Brevet FR3090227A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Système de production et de distribution d'énergie, réparti, mutualisé et opérable Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine des systèmes de production et de dis- tribution d'énergie intelligents et plus particulièrement ceux dédiés à l'offre de services utilisant l'électricité pour des usagers, notamment dans des zones non desservies ou mal desservies par des réseaux d'énergie centralisés. Technique antérieure [0002] La distribution d'énergie électrique est typiquement organisée dans les pays dé- veloppés autour de grosses unités de production d'énergie électrique et d'un réseau interconnectant ces unités de production d'énergie électrique aux domiciles des usagers ou à des usages collectifs. Les grosses unités de production d'énergie élecnique, ou du moins la plupart d'entre elles, sont pilotables, c'est-à-dire qu'il est possible d'adapter la quantité d'énergie produite à la demande. Cette adaptation est faite en temps réel pour un territoire de grande taille, typiquement à l'échelle d'un pays ou d'un continent. De tels systèmes comprennent généralement que peu de stockage d'énergie, par exemple le réseau électrique Français a environ 7 GW x 24 h de capacité de stockage essentiellement en stations de transfert d'énergie par pompage (STEP) par rapport à la capacité du réseau d'environ 100 GW et 550 TWh de production annuelle. [0003] Historiquement, la centralisation des réseaux a amené à définir des interfaces unifiées de tension et de fréquence distribuée telle que le 230VAC par phase et 50 Hz en Europe ou triphasé 400VAC ou en haute tension telle que 20000 V pour plus de distance ou de puissance. Dans ces grands réseaux, l'usage de courant alternatif très basse fréquence n'est pas dicté que par les appareils consommateurs mais par l'usage de générateurs tournants et de transformateurs basse fréquence à tôle feuilletées en acier. La puissance transportée par les lignes et abaissées par les transformateurs doit ensuite être distribuée aux points de livraisons finaux. En triphasé, il faut en plus équilibrer la consommation par phase des usagers alimentés en monophasés aussi bien pour le réseau que pour les générateurs. Un tel réseau est durable et très normalisé mais la complexité de conception et de gestion est très élevée et n'est amortissable économiquement que sur le très long terme. De plus ces réseaux centralisés ne sont pas bien adaptés à la gestion des énergies renouvelables qui sont aléatoires. [0004] De vastes zones géographiques n'ont toutefois pas accès à un tel réseau de dis- tribution d'énergie électrique à sources centralisées. Dans ces zones, l'accès à l'énergie électrique peut être totalement manquant. L'accès peut. également être organisé autour 2 d'unités locales telles que des générateurs à combustible qui permettent de produire un peu d'énergie à la demande pour alimenter un ou quelques utilisateurs soit directement soit en rechargeant des batteries fixes ou portables. D'autres moyens de production domestique ont été développés, par exemple sur la base d'énergie renouvelable telle que le solaire photovoltaïque ou l'énergie éolienne. Ces systèmes domestiques comprennent typiquement une unité de production électrique, par exemple un ou plusieurs panneaux photovoltaïques ou une éolienne associés à un moyen de stockage d'énergie électrique, par exemple une batterie. Un tel système domestique permet d'alimenter typiquement un foyer. [0005] Par rapport aux réseaux centralisés historiques, les petits systèmes domestiques n'ont pas la contrainte de l'interface unique de tension et fréquence telle que 230VAC et 50 Hz en Europe. Les tensions d'usage sont très basses et normalisées de 5 à 48 V nominal. Elles sont en courant continu pour de plus en plus d'appareils de faible puissance tels que, par exemple, les éclairage LED, les technologies de l'information et de la communication, la ventilation, le froid domestique. [0006] La conversion du courant continu vers 230VAC suivi d'adaptateurs AC/DC est alors inutile ce qui réduit fortement les pertes de rendement et les consommations inutiles à vide qui sont loin d'être négligeables, par exemple le rendement de 90 % et les pertes à vide de plus de 100 Wh/jour d'un onduleur, et également la perte de 5 à 20 Wh/jour par adaptateur secteur AC/5 ou 12VDC qui reste branché. [0007] Le revers de la suppression de standard de distribution d'électricité est que chaque système domestique possède ses propres caractéristiques de production (notamment puissance, durée de fonctionnement, tensions) et de stockage (notamment capacité en énergie) qui ne peuvent pas évoluer facilement. Les unités de stockage, typiquement des batteries, possèdent des caractéristiques telles que profondeur de décharge limite, plage de température, puissance ne pouvant être dépassées sans nuire à la capacité et à la durée de vie du composant. [0008] Des systèmes de distribution locaux centralisés existent également. Ces systèmes se distinguent des systèmes domestiques par la puissance de l'unité de production électrique plus importante et un réseau de distribution avec supervision, exploitation/ maintenance. Ils reprennent en général certaines des caractéristiques des systèmes centralisés telles qu'une distribution en 50 Hz monophasée ou triphasée, mais sont limités à l'alimentation d'un village ou d'un quartier. L'unité de stockage électrique est également dimensionnée à l'échelle de l'unité de production électrique. Eventuellement, l'unité de production électrique peut être hybride. Par exemple un groupe électrogène peut compléter la production en cas de manque de soleil ou en cas de pic de la demande pour une unité de production photovoltaïque ou de manque de vent pour une unité de