Brevet FR3087286A1 — publié le 20200417

OPTIMISATION D'UN PARTAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE EN CONTEXTE D'AUTOCONSOMMATION ET D'AUTOPRODUCTION COLLECTIVES L'invention concerne le domaine de la distribution d'énergie électrique en particulier dans un contexte d'autoconsommation collective. Un décret publié le 30 avril 2017 autorise l'autoconsommation collective d'électricité photovoltaïque en Rance. Partager une production solaire d'électricité entre les habitants d'un immeuble ou encore entre bâtiments voisins, plutôt que de la revendre intégralement sur le réseau (comme c'est le cas à présent), peut ainsi être possible. Aujourd'hui, la plupart des essais se limitent à du sous-comptage pour distinguer la part issue de l'énergie produite localement de celle soutirée du réseau. On peut mettre en oeuvre le pilotage d'une batterie stationnaire avec pour objectif de maximiser l'autoconsommation globale. Or, dans certains cas, il est important de prendre en compte des règles supplémentaires pour sélectionner les usages pilotés. Par exemple : - pour permettre aux utilisateurs consommant peu en journée d'accéder malgré tout à l'électricité renouvelable de proximité, - pour éviter une augmentation de soutirage du réseau général de distribution (et accessoirement une augmentation de facturation des consommations d'utilisateurs), - pour tendre vers une clef de répartition prédéfinic (strictement égalitaire ou au prorata de l'investissement initial de chacun dans une installation photovoltaïque commune, des tantièmes d'une copropriété, ou autre) appliquée à l'énergie renouvelable produite, au surplus ou encore au gain sur une facturation d'électricité. Ces règles supplémentaires peuvent être décisives pour emporter l'adhésion des utilisateurs à un projet d'autoconsommation collective, en particulier dans une copropriété. Cependant, le cadre réglementaire impose de réaliser les bilans au pas demi-horaire pour calculer le complément que le fournisseur habituel doit éventuellement fournir, ce complément étant nécessairement positif ou nul à chaque pas de mesure. Le défaut de mise en oeuvre du « comptage net » en France (ou « net metering » : service accordé par un fournisseur d'électricité à un consommateur, lui permettant de compenser partiellement sa consommation d'électricité facturée par la production d'une installation qu'il exploite sur 2 son site de consommation) et la finesse du pas retenu induisent des écarts importants entre l'autoconsommation « contractuelle » et cible. En effet le réseau ne fait pas office de stockage donc l'énergie photovoltaïque excédentaire injectée à un instant t ne peut pas être déduite d'un soutirage à un instant t-Fdt. 5 La présente invention vient améliorer cette situation. Elle propose à cet effet un procédé mis en oeuvre par des moyens informatiques d'un serveur de gestion connecté à au moins un équipement programmé pour être mis en service 10 et consommer de l'électricité sélectivement sur des périodes de temps prédéterminées, ledit équipement étant relié à une installation électrique à laquelle est relié en outre un moyen autonome de production électrique, procédé dans lequel, pour un instant choisi en-dehors de l'une desdites périodes de temps prédéterminées : 15 - on estime une consommation d'électricité globale dans l'installation, et une production électrique fournie par le moyen autonome, - on détermine si la consommation globale est inférieure à la production électrique fournie par le moyen autonome, - et, dans cc cas, on pilote l'équipement pour une mise en service forcée à partir dudit 20 instant choisi. Les « périodes de temps prédéterminées » sont typiquement ici des heures creuses par exemple, ou plus généralement des périodes (appelées aussi « postes ») pendants lesquelles il est préféré que les équipements consommateurs soient en service, éventuellement pour 25 des raisons économiques et en particulier de facturation en heures creuses, mais plus généralement pour éviter des pics de sollicitation trop forte de production d'électricité pour l'entité fournisseur qui alimente habituellement le réseau de distribution. Pl us généralement encore, on entend par « équipement programmé pour être mis en service » le fait qu'il est prévu que l'équipement soit mis en service à un instant d'une plage temporelle 30 prédéterminée (manuellement ou automatiquement). Par exemple pour un radiateur, si une température courante mesurée devient inférieure à un seuil, le radiateur peut être « programmé » pour commencer à consommer à partir d'une telle mesure. 