSLe principe démontré précédemment est applicable. Mais une solution ne peut pas être imposée par le

GRD. Les principes de libre accès et d'imputabilité des coûts au réseau doivent être respectés.


LE MODÈLE PEUT-IL ÊTRE INTÉGRÉ DANS UN CONTEXTE DE MARCHÉ?

20

MT 20 kV

BT 230/400 V

Serveur


Borne de charge

rapide

Borne de charge

PAC

PAC

Boiler

CCF

Eco-quartier


Batterie

résidentielle


Observation

Action

Paramétrage et


Smart Home x

Smart Home y

Clientèle fournisseur x

Clientèle fournisseur y

FOCUSPour être applicable la

solution pour le réseau doit

pouvoir interagir avec les

systèmes tiers du marché


INTÉGRATION DU MODÈLE DANS LE MARCHÉ DE FLEXIBILITÉ DU RÉSEAU

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ServeurParamétrage et


Réseau BT A

Réseau BT B

Réseau BT C

+/- P, Q (A)

+/- P, Q (B)

+/- P, Q (C)


INTÉGRATION DU MODÈLE DANS LE MARCHÉ DE FLEXIBILITÉ DU RÉSEAU

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ServeurParamétrage et


Réseau BT A

Réseau BT B

Réseau BT C

+/- P, Q (A)

+/- P, Q (B)

+/- P, Q (C)

+/- P, Q (A,B,C)?

+/- P, Q (A,B,C)?


COMPATIBILITÉ AVEC LES MODÈLES DE COORDINATION DE RÉSEAUX (MC)

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Serveur

SCADA Interface

Data

Base

Webapp interface

Data

Base

Serveur

Control Center

DEPsys

IEC-104

GridEye Server

FOCUSDans le cadre de la planification et de la

gestion de l'exploitation, le GRD peut

interagir avec les acteurs du marché

ouvert de la flexibilité. Le GRD maîtrise

les données de son réseau et peu justifier

en cas d'urgence les restrictions de

flexibilité imposées au marché

Maintenance Interface


PROCHAINESÉTAPES 2017-2020Projet Réseaux Equilibre Local (REel) dans le cadre du

SCCER-FURIES

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PROJET REELPARTICULARITÉS DU SITE

Le réseau idéal pour une validation des technologies de contrôle des réseaux se trouve être à Rolle:• 2 départs MT en boucle ouvertes (51,60)• 32 stations MT/BT• Fibre optique déjà disponible (FTTS)• 430 kWp de production décentralisée sur 23

installations• 6 réseaux BT totalisant déjà 320 kWp

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PROJET REELPRINCIPAUX OBJECTIFS

• Valider sur la boucle MT la

faisabilité d'une fonction

FDIR (Fault Detection

Isolation and Restoration)

• Valider la faisabilité d'une

intelligence décentralisée sur

la BT sans modélisation

électrique du réseau

• Etudier les interactions du

GRD dans le marché de

flexibilité

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PROJET REELPRINCIPAUX OBJECTIFS

• Demeurer une plateforme (Smart

playground) d'innovation ouverte au-

delà de 2020 pour le test des nouvelles

solutions énergétiques proposées par

Romande Energie

• Permettre la validation des nouveaux

modèles d'affaires basés sur la

flexibilité de la charge,

l'autoconsommation et le stockage

• Être le lien entre les activités régulées

et les activités de libre marché

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DÉMONSTRATEUR DE ROLLELE CHALLENGE

• La clientèle sera peu à peu

amenée à un niveau

technologique adapté pour

pouvoir interagir avec le réseau

• Le client est une donnée

essentielle dans la validation des

technologies développées ces

quatre dernières années pour

permettre au réseau de faire face

au tournant énergétique

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CONCLUSIONS

• Aucune solution particulière ne reste viable si les conditions à l'origine du problème évoluent

• Aucun acteur particulier ne peut changer à lui seul ces conditions

• Un concept global constitue la solution générale à un problème de base dont les hypothèses restent simples

• Le marché des solutions "Smart Energy" n'offre pas encore de solution globale viable

• Car la solution ne peut provenir que de la mutualisation des moyens entre acteurs

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MERCI DE VOTRE ATTENTION

Je demeure à disposition pour toute questionTout nouveau partenaire est bienvenu

Le comité consultatif du projet Reel peut être ouvert à des partenaires externes

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Arnoud Bifrare

Resp. Technologie SMART-GRID

[email protected]

+ 41 21 802 94 58

mailto:[email protected]

Technology

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