production éolienne. La mutualisation de la production électrique pour un 3 ensemble d'usagers du village ou du quartier permet de limiter le surdimensionnement du système en comparaison à un système domestique ou aussi à un système centralisé nécessairement prédéfini sur le très long terme. [0009] Par contre, une panne au sein du système peut pénaliser l'ensemble ou un groupe d'usagers connectés. La puissance maximale du système est généralement décidée à la construction du système et est difficile à faire évoluer rapidement ensuite. Comme le réseau est en général en courant alternatif il nécessite la synchronisation de phase entre les générateurs AC tels que les groupes électrogènes ou les éoliennes qu'on voudrait ajouter. L'amplitude et la forme de la tension sinusoïdale doit également être la même. Une solution spécifique aux petits réseaux locaux centralisés est appliquée pour éviter cette synchronisation au niveau des sources. Il s'agit de convertir leur sortie en courant continu puis reconvertir en alternatif synchronisé par des onduleurs électroniques, car la synchronisation est plus simple pour l'évolution et l'exploitation, mais elle crée plus de pertes et réduit la fiabilité du fait de la complexité. De plus si la puissance et la distance des usagers dépasse certains seuils, des changements de tensions de tension décrits dans les grands réseaux centralisés tels que passer de 230VAC à 6000VAC pour optimiser les pertes et la taille des lignes de transport vers des groupes d'usagers. Il est donc nécessaire de sur dimensionner le système en fonction de l'évolution prévisible des besoins des usagers desservis. Ces systèmes sont sujets à des pertes au niveau de la production centralisée et dans les lignes de distribution entre le système centralisé et les différents usagers desservis. [0010] 11 est également proposé des réseaux d'échange d'énergie en courant continu entre les batteries de systèmes domestiques en autoconsommation d'énergie solaire. Le but est de mutualiser les éléments du système d'énergie d'un groupe d'utilisateurs mais en évitant les contraintes de synchronisation via le réseau AC existant. De plus, les échanges d'énergie peuvent être valorisés économiquement. Mais à ce jour, le mode d'échange d'énergie en DC a encore des inconvénients. Par exemple un convertisseur bidirectionnel est ajouté pour l'échange entre la ligne DC et la batterie, elle-même connectée au chargeur solaire ou hybride avec le secteur AC. Le convertisseur bidirectionnel doit alors nécessairement travailler en collaboration avec le régulateur pour ne pas perturber la gestion de charge et décharge, sinon l'autonomie de la batterie et la durée de vie de celle-ci seront réduites. Or cette collaboration convertisseur/régulateur peut s'avérer difficile à stabiliser car par exemple, un tout petit changement de tension provoque de grande variation de courant, vu l'impédance très faible de la batterie. De plus les protocoles d'échanges sont propriétaires. Ces deux aspects risquent de limiter fortement l'ouverture de la solution à l'évolution des composants. Et pour finir, la solution à convertisseur bidirectionnel n'est pas optimale car l'énergie solaire injectée sur le réseau DC passe par le régulateur solaire et subit donc des pertes au lieu d'être prélevée directement depuis les panneaux solaires. [0011] Ainsi les solutions locales mutualisées en DC actuelles résolvent certaines des dif- ficultés des réseaux AC à sources plus ou moins centralisées mais ne permettent pas encore de garantir un service résilient dc qualité et respectant l'économie circulaire (simplicité de réparation, réutilisation pour évolution ou seconde vie, recyclage...). [0012] Une bonne solution DC mutualisée localement devrait garantir d'augmenter les per- formances et la qualité de service pour chaque usager tout en optimisant les moyens consacrés par le groupe d'utilisateurs à cette fin. Exposé de l'invention [0013] La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités en proposant un système de production et dc distribution d'énergie électrique basé sur un réseau d'éléments dc production stockage d'énergie interconnectai-fies gérés de manière répartie. [0014] L'invention concerne un élément de production d'énergie caractérisé en ce qu'il comprend : - une unité de distribution d'énergie permettant de distribuer dc l'énergie à au moins un usager ; - une unité d'échange d'énergie comprenant des moyens d'échange d'énergie avec l'extérieur de l'élément de production d'énergie ; - une unité de régulation connectée à l'unité de distribution d'énergie et à l'unité d'échange d'énergie permettant dc gérer les échanges d'énergie entre l'unité de distribution d'énergie et l'unité d'échange d'énergie ; et - un gestionnaire permettant de contrôler l'unité dc distribution d'énergie, l'unité d'échange d'énergie et l'unité de régulation, le gestionnaire disposant d'une interface de communication pour la connexion à un réseau de communication de données extérieur à l'élément dc production d'énergie. [0015[ Selon un mode particulier de réalisation, il comprend en outre une unité de gé- nération d'énergie connectée et contrôlée par l'unité dc régulation [0016] Selon un mode particulier de réalisation, il comprend en outre une unité de stockage d'énergie connectée et contrôlée par l'unité de régulation. [0017] Selon un mode particulier de réalisation, les moyens d'échange d'énergie sont constitués par au moins une interface d'entrée d'énergie et/ou par une interface de sortie d'énergie. [0018] Selon un mode particulier de réalisation, le gestionnaire est connecté aux usagers desservis par l'élément de production d'énergie. [0019] Selon un mode particulier de réalisation, l'unité de distribution d'énergie comprend des moyens de comptage de