Soutenance mémoire
La simple évocation du stockage de l’électricité pour les réseaux électriques aurait fait bondir n’importe quel adepte de la gestion des réseaux de transport et distribution il y a moins d’une dizaine d’années. C’était alors un quasi-adage : “l’électricité ne se stocke pas“. Il fallait entendre par là qu’on ne savait pas la stocker dans des quantités importantes et surtout à des coûts compétitifs. Et pourtant, ce paradigme doit être remis en cause, poussé par le changement climatique et les nouveaux enjeux énergétiques. Le vecteur Electricité s’est ainsi paré de nouvelles valeurs. Il n’est plus évalué qu’en valeur marchande mais s’entoure également de nouvelles valeurs liées à la protection de l’environnement, à l’équité d’accès aux ressources d’énergie, au pacte social et à un nouvel essor économique. Ces nouvelles valeurs n’ont pas de prix et aujourd’hui plus que jamais, on s’assure que les formes de production d’électricité respectent le contrat moral que nous avons passé avec les générations futures. Alors oui aujourd’hui on économise l’électricité, on la préserve et on la stocke par MWh !
Le stockage de l’électricité s’opère selon différentes formes de conversion qu’elle soit électrochimique, électrostatique, électrocinétique, électromécanique, électromagnétique ; il provient de sources d’électricité aux profils distincts (tension, fréquence, dynamique), et alimente des charges électriques aux profils tout aussi divers. Outre nos applications mobiles quotidiennes, le stockage d’électricité est présent dans de nombreux autres secteurs (télécommunication, santé, EnR, réseaux d’électricité, …) remplissant ainsi une fonctionnalité ou un ensemble de fonctionnalités pour chacune de ces applications : alimentation en énergie, report de charge, alimentation de secours, … On serait tenté de dire que les fonctionnalités du stockage sont aussi nombreuses que les applications qu’il sert. Pour chaque application, il faudra pourtant être capable de choisir une technologie de stockage, de la dimensionner puis de la gérer au sein du système.
Le Stockage et les Réseaux d’électricité
Le stockage d’électricité trouve de nombreuses applications au sein des réseaux de transport et de distribution : équilibrage entre production et consommation, “services systèmes“ de gestion des réseaux d’électricité et intégration des EnR intermittentes au sein de microréseaux connectés au réseau d’électricité.
POUR L’EQUILIBRE ENTRE PRODUCTION ET CONSOMMATION
En raison des différentes modulations saisonnière, hebdomadaire et journalière de la consommation, et des contraintes techniques et économiques de fonctionnement des différents moyens de production, le gestionnaire de réseau cherche à assurer l’équilibre offre/demande d’électricité en adaptant l’offre grâce à un empilement des moyens de production, en régulant la demande (incitation tarifaire) et en utilisant des dispositifs de stockage.
AVANTAGE DU STOCKAGE:LE REPORT DE PRODUCTION
L’objectif attendu est de réduire les coûts de production de la pointe d’électricité en stockant l’énergie à bas coût durant les heures creuses et en la restituant aux moments des pointes de demande d’électricité. Les avantages économiques de l’utilisation de moyens de stockage sont appréciables en termes :
– De report d’énergie : stocker une énergie primaire de base peu chère et la restituer aux moments de pointe, évitant ainsi le recours à des moyens de production de pointe coûteux ;
– d’économies de réseau : compenser localement les variations de charge et ainsi améliorer le dimensionnement des réseaux ;
– de dynamique de réponse : adapter instantanément l’offre à la demande en utilisant la souplesse des processus de stockage et de restitution.
Contraintes de simulation pour le choix du stockage
La simulation de cette fonction du stockage procède d’un dimensionnement énergétique du moyen de stockage approprié. Pour la développer, il faut disposer du profil discrétisé de la production voulue – ou au moins du profil de consommation à satisfaire – et des critères ou contraintes économiques à respecter. Une fois les caractéristiques du stockage théorique cible identifiées (EBatt, PBatt_max,…), elles doivent être comparées aux possibilités offertes par les technologies existantes. Plusieurs technologies peuvent répondre à ces caractéristiques. Ainsi une réduction de la taille du stockage peut-être envisagée en fonction des contraintes de l’application (environnement dangereux, volume, etc.). Le coût de chaque technologie identifiée doit être calculé puis optimisé en jouant sur la puissance et l’énergie disponible afin de sélectionner, in fine, la technologie de stockage la plus appropriée, c’est-à-dire celle qui respecte au mieux Pprod_moy et le critère économique fixé au départ.
AU SERVICE DES RESEAUX DE TRANSPORT & DISTRIBUTION
Le réseau électrique permet d’acheminer l’énergie électrique des centres de production d’électricité vers les consommateurs finaux. Les centres de production d’électricité sont répartis sur l’ensemble du territoire en tenant compte de la nature des sources d’énergie primaires utilisées (hydraulique, thermique ou nucléaire) ; de leurs contraintes de fonctionnement et de leur environnement de fonctionnement . Le réseau électrique est conçu et géré sur trois niveaux en fonction des tensions d’acheminement : le réseau de transport, le réseau de répartition, et le réseau de distribution, avec une couverture extrêmement large, de l’échelle locale à l’échelle européenne .
Les réseaux de transport et répartition se caractérisent par :
– la présence de groupes de production raccordés pour la plupart en THT ;
– la présence de clients raccordés directement ;
– une structure maillée ;
– des chutes de tension provoquées le plus souvent par la circulation de la puissance réactive.
Les réseaux de distribution se caractérisent par :
– la présence de clients raccordés directement en basse tension ;
– une structure arborescente ou radiale, c’est-à-dire que contrairement au réseau de transport, il n’existe qu’un chemin entre la source d’alimentation et un client donné.
Le Gestionnaire du Réseau de Transport (GRT), qui doit garantir la sûreté du réseau met en œuvre des actions afin d’en assurer le fonctionnement normal, de limiter le nombre d’incidents, d’éviter – a minima limiter – les conséquences des grands incidents. Ces actions consistent, en première instance, à régler la fréquence et la tension du réseau par rapport à des valeurs de consignes et à compenser la puissance réactive qui transite dans les lignes. Pour les réaliser, le GRT et les Responsables de Programmation de chaque zone coordonnent les actions de chaque producteur participant à l’équilibre du réseau dans le cadre des contrats « services systèmes ».
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Table des matières
I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME
