Brevet FR3080962A1 — publié le 20191108

PROCEDE DE CONTROLE DE MICRO-RESEAU L'invention a pour objet un micro-réseau et un procédé de contrôle associé. Un micro-réseau est un réseau électrique de petite taille, conçu pour injecter un approvisionnement électrique fiable et de bonne qualité à un petit nombre de 5 consommateurs sur un site limité, comme par exemple un centre commercial, un éco-quartier ou un site isolé. De façon connue, un micro-réseau agrège plusieurs installations de production d'électricité, notamment une source d'énergie renouvelable (telle que des panneaux photovoltaïques, éolienne, petite hydraulique) et une centrale thermique (telle qu'un 10 ou plusieurs générateur(s) diesel par exemple). De nombreux micro réseaux isolés en France et dans le monde ont été historiquement électrifiés avec une production par groupes thermiques (diesel, fuel, essence..). Cette technologie a pour avantage de permettre un suivi simple de courbes de 15 charges à tout moment (à condition de disposer du combustible nécessaire) et de fournir au micro-réseau les services systèmes essentiels, notamment de fréquence, tension et puissance de court-circuit nécessaires au bon fonctionnement du système électrique. Dans un système électrique, l'équilibre offre-demande ou production-20 consommation doit être maintenu en permanence. La mise en place d'installations de production renouvelable a un impact important sur le fonctionnement de la (des) centrale(s) thermique(s) du micro-réseau. En effet, du fait de la variabilité intrinsèque des sources d'énergie renouvelable, la puissance que doit injecter la centrale thermique dans le micro-réseau doit constamment varier 25 pour respecter l'équilibre production consommation. Pour être durable et sécurisé, le fonctionnement d'une centrale thermique ne peut se faire en dessous d'une certaine puissance appelée puissance minimale de bon fonctionnement (notée PMBF). Cette contrainte apparait donc comme une limite à l'insertion des énergies renouvelables. En effet, afin de garantir la capacité de la centrale thermique à continuer à alimenter le réseau, on est alors contraint d'imposer un bridage au(x) propriétaire(s) de source d'énergie renouvelable qui adapte(nt) la ou les production(s) en 5 conséquence. Ainsi, temporairement, la/les production d'énergie renouvelable (partiellement voire totalement) ne peut pas être intégrée dans le micro-réseau, ce qui crée des pertes énergétiques et financières pour le producteur d'énergie renouvelable ainsi que des incertitudes dans le plan d'activité du/des site(s) d'énergie renouvelable. 10 En d'autres termes, les contraintes de fonctionnement de la centrale thermique se répercutent sur les producteurs d'énergie renouvelable, constituant un écueil important dans la gestion du micro-réseau et limitant de ce fait l'insertion des sources d'énergie renouvelable dans le micro-réseau. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de régulation d'un 15 micro-réseau permettant de limiter ou supprimer les contraintes de fonctionnement de la centrale thermique sur les producteurs d'énergie renouvelable tout en garantissant qualité de fourniture et sûreté du réseau. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle d'un micro-réseau comprenant un ensemble de sources électriques configurées pour injecter une 20 puissance électrique dans le micro-réseau, dite puissance injectée, destinée à alimenter électriquement au moins un équipement électrique, ledit au moins un équipement électrique consommant une puissance électrique dite puissance consommée. L'ensemble des sources électriques comprend au moins une source d'énergie renouvelable, au moins une centrale thermique et au moins un moyen de 25 stockage d'énergie électrique, ladite au moins une source d'énergie renouvelable étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance renouvelable, ladite au moins une centrale thermique étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance thermique et ledit au moins un moyen de stockage étant configuré pour soit injecter une puissance électrique, dite puissance de stockage 30 restituée, soit consommer une puissance électrique, dite puissance de stockage absorbée. Le au moins un moyen de stockage est en outre dimensionné de sorte que, à tout moment, il dispose d'une réserve d'énergie lui permettant de fournir au moins la puissance minimale de bon fonctionnement pendant au moins le temps de démarrage de la centrale thermique (temps pour atteindre la puissance minimale de bon fonctionnement). Le procédé comprend une étape de pilotage de la puissance injectée, caractérisé en ce que, en régime permanent, la somme des puissances injectées par la au moins une source renouvelable, le au moins un moyen de stockage et la au moins une centrale thermique est égale à la puissance consommée. La puissance injectée par la au moins une centrale thermique est soit nulle, soit supérieure ou égale à la puissance minimale de bon fonctionnement de ladite centrale thermique. La puissance que peut injecter ou consommer le au moins un moyen de stockage est supérieure ou égale à la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique. En d'autres termes, l'invention a pour objet un procédé de contrôle d'un micro-réseau comprenant un ensemble de sources électriques configurées pour injecter dans le micro-réseau une puissance électrique dite puissance injectée destinée à alimenter électriquement au moins un équipement électrique, ledit au moins un équipement électrique consommant une puissance électrique dite puissance consommée, l'ensemble de sources comprenant au moins une source d'énergie renouvelable, une centrale thermique et un moyen de stockage d'énergie électrique, ladite au moins une source d'énergie renouvelable étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance renouvelable, la centrale thermique étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance thermique et le moyen de stockage étant configuré pour injecter ou absorber une puissance électrique dite puissance de stockage, le procédé comprenant une étape de pilotage de la puissance injectée, caractérisé en ce que, en régime permanent notamment : a) la somme des puissances injectées dans le micro-réseau injectée par la au moins une source renouvelable, le au moins un moyen de stockage et la au moins une centrale thermique est égale à la puissance consommée ; b) la puissance injectée par la au moins une centrale thermique est soit nulle, soit supérieure à la puissance minimale de bon fonctionnement de ladite centrale thermique ; et c) une puissance maximale pouvant être injectée ou absorbée par le au moins un moyen de stockage est supérieure ou égale à la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique. Ainsi, dans les limites des capacités de l'au moins un dispositif de stockage, le procédé selon la présente invention, permet de ne pas répercuter les contraintes de 5 fonctionnement de l'au moins une centrale thermique sur la fourniture d'électricité par la source d'énergie renouvelable. De plus, le procédé selon la présente invention assure que la centrale thermique travaille dans son mode de fonctionnement optimal, puisque, lorsqu'elle fonctionne, la centrale fournit une puissance toujours supérieure ou égale à la puissance de bon 10 fonctionnement, ce qui améliore son fonctionnement et réduit par conséquent la maintenance nécessaire de la centrale. Le procédé selon la présente invention permet également de maintenir une continuité du service, quelles que soient les besoins de consommation, tout en améliorant la sécurisation du service, puisque la fréquence, le niveau de tension, et 15 la puissance de court-circuit nécessaire pour faire fonctionner le plan de protection du micro-réseau sont stabilisées. Un autre avantage de la présente invention est que le stockage peut faire fonctionner le micro-réseau, la centrale étant à l'arrêt. Selon une autre caractéristique de l'invention, la puissance consommée est 20 supérieure ou égale à la somme des puissances renouvelables et de la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique : Pconsommée (t) - Prenouvelable(t) PMBF, l'étape de pilotage comprend que la différence entre P - consommée (t) et Prenouvelable(t) peut être injectée par l'au moins une centrale thermique et/ou l'au 25 moins un moyen de stockage de sorte que : Pconsommée (t) Prenouvelable(t) stockage (t)Pthermique(t) O. Selon une autre caractéristique de l'invention, la puissance consommée est inférieure à la somme des puissances renouvelables et de la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique et la puissance de stockage est supérieure à la puissance minimale de bon fonctionnement : Pconsommée (t) - Prenouvelable(t) P - - MBF alors le procédé comprend une étape d'arrêt de ladite au moins une centrale 5 thermique et la puissance consommée et égale à la puissance renouvelable et la puissance de stockage : Pconsommée (t) Prenouvelable(t) Pstockage(t) Si Pstockage(t) REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un micro-réseau comprenant un ensemble (2) de sources électriques configurées pour injecter dans le micro-réseau une puissance électrique dite puissance injectée destinée à alimenter électriquement au moins un équipement électrique (6), ledit au moins un équipement électrique consommant une puissance électrique dite puissance consommée, l'ensemble de sources comprenant au moins une source d'énergie renouvelable (3), une centrale thermique (4) et un moyen de stockage d'énergie électrique (5), ladite au moins une source d'énergie renouvelable étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance renouvelable, la centrale thermique étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance thermique et le moyen de stockage étant configuré pour injecter ou absorber une puissance électrique dite puissance de stockage, le procédé comprenant une étape de pilotage de la puissance injectée, caractérisé en ce que en régime permanent notamment : a) la somme des puissances injectées dans le micro-réseau injectée par la au moins une source renouvelable, le au moins un moyen de stockage et la au moins une centrale thermique est égale à la puissance consommée ; b) la puissance injectée par la au moins une centrale thermique est soit nulle, soit supérieure à la puissance minimale de bon fonctionnement de ladite centrale thermique ; et c) une puissance maximale pouvant être injectée ou absorbée par le au moins un moyen de stockage est supérieure ou égale à la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la puissance consommée est 25 supérieure ou égale à la somme des puissances renouvelables et de la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique : Pconsommée (t) - Prenouvelable(t) PMBF, et l'étape de pilotage comprend que la différence entre P - consommée (t) et Prenouvelable(t) peut être injectée par l'au moins une centrale thermique et/ou l'au moins un moyen de stockage de sorte que : 15 Pconsommée (t) Prenouvelable (t) Pstockage(t) Pthermique(t) O. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la puissance consommée est inférieure à la somme des puissances renouvelables et de la puissance minimale de bon fonctionnement de l'au moins une centrale thermique et la puissance de stockage est supérieure à la puissance minimale de bon fonctionnement : Pconsommée (t) Prenouvelable(t) P - - MBF alors le procédé comprend une étape d'arrêt de ladite au moins une centrale thermique et la puissance consommée et égale à la puissance renouvelable et la puissance de stockage : Pconsommée (t)= Prenouvelable(t) Pstockage(t) Si Pstockage(t) 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, la centrale thermique 15 fonctionnant, la puissance consommée est inférieure à une puissance renouvelable maximale : Pconsommée (t)-PrMeAnXouvelable(t) 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une centrale thermique est à l'arrêt, une différence entre la puissance consommée et la puissance 16 maximale renouvelable est comprise entre une puissance maximale en charge stockagecharge(t) et une puissance maximale en décharge P.Y! bLoA DMAX ckagedécharge(t) du ou des moyen(s) de stockage : DMAXpM ( AX A pMAX stockagecharge(t) consommée (t) renouvelable^') stockagedécharge où la puissance maximale en charge PeolUagecharge(t) est la puissance maximale 5 courante pouvant être absorbée par le ou les moyen(s) de stockage et la puissance maximale en - décharge (t) est la puissance maximale courante - ,imAckagedécharge pouvant être injectée par le ou les moyen(s) de stockage, alors, tant que l'énergie stockée dans le ou les moyen(s) de stockage est supérieure à une valeur seuil donnée, notée Eseuu, le procédé comprend une étape d'ajustement de la puissance 10 de stockage afin de maintenir l'équilibre offre-demande. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'énergie seuil tient compte d'une durée de démarrage de ladite au moins une centrale thermique. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel, dès que l'énergie de stockage est égale à l'énergie seuil, le procédé comprend une étape d'allumage 15 de ladite au moins une centrale thermique. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une partie de la production d'énergie renouvelable ne peut pas être absorbée par ledit au moins un moyen de stockage (5) pour maintenir l'équilibre offre-demande, c'est-à-dire que : Pconsommée (t) pMAX renouvelable(t) 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de régulation de la fréquence du micro-réseau par ledit au moins un moyen de stockage et/ou une étape de régulation de la tension du micro-réseau par ledit au moins un moyen de stockage et/ou une étape où ledit au moins un moyen de stockage fournit une puissance de court-circuit. (t), 17 10. Programme informatique comprenant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, lorsque ce programme est exécuté par un processeur. 11. Micro-réseau pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des 5 revendications 1 à 9, le micro-réseau comprenant un ensemble de sources électriques configurées pour injecter une puissance électrique dite puissance injectée destinée à alimenter électriquement au moins un équipement électrique, ledit au moins un équipement électrique consommant une puissance électrique dite puissance consommée, l'ensemble de sources comprenant au moins une source 10 d'énergie renouvelable, une centrale thermique et un moyen de stockage d'énergie électrique, ladite au moins une source d'énergie renouvelable étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance renouvelable, la centrale thermique étant configurée pour injecter une puissance électrique dite puissance thermique et le moyen de stockage étant configuré pour injecter/absorber une puissance 15 électrique dite puissance de stockage, le moyen de stockage étant dimensionné pour injecter/absorber une puissance (en valeur absolue) supérieure à la puissance de bon fonctionnement de la centrale thermique. 12. Micro-réseau selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un moyen de stockage est configuré pour assurer un service de régulation de la 20 fréquence du micro-réseau (1) et/ou de régulation de la tension du micro-réseau (1) et/ou pour injecter une puissance de court-circuit de protection du micro-réseau (1).