la consommation de chacun des usagers desservis. [0020] Selon un mode particulier de réalisation, le gestionnaire comprend des moyens de surveiller les usages des utilisateurs, le niveau de production de l'unité de production d'énergie et l'état de charge de l'unité de stockage et toutes les informations permettant de connaitre l'état du système. [0021] Selon un mode particulier de réalisation, le gestionnaire comprend des moyens de d'anticiper les besoins des usagers et le vieillissement des composants. [0022] Selon un mode particulier de réalisation, le gestionnaire comprend des moyens de dé- clencher des alertes lors des disfonctionnements et/ou des dépassements de capacité et/ ou pour les utilisations anormales [0023] L'invention concerne également une cellule de production d'énergie comprenant : - une pluralité d'éléments de production d'énergie selon l'invention ; - un noeud d'échange d'énergie auquel sont connectés les moyens d'échange d'énergie des éléments de production d'énergie ; et - un réseau de communication de données auquel sont connectés les interfaces dc communication des éléments de production d'énergie ; et - un méta-gestionnaire des échanges d'énergie entre les éléments de production d'énergie de la cellule. [0024] Selon un mode particulier de réalisation, le méta-gestionnaire comprend des moyens de surveillance du bon fonctionnement des équipements de la cellule. [0025] Selon un mode particulier de réalisation, le méta-gestionnaire comprend des moyens d'optimiser les charges d'investissement et d'exploitation des équipements de la cellule. [0026] Selon un mode particulier de réalisation, le méta-gestionnaire comprend des moyens de détection des fuites d'énergie. [0027] L'invention concerne également un réseau de distribution d'énergie comprenant : - une pluralité de cellules de production d'énergie selon l'invention ; - des connexions point à point entre au moins certaines des cellules de production d'énergie permettant l'interconnexion de l'ensemble des cellules de production d'énergie, ces connexions permettant des échanges d'énergie entre le noeuds d'échange d'énergie des cellules de production d'énergie et la communication de données entre les moyens de contrôle des cellules d'énergie ; et - des moyens de contrôle des échanges d'énergie entre cellules. [0028] Selon un mode particulier de réalisation, les connexions entre deux cellules com- prennent : - deux interfaces d'échange d'énergie connectées chacune au noeud d'échange d'énergie de chacune des cellules ; et - une ligne de transport d'énergie entre les deux interfaces. 6 Brève description des dessins [0029] [fig.11 La figure 1 illustre l'architecture d'un élément de production (l'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention ; [0030] [fig.21 La figure 2 illustre l'architecture d'une cellule de production d'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention ; [0031] [fig.31 La figure 3 illustre l'architecture d'un réseau de cellules de production (l'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention. Description détaillée [0032] Le système de production d'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention est basé sur des éléments de production d'énergie pouvant être interconnectés (EPI). Ces éléments de production d'énergie EPI sont typiquement dotés d'une unité de génération (l'énergie (UGEN), pouvant utiliser une source primaire d'énergie renouvelable et d'une unité de stockage d'énergie électrique (USTO), et enfin d'une unité de régulation (UREG) ayant fonction de régulateur de charge et de contrôleur des flux (l'énergie au sein de l'élément de production d'énergie EPI. [0033] L'élément de production d'énergie EPI comprend également une unité de distribution d'énergie (UDE) aux usagés. Cette unité de distribution (l'énergie UDE est connectée à l'unité de régulation UREG qui lui envoie de l'énergie à destination d'un ou plusieurs usagés connectés à l'élément de production d'énergie EPI. 100341 Les éléments de production d'énergie EPI disposent en sus d'une unité d'échange d'énergie (UE) permettant à l'unité de production d'énergie EPI d'échanger de l'énergie avec d'autres unité de production d'énergie EPI interconnectés. Cette unité d'échange d'énergie UE comprend comprend typiquement une interface d'entrée d'énergie lin et/ou une interface de sortie d'énergie bout permettant d'émettre et/ou de recevoir de l'énergie à destination ou depuis des éléments de production d'énergie EPI interconnectés. 100351 Les éléments de production d'énergie EPI disposent également d'un gestionnaire local (LGES) connecté à un réseau de communication de données (REPI) partagé entre les différents éléments de production d'énergie EPI interconnectés électriquement. Ce gestionnaire LGES permet de gérer les échanges d'énergie entre les éléments de production d'énergie EPI. Le gestionnaire LGES est également en charge de la surveillance des différentes unités composant l'élément de production d'énergie EPI. Cette surveillance consiste à collecter auprès de ces unités un ensemble de données relatives au fonctionnement et/ou à l'état de vieillissement et/ou à l'usage de chacune 7 des unités. [0036] Dans certains modes de réalisation de l'élément de production d'énergie EPI, certaines unités, typiquement l'unité de génération d'énergie UGEN et/ou l'unité de stockage d'énergie USTO peuvent être absentes de l'unité de production d'énergie EPI. Dans ce cas, la génération d'énergie et/ou le stockage sont assurés par d'autres éléments de production d'énergie EPI connectés. [0037] Un ensemble d'éléments de production d'énergie EPI ainsi interconnectés compose une cellule de production d'énergie (ICELL). Une cellule dispose d'un méta-gestionnaire MGES pour la gestion fine de la cellule. Les cellules