3 Les équipements choisis précités peuvent être des équipements éligibles comme par exemple un ballon d'eau chaude sanitaire, ou des radiateurs, dont un retard ou une avancée de mise en marche, compte tenu d'une inertie thermique habituelle, ont peu d'impact sur le confort de l'utilisateur de l'installation. Il peut s'agir aussi d'une machine à laver du linge 5 ou autre, dont la mise en service peut être retardée par exemple de quelques dizaines de minutes à quelques heures. Ainsi, l'instant « choisi » peut être un instant courant, actuel, ou un instant futur. Il est possible en effet d'anticiper une consommation globale future de l'installation (basée 10 typiquement sur une étude de la courbe de charge habituelle) et d'estimer une production future du moyen de production autonome (en se basant par exemple sur des moyennes de production et/ou sur des relevés météorologiques). En effet, le moyen autonome de production électrique peut être par exemple un ou plusieurs panneaux photovoltaïques et/ou une ou plusieurs éoliennes, avec donc une 15 production dépendant des conditions météorologiques. Dans une forme de réalisation en outre, pour un instant choisi dans l'une desdites périodes de temps prédéterminées : - on compare la consommation globale à la production électrique fournie par le moyen 20 autonome pour déterminer si la consommation globale est supérieure à la production électrique fournie par le moyen autonome, - et, en fonction au moins de ladite comparaison, on pilote l'équipement pour une mise en arrêt forcée à partir dudit instant choisi. 25 Ainsi, dans une telle réalisation, si la consommation globale est supérieure à une production électrique fournie par le moyen autonome et. pendant lesdites périodes de temps régulières, on peut déférer la mise en service de l'équipement en dehors desdites périodes de temps régulières, pour que l'équipement consomme préférablement un excédent ultérieur de production par le moyen autonome. 30 Dans un contexte d'excédent de production à répartir, on peut prévoir dans une réalisation, que le serveur de gestion est relié à une pluralité d'équipements programmés pour être mis en service et consommer de l'électricité sélectivement sur lesdites périodes de temps 4 prédéterminées, les équipements étant reliés à au moins une installation électrique à laquelle est relié en outre le moyen autonome de production électrique. Pour un instant choisi en-dehors de l'une desdites périodes de temps prédéterminées : - on identifie, parmi la pluralité d'équipements, les équipements qui sont éteints depuis 5 plus d'un anti-court cycle d'arrêt de chaque équipement, et - on met en service successivement les équipements ainsi identifiés, en vérifiant qu'une puissance de charge Pcharge consommée par la mise en service d'un équipement, multipliée par un seuil d'activation choisi seuil on, reste inférieure à un paramètre noté « injection », comme suit : 10 Pcharge * seuil on Pcharge (+/-) k marge, afin d'éviter une disjonction pendant la mise en marche. 10 A la fin de cette étape S16, on obtient une liste de toutes les charges activables. ll est décrit maintenant ci-après une réalisation pour le choix des charges désactivables éligibles, en référence à la figure 3. 15 A l'étape S20, on peut opérer un choix portant sur l'état (On/Off) des appareils de type ballons d'eau chaude sanitaire. Ici, on ne retient que les charges «On ». A l'étape S22, on peut appliquer un deuxième critère portant en outre sur la durée de marche (uniquement pour les charges interruptihles comme les ballons ou les batteries) qui peut-être théorique s'il n'y a pas de remontée d'information sur l'état réel de 20 fonctionnement de l'équipement. Cette valeur est remise à 0 à chaque changement d'état. On ne retient que les charges dont le temps de marche est supérieur à l'anti-court cycle de marche pour éviter l'usure prématurée de ces équipements. A l'étape S24, le critère de rentabilité peut être défini comme suit : Pcharge * seuil off 0 , alors 16 APC_réellek,i = min (Ck,i, APC_réellek,1 Nciients_disp ) puis on met à jour la liste des utilisateurs disponibles et du nombre N clients disp 5 Cet algorithme peut être utilisé indépendamment. du pilotage des ballons d'eau chaude, dans n'importe quelle opération d'autoconsommation collective. Dans une autre variante, on peut utiliser des prévisions de consommation hors usages pilotés et de production. Il est possible de prioriscr l'enclenchement d'un équipement blanc 10 non intcrruptiblc (par exemple un lave-linge) face à un cumulus lorsque le surplus prévisionnel le permet. La connaissance du surplus croisée avec une estimation de la capacité de stockage (par exemple par auto-apprentissage d'une intelligence artificielle) permet également d'adapter tous les jours les seuils d'activation et de désactivation des charges (par exemple, seuil on > 1, les jours où le surplus est bien supérieur à la capacité 15 de stockage pour éviter les soutirages involontaires). Cet algorithme de hiérarchisation dynamique est hien adapté lorsqu'il s'agit de répartir la production/le surplus d'une installation commune de panneaux photovoltaïques entre des utilisateurs autoproductcurs ou autoconsommateurs. 