De nouvelles solutions de contrôle laissent présager un réseau électrique plus intelligent compatible avec les énergies renouvelables
Les réseaux électriques ont été conçus selon un modèle unidirectionnel dans lequel l’électricité est produite sur des sites centralisés et acheminée par des lignes de distribution jusqu’aux utilisateurs finaux. L’essor de technologies énergétiques plus propres remet en question ce modèle d’alimentation électrique descendant: grâce à des interfaces et des technologies intelligentes, les installations de production d’énergie renouvelable et les sites locaux de production et de stockage de l’énergie pourraient rendre le réseau plus fiable et plus souple, permettant une communication bilatérale entre le distributeur et les utilisateurs finaux. Dans la mesure où l’arrivée des sources d’énergie renouvelables perturbe à plusieurs niveaux le fonctionnement du réseau, avant qu’elles ne puissent y être intégrées, il est indispensable que certaines questions soient abordées afin d’en préserver la sécurité et la fiabilité. Le projet INCITE, financé par l’UE, a été lancé à l’initiative du réseau de formation initiale Marie Skłodowska-Curie; il a rassemblé 14 doctorants venus de différentes régions d’Europe. «INCITE a cherché à combler le fossé entre la recherche théorique et la mise en œuvre pratique des applications de réseau électrique intelligent. Nos solutions innovantes et nos stratégies de contrôle sont susceptibles de lever les obstacles à la concrétisation de tels réseaux intelligents», souligne Jose Luis Dominguez, coordinateur du projet.
Convertisseurs de puissance et puissance variable: les problèmes de démarrage d’un réseau plus intelligent
Pour intégrer au réseau et distribuer en toute sécurité l’électricité provenant de sources d’énergie renouvelables, les opérateurs ne se contentent pas de connecter ces sources au réseau, ils utilisent des convertisseurs de puissance. Cependant, un grand nombre de convertisseurs de puissance peuvent générer des harmoniques – des composantes de courant et de tension à haute fréquence indésirables qui peuvent déstabiliser le système. Les fluctuations rapides de la quantité d’énergie produite par les énergies renouvelables sont un autre facteur qui peut perturber le fonctionnement du réseau. L’équilibre entre l’offre et la demande d’électricité doit être maintenu à tout moment pour éviter les fluctuations de fréquence ou les pannes de courant, car le réseau électrique dispose d’une très faible capacité de stockage. Les chercheurs ont proposé des techniques de contrôle centralisé et distribué pour améliorer la supervision des convertisseurs et leur permettre d’interagir de manière à stabiliser le système. L’utilisation du contrôle distribué dans l’énergie éolienne pour optimiser le fonctionnement des grandes fermes est un concept très nouveau dans ce domaine. Chaque agent (moteur éolien) échange des informations avec ses voisins pour produire un comportement global voulu. Les algorithmes de contrôle utilisés par chaque agent lui permettent de prendre des décisions de manière indépendante en prenant en compte des informations partielles sur l’état de la totalité du parc communiquées par d’autres agents. «Les stratégies de gestion avancées d’INCITE permettent aux centrales éoliennes de fournir des services auxiliaires au réseau électrique en assurant l’état de charge optimal de chaque éolienne», explique Jose Luis Dominguez.
Des solutions intelligentes pour gérer un réseau complexe
Les différentes ressources du réseau présentent des caractéristiques variées et leurs actions ont un impact énorme et qui ne peut pas être négligé sur le système dans son ensemble. La planification et la coordination de ces ressources entre les différentes entités sont essentielles pour préserver leur efficacité, leur stabilité et pour protéger les consommateurs, les prosommateurs et les utilisateurs flexibles contre des fluctuations rapides des prix. Les chercheurs ont proposé des solutions de contrôle pour une surveillance et une protection efficaces du réseau. Ils ont notamment développé des méthodes pour déterminer l’emplacement optimum des capteurs intelligents dans le réseau afin d’obtenir une image précise de ce dernier et donc de garantir que l’échange d’énergie est effectué de la manière la plus intelligente et la plus rentable possible. Les capteurs intelligents peuvent également accroître la précision de la détection des défaillances. Les nouvelles stratégies de contrôle d’INCITE pour maintenir la stabilité, la fiabilité et le fonctionnement sûr des réseaux électriques sont en accord avec la devise du projet: «rendre le réseau plus intelligent».
Mots‑clés
INCITE, réseau électrique, énergie renouvelable, réseau intelligent, convertisseur de puissance, contrôle distribué, moteur éolien, capteurs intelligents