peuvent être interconnectées par des liaisons de type point à point qui permettent l'échange d'énergie, et la communication entre les méta-gestionnaires MGES. Un réseau de cellules interconnectées ICELL compose le système de production d'énergie. [0038] Cette solution permet de construire un système de distribution d'énergie de manière progressive pour s'adapter aux besoins et aux capacités de financements des investisseurs et à la réalité du déploiement géographique des premiers clients. Les éléments de productions électriques EPI peuvent être installés à la demande et localement connectés pour créer des cellules ICELL. Ensuite, lorsque les cellules ont atteint une certaine taille, il est possible de les interconnecter deux à deux progressivement pour constituer le réseau de distribution d'énergie. [0039] L'interconnexion des éléments de production d'énergie EPI sous le contrôle des ges- tionnaires de cellule LUES et du méta-gestionnaire MGES, permet de mettre en place des politiques de gestion globale fine des divers éléments. Il est ainsi possible de mutualiser les différentes unités de génération d'énergie UGEN de façon à tirer le meilleur parti des différentes technologies utilisées par ces unités. Par exemple, si l'on considère des éléments de génération d'énergie UGEN solaire et d'autres éoliens, il sera possible d'alimenter les différents éléments de production d'énergie EPI et donc leurs usagers, que le temps soit ensoleillé ou venteux. [0040] Cette interconnexion des éléments de production d'énergie EPI peimet également la mutualisation des unités de stockage d'énergie USTO en fonction des consommations des différents usagers. Un usager avec des pics de consommation d'énergie pourra être alimenté en énergie à partir des unités de stockage d'énergie USTO de l'ensemble des éléments de production d'énergie EPI. En effet, le système permet de transférer de l'énergie d'un élément de production EPI à un autre sous le contrôle des gestionnaires LUES et/ou MGES. [0041] Les différentes unités de stockage d'énergie USTO, typiquement des batteries pouvant être basées sur différentes technologies, comme la technologie lithium-ion, plomb-acide ou autres, disposent chacune de caractéristiques propres, comme par exemple la profondeur de décharge à ne pas dépasser, qui influent sur leur 8 vieillissement. Une politique de gestion globale par les gestionnaires LGES et/ou les méta-gestionnaires MUES permet de solliciter chaque unité de stockage d'énergie USTO en tenant compte de ses caractéristiques propres de façon à homogénéiser le vieillissement des unités de stockage d'énergie USTO ou à exploiter au maximum une unité de stockage d'énergie USTO amenée à être changée à court terme par exemple. [0042] Le système proposé permet donc d'offrir un système de distribution d'électricité pouvant être déployé de manière graduelle et souple et permettant de gérer le niveau de service observé par les usagers, le vieillissement de chaque élément de l'infrastructure lié à l'usage, les conditions extérieures et l'hétérogénéité des équipements. [0043] La figure 1 illustre l'architecture d'un élément de production d'énergie EPI selon un exemple l'invention. [0044] Sur la figure 1 et les suivantes, les flèches épaisses à trois traits représentent les connexions électriques permettant les transferts d'énergie, tandis que les flèches simples représentent des connexions de données dédiées au contrôle. [0045] Un élément de production d'énergie EPI 100 comporte une unité génération d'énergie UGEN 101. Cette unité de génération d'énergie UGEN peut être constituée d'un ou plusieurs composants de production d'énergie. Par exemple, l'unité de génération d'énergie UGEN peut être composée d'un ou plusieurs panneaux photovoltaïques. Elle peut également être composée d'une ou plusieurs éoliennes, ou encore d'une micro turbine hydraulique ou de tout moyen même hybride de produire de l'énergie. [0046] L'élément de production d'énergie EPI peut comprendre aussi une unité de stockage d'énergie USTO 102. Cette unité de stockage d'énergie est composée d'un ou plusieurs composants de stockage. Par exemple, une batterie au lithium comprend un ensemble d'éléments électrochimiques. L'unité de stockage d'énergie USTO peut également comprendre tout autre type de batterie, au plomb, ou à base de nickel ou autre. D'autres moyens de stockage de l'énergie sous différente forme peuvent être utilisés, comme un volant d'inertie, un réservoir d'air comprimé ou un stockage d'eau pompée en hauteur ou toute autre technologie en association avec un convertisseur de décharge vers une autre forme comme l'électricité, par exemple une génératrice, un moteur, une turbine etc. [0047] Certains de ces types de composants, tant en production qu'en stockage, peuvent ne pas nécessiter de gestion individuelle comme, par exemple, les panneaux solaires ou les batteries au plomb. D'autres types de composants, comme par exemple les batteries au lithium, sont constitués d'un ensemble d'éléments électrochimiques devant être gérés finement par un dispositif de gestion appelé système de gestion de batterie ou BMS pour `Batten Management System' en anglais. [0048] L'élément de production d'énergie comprend également une unité de régulation 9 UREG 103 dédiée à la régulation qui gère la charge et la décharge de l'unité de stockage d'énergie. Cette unité de régulation 103 permet aussi de recevoir l'énergie produite par l'unité de génération d'énergie UGEN 101 et de fournir l'énergie vers une unité de distribution d'énergie UDE 112 aux usagers 107 à 109 (U1 à Un) connectés à l'élément de production d'énergie EPI. L'unité de régulation UREG 103 permet aussi le transfert d'énergie vers et depuis l'unité de stockage d'énergie USTO 102. C'est donc cette unité de régulation