20 La figure 1 présente une architecture possible avec un serveur backend pour la mise en oeuvre du procédé ci-avant. Il n'apparait comme on le relèvera aucune communication directe entre le serveur gestionnaire central et les passerelles locales. Sur la figure 1, la référence SER désigne un serveur apte à communiquer : 25 - d'une part, avec une base de données BD recensant les équipements pilotables distance, (tels que des chauffe-eaux, batteries, radiateurs, etc.), et - d'autre part, avec une passerelle locale PLP d'un compteur de production CP par un moyen de production autonome (type panneaux photovoltaïques ou autre), ainsi qu'avec plusieurs autres passerelles locales PL reliées à des compteurs de consommation CC. 30 Dans l'exemple de la figure 1, il est prévu un moyen de production autonome (relié au compteur de production CP), ainsi que plusieurs installations consommatrices (reliées chacune à un compteur de consommation CC) et capable de recevoir de la puissance électrique générée par le moyen de production autonome. (EiVinstull D. j= 1 il À 1Arcluents APCréelleu) / 17 Chaque compteur de consommation CC d'une installation est relié en outre à un module MOD de gestion d'énergie, interne à l'installation, et capable d'activer ou désactiver un équipement, sur ordre du serveur backend SER transitant via les passerelles PL. Le serveur SER assure ainsi la gestion d'autoconsommation collective dans un système tel que 5 représenté sur la figure 1. On a illustré sur la figure 5 un exemple de circuit de traitement CT d'un serveur SER de la figure 1, comportant typiquement : - une interface de communication COM pour piloter les modules MOD via les passerelles 10 PL, et recevoir les puissances produites et consommées des compteurs CP et CC, - un processeur PROC capable de mettre en oeuvre le procédé ci-avant sur réception des données de ces puissances produites et consommées, en interrogeant la base de données BD sur les équipements activables ou désactivables, et de délivrer des ordres de désactivation/activation de ces équipements vers les passerelles auxquelles ces 15 équipements sont. connectés, - une mémoire MEM pour stocker des instructions d'un REVENDICATIONS1. Procédé mis en oeuvre par des moyens informatiques d'un serveur de gestion connecté à au moins un équipement programmé pour être mis en service et consommer de l'électricité sélectivement sur des périodes de temps prédéterminées, ledit équipement étant relié à une installation électrique à laquelle est relié en outre un moyen autonome de production électrique, procédé dans lequel, pour un instant choisi en-dehors de l'une desdites périodes de temps prédéterminées : - on estime une consommation d'électricité globale dans l'installation, et une production électrique fournie par le moyen autonome, - on compare la consommation globale à la production électrique fournie par le moyen autonome pour déterminer si la consommation globale est inférieure à la production électrique fournie par le moyen autonome, - et, en fonction au moins de ladite comparaison, on pilote l'équipement. pour une mise en service forcée à partir dudit instant choisi. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel en outre, pour un instant choisi dans l'une desdites périodes de temps prédéterminées : - on compare la consommation globale à la production électrique fournie par le moyen autonome pour déterminer si la consommation globale est supérieure à la production électrique fournie par le moyen autonome, - et, en fonction au moins de ladite comparaison, on pilote l'équipement pour une mise en arrêt forcée à partir dudit instant choisi. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le serveur de gestion est relié à une pluralité d'équipements programmés pour être mis en service et consommer de l'électricité sélectivement sur lesdites périodes de temps prédéterminées, les équipements étant reliés à au moins une installation électrique à laquelle est relié en outre le moyen autonome de production électrique, et dans lequel, pour un instant choisi en-dehors de l'une desdites périodes de temps prédéterminées : 19 - on identifie, parmi la pluralité d'équipements, les équipements qui sont éteints (510) depuis plus d'un anti-court cycle d'arrêt de chaque équipement (S12), et - on met en service successivement les équipements ainsi identifiés, en vérifiant (S14) qu'une puissance de charge Pcharge consommée par la mise en service d'un équipement, 5 multipliée par un seuil d'activation choisi seuil_on, reste inférieure à un paramètre noté « injection », comme suit : Pcharge x seuil on 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le seuil d'activation choisi scuil_on est compris entre 0,3 et 1,1. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel on vérifie en outre (516) 15 qu'une puissance électrique disponible pour l'installation, relativement. à une puissance électrique en cours de consommation, reste supérieure à au moins ladite puissance de charge Pcharge, pour prévenir un risque de disjonction. 6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le serveur de gestion est relié à une 20 pluralité d'équipements choisis et programmés pour être mis en service et consommer de l'électricité sélectivement sur lesdites périodes de temps prédéterminées, lesdits équipements étant reliés à au moins une installation électrique à laquelle est relié en outre le moyen autonome de production électrique, et. dans lequel, pour un instant choisi dans l'une desdites périodes de temps 25 prédéterminées : - on identifie, parmi ladite pluralité d'équipements choisis, des équipements qui sont. en service (520) depuis plus d'un anti-court cycle de marche de chaque équipement (S22), et - on met à l'arrêt successivement les équipements ainsi identifiés, en vérifiant (524) qu'une réduction de puissance de charge Pcharge correspondant à la mise à l'arrêt d'un 30 équipement désactivable, multipliée par un seuil de désactivation choisi seuil off, reste inférieure à un paramètre noté « flux », comme suit : Pcharge seuil_off 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les équipements choisis sont parmi des 5 ballons d'eau chaude sanitaire, des radiateurs, des batteries à charger. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel le seuil de désactivation choisi seuil off est compris entre 0,5 et 0,7. 10 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel plusieurs installations sont reliées électriquement pour transmettre, depuis une installation en surproduction, un excédent de production à une installation en consommation, et dans lequel on comptabilise, sur une période donnée, pour chaque installation : - les occurrences et les durées d'excédent de production transmis à une ou plusieurs autres 15 installations, et - les occurrences et les durées de besoin de consommation avec un ou plusieurs excédents reçus d'une ou plusieurs autres installations. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on estime, pour chaque installation k, un 20 solde soldek de production/consommation, par : - calcul (S30) d'un taux d'autoproduction collective défini par : Ninstali P TAPCréeli = min C1, Etiltents k avec Pi ,r une production par un moyen autonome j à un instant Ck j une consommation d'une installation k à l'instant i, 25 - calcul (531) d'autoproduction réelle telle que : APCréellek i = Cyci X TAPCréeii. , - calcul (S32) d'une autoproduction cible telle que : APCcible DSk min( ENkflitents ck.t p k,t avec DSk un droit à soutirer de la puissance électrique par l'installation k, 30 - calcul (533) d'écart entre lesdites autoproductions réelle et cible : soldek = soldek + APC_réelleki - 21 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel : - en cas de production excédentaire, les installations bénéficient d'une autoproduction de 100%, et APC_réellekt = C "clients APC_cibleki = DSk * C jec,i k=1 5 avec Pli, une production par un moyen autonome j à un instant Ck,i , une consommation d'une installation k à l'instant i, A P Creeite , une autoproduction réelle d'une installation k à l'instant i, DSk , un droit à soutirer de la puissance électrique par l'installation k, APCcibiek,i, une autoproduction cible d'une installation k à l'instant i, 10 - en cas de pénurie de production : - les installations sont triées par soldes croissants, - on applique une régularisation des soldes d'installation par : APC_réelle - N 1W:tait k-1 = Emin (Ck - min(E - P.- - APC_réelleki, max (0, i=1 15 7Ninstall p. . * DSk -SOICICw))) =1 - un résidu EN ingtall - ENclients APCr- éeileu est successivement i=i J,i 1=1 équiréparti entre un nombre d'installations qui ont un taux d'autoproduction inférieur à 100% , ce nombre étant noté : N clients disp 20 - tant que ce résidu est supérieur à zéro, alors itérativement, on applique : APC_réellekt = min (Ck,i, APC_réelleki EW clients Apc réeueu)i Naients_disp ) et - une mise à jour du nombre d'installations qui conservent un taux d'autoproduction inférieur à 100%. 25 12. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur d'un circuit de traitement. + (ENinstau p :1=1 22 13. Serveur de gestion, comportant un circuit de traitement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11.