UREG 103 qui contrôle la tension et le courant pour la charge, la décharge de la batterie ainsi que l'utilisation de l'énergie par les usagers consommateurs d'énergie via l'unité de distribution d'énergie UDE 112. [0049] Dans un mode de réalisation de l'invention, l'unité de distribution d'énergie UDE comporte des moyens de comptage de l'énergie distribuée à chacun des usagers desservis. Ainsi, le contrôle et la facturation des consommations des usagers peut être gérée par le système sans nécessiter l'installation de compteurs au domicile des usagers. [0050] L'élément de production d'énergie EPI comprend en outre une ou plusieurs in- terfaces lui permettant l'échange d'énergie avec l'extérieur via l'unité d'échange UE 111. Dans l'exemple de réalisation de l'invention, cette unité comprend deux interfaces monodirectionnelles. Une interface d'entrée d'énergie lin 104 permet de recevoir de l'énergie dans l'unité de production d'énergie EPI depuis l'extérieur commandé par le gestionnaire LUES et/ou le méta-gestionnaire MUES. Cette énergie peut alors, via l'unité de régulation UREG 103, être distribuée aux usagers consommateurs 107 à 109 ou bien être stockée dans l'unité de stockage d'énergie USTO 102. Une interface de sortie d'énergie Tout 105 permet de transmettre de l'énergie en provenance de l'élément de production d'énergie EPI vers l'extérieur sous la commande du gestionnaire LUES et/ou du méta-gestionnaire MUES. Cette énergie peut provenir directement de l'unité de génération d'énergie UGEN 101 ou alors de l'unité de stockage d'énergie USTO 102. Cette unité d'échange d'énergie UE peut comprendre une fonction de conversion de tension si nécessaire. Elle permet d'échanger de l'énergie entre unités de production d'énergie EPI via une ou plusieurs lignes auxquelles elles sont connectées via un couplage de ligne en entrée des interfaces Iin ou en sortie des interfaces bout existante pour éviter de court-circuiter les lignes entre elles. Deux cas typiques seraient l'ajout d'une unité de génération d'énergie UGEN complémentaire ou d'une unité de stockage d'énergie USTO complémentaire connectés seulement à certains des éléments de production d'énergie EPI d'une cellule. Ainsi les éléments de production d'énergie EPI s'entraideraient par échange entre groupes sélectionnés, par exemple en utilisant plusieurs bus dédiés, et l'installation pourrait se faire sans modifier le bus initial déjà installé. [0051] Une seule interface d'échange d'énergie bidirectionnelle peut également être utilisée en lieu et place des deux interfaces nionodirectionnelles. [0052] Les différentes unités de l'élément de production d'énergie EPI sont contrôlés, c'est-à-dire observés et pilotés, par un gestionnaire LUES 106. Ce gestionnaire LUES 106 comporte au moins des moyens de contrôle, comprenant des moyens d'observation et de pilotage, des interfaces d'échange d'énergie lin et Tout de l'unité d'échange UE 111. Cc gestionnaire LUES est composé d'un ensemble de modules logiciels pouvant échanger données et commandes de contrôle avec les composants de l'élément de production d'énergie EPI. Ces modules logiciels sont typiquement exécutés sur un processeur, par exemple un microcontrôlcur intégré à l'élément de production d'énergie. Toutefois, d'autres implémentations sont possibles. Par exemple, tout ou partie des modules logiciels réalisant la gestion de l'élément peuvent être déportés sur un dispositif de traitement de l'information distant connecté à l'élément de production d'énergie EPI par un réseau de communication de données. [0053] Le gestionnaire local LUES 106 est connecté, typiquement par un réseau de commu- nication de données à l'unité de régulation UREG 103 pour le pilotage et le contrôle des échanges d'énergie entre l'unité de production d'énergie UGEN 101, l'unité de stockage d'énergie USTO 102 ainsi qu'à l'unité de distribution d'énergie UDE 112 vers les usagers consommateurs 107 à 109 et à l'unité d'échange d'énergie UE 111. De cette façon, le gestionnaire LUES 106 peut surveiller les consommations des utilisateurs, le niveau de production de l'unité de génération d'énergie UGEN 101, l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie (SoC State of Charge en anglais) ainsi que les échanges d'énergie entre l'élément de production d'énergie EPI et l'extérieur et toutes données permettant d'observer et de piloter l'ensemble des unités. Il est également possible de le faire sans communication par des capteurs tels que shunt de mesure de courant, diviseur de tension, compteur à impulsion, etc. Ces informations peuvent être stockées pour permettre, via par exemple des calculs statistiques, d'anticiper les consommations des usagers. El est également possible au gestionnaire LUES d'émettre des alertes en cas de dysfonctionnement ou de dépassement de capacité ou autres. Le gestionnaire LUES peut également commander les convertisseurs d'échange de flux d'énergie au sein de l'unité d'échange d'énergie UE 111. [0054] Le gestionnaire LUES 106 dispose également d'une interface 110 (ICOM) vers un réseau de communication de données externe. Cette interface ICOM permet la communication avec les gestionnaires LUES d'autres éléments de production d'énergie EPI du réseau à travers le méta-gestionnaire MUES sauf en cas de coupure de la liaison entre le méta-gestionnaire MUES et les gestionnaires LUES et potentiellement vers d'éventuels services distants. [0055] Les éléments de production d'énergie EPI offrent donc des similarités avec les systèmes domestiques mais se distinguent parce qu'ils sont dotés de capacité 11 d'échange d'énergie avec l'extérieur, typiquement avec d'autres éléments de production d'énergie EPI. Ils sont en outre dotés de capacités de communication leur permettant d'échanger des données et des commandes entre eux et avec d'éventuels services distants sur le même réseau ou par des réseaux différents. Ils sont finalement dotés de fonctions de gestions typiquement implémentées sur le gestionnaire LUES permettant l'observation et le pilotage des capacités de l'élément de production d'énergie EPI et la coopération de cet élément de production d'énergie EPI avec d'autres en s'intégrant dans une politique de gestion au niveau d'un réseau de distribution complet. [0056] Dans certains modes de réalisation, certains éléments de production d'énergie EPI peuvent ne pas comprendre d'unité de génération d'énergie UGEN et/ou ne pas comprendre d'unité de stockage d'énergie USTO. Ces éléments de production d'énergie EPI utilisent alors la ou les unités de génération d'énergie UGEN et/ou les unités de stockage d'énergie USTO d'autres éléments de production d'énergie EPI auxquels ils sont connectés et avec lesquels ils échangent de l'énergie vie l'unité d'échange d'énergie UE. [0057] La figure 2 illustre l'architecture d'une cellule ICELL de production d'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention. [0058] Une cellule de production d'énergie 200 comprend un ensemble interconnecté d'éléments de production d'énergie EPI 201 à 203. Une cellule vise à couvrir les besoins d'un ten-itoire réduit, typiquement un village ou un quartier. [0059] Un noeud d'échange d'énergie NE 206 au sein de la cellule permet les échanges d'énergie entre les différents éléments de production d'énergie EPI de la cellule. Ce noeud d'échange d'énergie NE est connecté aux interfaces d'échange d'énergie, entrée et sortie lin et Tout, de chaque élément de production d'énergie EPI de la cellule. Le noeud d'échange d'énergie NE est composé d'une ou de plusieurs lignes électriques. [0060] Un réseau de communication de données 205 permet la communication entre les différents gestionnaires LUES via les interfaces de communication 110 ICOM travers le méta-gestionnaire MUES sauf en cas de coupure de la liaison entre le méta-gestionnaire MUES et les gestionnaires LUES des éléments de production d'énergie EPI de la cellule. Ce réseau de communication de données 205 permet également la communication des gestionnaires LUES des éléments de production d'énergie EPI avec un méta-gestionnaire MUES 204 en charge de la gestion de la cellule ou de plusieurs cellules ICELL. Ce réseau de communication de données peut utiliser des technologies filaires ou sans fils, être unique ou hétérogène. Il s'agit typiquement d'un réseau de type Internet qui permet l'échange de données entre les différents équipements connectés. Il peut aussi s'agir d'une modulation sur la ligne d'échange d'énergie en courant continu alors que l'échange pour les services distants se fait par 12 réseau mobile par exemple. [0061] Le méta-gestionnaire MUES 204 représente un ensemble de modules logiciels en charge de la gestion de la cellule ICELL ou de plusieurs cellules de manière similaire au gestionnaire LUES en charge de la gestion de son élément de production d'énergie EPI. Selon les modes de réalisation de l'invention, le méta-gestionnaire peut être implémenté sous la forme d'un dispositif de traitement de l'information dédié au sein de la cellule qui permet la mise en oeuvre des différents modules logiciels composant le méta-gestionnaire. Dans un autre mode de réalisation, le méta-gestionnaire MUES est implémenté de manière répartie sur différents gestionnaires LUES au sein des éléments de production génération d'énergie EPI. Dans un autre mode de réalisation, le méta-gestionnaire MUES est implémenté sous la forme d'un service distant fonctionnant sur un serveur accessible par les différents gestionnaires LUES des éléments de production d'énergie via le réseau de communication 205. [0062] Le méta-gestionnaire MUES (204) permet au moins d'observer et de commander les échanges d'énergie entre les éléments de production d'énergie EPI de la cellule ICELL en observant et commandant l'unité d'échanges d'énergie UE 111. [0063] Le méta-gestionnaire MUES peut comporter un module logiciel chargé de l'apprentissage des usages constatés faits par les différents usagers consommateurs desservis par les éléments de production d'énergie de la cellule ainsi qu'un module d'apprentissage du vieillissement constaté des différents composants des éléments de production d'énergie EPI. Le méta gestionnaire peut générer et transmettre les algorithmes de gestion et leurs configurations aux LUES et UREG et toutes les autres unités configurables ainsi que les alarmes associées et leur traitement [0064] Le méta-gestionnaire MUES peut également mettre en oeuvre un module logiciel chargé de délivrer des commandes de modulation des usages qui permet, sous certaines conditions, au gestionnaire LUES de limiter la distribution d'énergie à certains usagers consommateurs. Par exemple, lorsque l'énergie disponible au sein de la cellule descend sous un seuil prédéterminé, la consommation des usagers les plus gros consommateurs peut être limitée, typiquement par le gestionnaire LUES, de façon à préserver le service pour une majorité d'usagers. Tout type de politique de distribution voulue par l'opérateur en charge du réseau de distribution peut ainsi être implémenté par le méta-gestionnaire MUES et appliqué par les gestionnaires LUES en pilotant l'unité de distribution d'énergie UDE 112, par exemple en valeur de courant maximal autorisée sur une ligne vers un utilisateur. [0065] Le méta-gestionnaire MUES peut également mettre en oeuvre un module logiciel chargé de générer et de maintenir un état des différents équipements de la cellule. En particulier, il est possible de surveiller le bon fonctionnement, le taux de panne, le degré de vieillissement, le coût de maintenance ou autres de chaque équipement. 13 [0066] Le méta-gestionnaire MGES peut également mettre en oeuvre un module logiciel chargé de l'optimisation des charges d'investissement et d'exploitation du réseau en fonction de l'état des équipements et des usages. Ce module logiciel peut être implémenté par un classique moteur d'optimisation à multi-variables. Cette optimisation peut permettre de générer des limitations d'usage à appliquer aux usagers de façon à optimiser les coûts des cellules ICELL. [0067] Le méta-gestionnaire MGES peut également mettre en oeuvre un module logiciel chargé de fournir aux gestionnaires LUES des ordres ou des règles d'échanges d'énergie entre les différents éléments de production d'énergie EPI, par exemple, de façon à assurer la qualité de service. La qualité de service se traduit par le fait d'assurer que l'énergie demandée par les usagers est disponible à tout instant au sein des éléments de production d'énergie EPI desservant les usagers consommateurs en ayant l'usage. Ces échanges d'énergie peuvent être basés sur les apprentissages des consommations des usagers qui permettent d'anticiper les consommations. [0068] La gestion des échanges d'énergie entre les différents éléments peut également tenir compte d'un objectif d'homogénéisation du vieillissement des équipements ou à l'opposé de faire porter tous les efforts sur un équipement (une batterie par exemple) qui a vieilli prématurément et que l'on prévoit de changer à court terme. Ainsi le méta gestionnaire permet de mettre en oeuvre toute politique de gestion de ses équipements en fonction de choix stratégique et d'information dynamique sur l'état du système. En effet les équipements, en particulier les batteries, ont un vieillissement lié à leur usage. Cet usage doit respecter des règles propres à chaque technologie, comme de ne pas dépasser un seuil de profondeur de décharge. Le méta-gestionnaire MUES peut prendre en compte les règles propres à chaque équipement et ajuster dans les gestionnaires LUES les paramètres ou les règles de distribution de l'énergie au sein des équipements de façon à solliciter ces équipements conformément à ces règles afin d'optimiser la durée de vie du système. [0069] Le méta-gestionnaire permet donc de maximiser l'usage de l'énergie produite tout en minimisant le vieillissement et donc la détérioration des équipements dans un environnement hétérogène où chaque élément de production d'énergie peut être basé sur des technologies tant de production d'énergie que de stockage d'énergie diverses. [0070] Le méta-gestionnaire permet également, par l'exploitation des données recueillies sur les divers équipements, de faire de la maintenance préventive de ces équipements. Il est également de ce fait un outil d'aide à l'ingénierie et à l'exploitation du réseau. [0071] Le méta-gestionnaire peut également gérer la sécurité du réseau en permettant, par exemple, de détecter des fuites d'énergie pouvant signifier un vol d'énergie ou une fraude. Lorsqu'une anomalie est détectée, une alerte peut être déclenchée en vue d'une action correctrice. 14 [0072] Dans certains modes de réalisation de l'invention, une cellule ICELL peut également comprendre des éléments autres que ceux décrits dans le cadre de l'invention connectés à des éléments de production d'énergie EPI selon l'invention. Par exemple, il est possible de renforcer un réseau d'éléments de production d'énergie EPI en connectant en certains points des éléments ne contenant que l'unité d'échange d'énergie UE, l'unité de régulation UREG et le gestionnaire LGES niais dépourvu d'unité de distribution d'énergie UDE. D'une manière générale, une cellule comprend un ensemble d'éléments de production d'énergie EPI et tout élément complémentaire nécessaire à son bon fonctionnement et/ou permettant son optimisation. [0073] La figure 3 illustre l'architecture d'un réseau de cellules de production d'énergie selon un exemple de réalisation de l'invention. [0074] La cellule ICELL vise typiquement l'interconnexion locale d'un ensemble d'éléments de production d'énergie EPI relativement proches géographiquement. Les pertes en ligne ducs aux échanges entre éléments restent donc limitées. Si l'on souhaite interconnecter différentes cellules Cl à Cn, ces dernières risquent fort d'être plus éloignées rendant les pertes en ligne plus conséquentes. Une interconnexion d'un ensemble de cellules à une même ligne d'échange d'énergie comme décrit au sein d'une cellule n'est pas une solution optimale sur des distances plus longues. Une solution est alors une interconnexion progressive point à point des différentes cellules pour construire le réseau de distribution d'énergie. Comme dit précédemment, il existe cependant une possibilité d'optimisation du transfert d'énergie à moyenne portée par transformation de la tension de proche en proche par le biais des convertisseurs constituant les interfaces d'échange d'énergie lin et bout. La tension plus basse reçue par En en bout de ligne, peut être remontée par bout vers une autre cellule pour augmenter un peu la portée de l'échange. [0075] Le réseau de la figure 3 est composé d'un ensemble de cellules Cn 301 à 307 connectées entre elles par un ensemble de liaisons point à point. Le choix d'implémenter une connexion point à point entre deux cellules est fait à partir d'une étude bénéfice-coût en tenant compte de l'investissement de construction de la connexion et des pertes en ligne attendue liées à la distance et à la section des conducteurs utilisés. [0076] La connexion de deux cellules comprend une première interconnexion par une ligne permettant l'échange d'énergie entre les deux cellules et une interconnexion par un réseau de données permettant la communication entre les méta-gestionnaires des deux cellules pour gérer les échanges d'énergie. L'interconnexion des noeuds d'échange d'énergie des deux cellules comprend typiquement deux interfaces d'échange d'énergie, un au niveau de chaque cellule connecté d'une part au noeud d'échange d'énergie de la cellule et d'autre part à une ligne entre les deux interfaces d'échange d'énergie. [0077] Le réseau composé des cellules interconnectées est géré par un nouveau méta- gestionnaire au niveau du réseau permettant le contrôle des échanges d'énergie entre cellules. Ce méta-gestionnaire peut être composé des méta-gestionnaires des différentes cellules coopérant de manière répartie au travers du réseau de communication de données. C'est donc ce méta-gestionnaire de réseau qui va gérer les échanges d'énergie entre les cellules et piloter les interfaces d'échange d'énergie des différentes interconnexions de cellules. [0078] Un tel réseau de distribution d'énergie peut être déployé progressivement. Il est possible de déployer des éléments de production d'énergie pour desservir un ou plusieurs usagers. Ensuite, les éléments de production d'énergie proches peuvent être interconnectés pour constituer des cellules de production d'énergie. Ces cellules peuvent alors être interconnectées deux à deux progressivement, constituant dans un premier temps des sous-réseaux de cellules interconnectées. Ces sous-réseaux sont structurellement des réseaux de distribution d'énergie selon l'invention. Lorsque l'on connecte deux cellules appartenant à deux sous-réseaux différents, ces deux sous-réseaux sont alors fusionnés en un sous-réseau rassemblant l'ensemble des cellules de production d'énergie des deux sous-réseaux. Lorsque l'ensemble des sous-réseaux ont été connectés, le réseau complet de distribution d'énergie est constitué. [0079] La structure du réseau permet une grande adaptabilité des moyens de production à l'évolution des besoins en énergie de la population visée. En effet, il est toujours possible de supprimer ou d'ajouter des éléments de production d'énergie EPI à une cellule, d'ajouter de nouvelles cellules et de les connecter au réseau ou encore d'ajouter de nouvelle connexions inter-cellules pour améliorer les capacités d'échange d'énergie entre cellules. [0080] La capacité du réseau à échanger de manière contrôlée l'énergie entre les différents éléments de production d'énergie EPI au sein des cellules et entre ces dernières permet la mise en oeuvre de politique de gestion de la durée de vie des équipements. En particulier cette gestion peut tenir compte finement des profondeurs de décharge devant être respectées par les différentes unités de stockage d'énergie. Elle permet également de déterminer les habitudes d'usage et ainsi d'anticiper les besoins en énergie des usagers et de rendre cette énergie disponible là où elle sera utile. Il est également possible de privilégier l'usage local de l'énergie en minimisant les échanges qui sont générateurs de pertes en ligne. L'apprentissage des taux de production des différentes unités de production d'énergie, éventuellement corrélée à un service météorologique, permet d'anticiper les taux de production future et d'ainsi adapter la répartition de l'énergie disponible dans le réseau en fonction des anticipations des besoins de consommation des usagers. 16 [0081] Lorsque les politiques d'équilibrage de l'énergie au sein du réseau ne suffisent plus à respecter les contraintes fixées en termes de profondeur de décharge des unités de stockage d'énergie, il est possible de mettre en oeuvre des politiques dc limitation de l'énergie disponible auprès des utilisateurs. Ces politiques de limitation peuvent aller jusqu'à couper l'alimentation de certains utilisateurs en fonction dc critères définis par l'opérateur. Il est également possible de mettre en oeuvre des politiques autorisant une dégradation des unités de stockage, ces politiques peuvent être contrôlées de manière à répartir équitablement cette dégradation au sein du réseau ou au contraire à faire peser la charge sur un composant qui doit être changer à plus ou moins court terme afin de réduire le vieillissement des autres. [0082] Il est également possible de contrôler finement les interfaces d'échange d'énergie. En particulier, il est possible d'interdire l'émission d'une trop faible quantité d'énergie qui pourrait conduire à perdre plus d'énergie dans l'échange que le gain espéré à destination. De même, il est possible de régler les interfaces d'échange d'énergie de façon à garantir que la puissance reçue par un élément de production électrique reste inférieure à la puissance émise. [0083] Dans certains modes de réalisation, le réseau de distribution d'énergie selon l'invention peut être connecté à d'autres types de réseaux et échanger de l'énergie avec ceux-ci. Le réseau de distribution d'énergie selon l'invention peut, par exemple, être connecté à un réseau centralisé de distribution d'énergie ou encore à un réseau local centralisé de distribution d'énergie. D'une manière générale, le réseau de distribution d'énergie comprend un ensemble de cellules interconnecté selon l'invention et tout élément complémentaire selon l'application envisagée. [0084] L'exemple de réalisation de l'invention est décrit dans le domaine de l'énergie électrique, toutefois l'invention peut s'appliquer à d'autres type d'énergie, comme, par exemple, des fluides dans des systèmes d'échange entre d'eau ou de gaz sous pression comme de l'air comprimé. [0085] Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente. [0086] Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en référence à des modes de réalisation spécifiques, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques, et les modifications qui se trouvent dans le champ d'application de la présente invention seront évidentes pour une personne versée dans l'art. 17