Un défi complexe Gestion de l'alimentation et peak shaving

par Vivian Bullinger | 08.01.2024

Autrefois, le réseau électrique était à sens unique, constitué de quelques grandes centrales électriques centrales dont l'énergie était acheminée vers de nombreux consommateurs. Aujourd'hui, les consommateurs sont devenus des "prosommateurs" (producteurs et consommateurs) qui achètent et injectent de l'électricité. En raison de l'augmentation des installations de production, la tâche principale des gestionnaires de réseau - maintenir la stabilité du réseau - est devenue plus complexe. Pour que l'interaction entre les prosommateurs décentralisés fonctionne sans problème et que la stabilité du réseau soit maintenue, la gestion de l'injection est nécessaire. En complément, ce que l'on appelle le peak shaving joue un rôle important pour éviter les pics de charge et contribuer ainsi à la stabilité du réseau.

Dans notre article de blog, nous présentons différentes solutions pour relever les défis de la gestion de l'injection et du peak shaving.

1. Gestion simple de l'injection - Injection limitée (x %)
2. Gestion des interconnexions - Centrales PV
3. Gestion des pics de charge (peak shaving)
4. Peak shaving combiné avec l'e-mobilité

 

1. gestion simple de l'alimentation - alimentation limitée (x %)

Les règles et les exigences de la gestion de l'alimentation se distinguent par leur complexité. En règle générale, plus l'installation est grande, plus les exigences auxquelles elle doit répondre sont complexes. Les systèmes de gestion de l'énergie, comme par exemple le gestionnaire d'énergie de Solar-Log, permettent de répondre à ces exigences.

Une gestion simple de l'alimentation avec une régulation à x % signifie que l'installation se régule d'elle-même à x % de la puissance de l'installation. Cette mesure permet de garantir qu'en cas de surplus d'énergie, une trop grande quantité de courant n'est pas envoyée dans le réseau et qu'il n'y a pas de surcharge. Cette mesure peut être mise en œuvre de différentes manières, de la prescription directe de x-% via des appareils de commande de l'exploitant du réseau à une régulation autonome à x-% au point de raccordement au réseau, en tenant compte de la production et de la consommation locale. Cette dernière solution présente l'avantage de couvrir au mieux les besoins locaux en énergie avec l'énergie produite localement et de soulager ainsi le réseau non seulement en termes d'injection, mais aussi de consommation.

Figure 1 - La gestion de l'injection signifie la possibilité de contrôler les installations de production décentralisées. Il peut y avoir différents niveaux. Comme on peut le voir sur l'image - par exemple une réduction à 30 % ou même à 0 %.

Une fonction centrale du système de gestion de l'énergie est donc la limitation de l'injection de x % dans le réseau. Dans de nombreux pays, des limites de puissance fixes ou dynamiques sont désormais prescrites. Cette limite peut être réglée de manière flexible pour différentes valeurs seuils. Cela permet de répondre à différentes exigences (régulation à 70 %, régulation à 50 % ou 60 % en cas d'aide au stockage, régulation à 0 % en Espagne, etc...).

Dans la pratique, on installe généralement à cet effet un appareil de mesure bidirectionnel qui enregistre les flux d'énergie au point de connexion du réseau et transmet cette information au logiciel de gestion de l'énergie (EMS). Un contrôleur responsable de l'EMS évalue cette information et régule le flux d'énergie provenant par exemple de l'installation photovoltaïque locale.

Il peut également arriver que l'exploitant du réseau envoie une consigne de régulation via ses appareils de commande et régule l'installation sur cette valeur. En fonction de la taille de l'installation et du lieu d'installation, les consignes peuvent ici être très différentes, à l'image de l'évolution historique des réseaux.

Figure 2- Structure d'une commande d'alimentation de x % pour les installations PV avec le système de gestion de l'énergie Solar-Log.

 

2. commande d'interconnexion - centrales PV

Plus la centrale PV est grande, plus la mise en œuvre des régulations d'alimentation devient complexe. Les exigences envers le système de gestion de l'énergie (EMS) augmentent, en particulier pour les centrales PV où de nombreux onduleurs sont réunis.

Afin de mettre en œuvre de manière sûre la gestion de l'alimentation pour les installations de cette taille, plusieurs appareils de gestion de l'énergie sont couplés entre eux via un réseau Ethernet. Cette mise en réseau permet d'échanger entre eux les signaux de commande des gestionnaires de réseau.

Solar-Log permet de réaliser des architectures aussi complexes grâce au principe de commande interconnectée. Dans ce cas, les signaux de l'exploitant du réseau sont reçus par l'EMS maître et distribués aux onduleurs raccordés via les EMS esclaves. Pour cette architecture de système, le système Solar-Log permet de coupler le maître avec jusqu'à neuf esclaves dans le réseau. L'interconnexion des EMS permet de mettre en œuvre des exigences complexes (plusieurs parties de l'installation et points d'alimentation et de nombreux fabricants d'onduleurs différents).

Grâce à l'utilisation de la licence de contrôle d'interconnexion, il est en outre possible de procéder à une répartition des installations pour la commercialisation directe. Grâce à l'utilisation d'appareils esclaves, l'installation est divisée en zones. Pour chaque zone, il est alors possible de choisir son propre commercialisateur direct. Les ordres de réduction éventuels des spécialistes de la vente directe sont classés par ordre de priorité avec les ordres des fournisseurs d'énergie et documentés en conséquence.

Figure 3-Contrôle de l'interconnexion pour la gestion de l'injection dans les centrales photovoltaïques.

 

3. gestion des pics de consommation (peak shaving)

Un domaine de la gestion de l'énergie qui prend de plus en plus d'importance avec le développement progressif des énergies renouvelables est la gestion des pics de charge ou peak shaving.

La plupart des entreprises ont des besoins en électricité très élevés en raison d'un grand nombre de consommateurs (machines, pompes à chaleur, flotte de véhicules). Ces besoins sont de plus en plus souvent couverts, en partie ou en totalité, par des installations photovoltaïques et des batteries de stockage. Toutefois, les entreprises sont confrontées à un autre problème. En raison du grand nombre de points de consommation, la charge de base que ces consommateurs prélèvent en permanence sur le réseau est très élevée. De plus, les processus de mise en marche ou le fonctionnement temporaire d'autres consommateurs peuvent entraîner des pics de consommation ou de charge élevés. Afin de pouvoir répondre à ces pics de charge, des capacités doivent être maintenues dans l'infrastructure du réseau énergétique, ce qui est coûteux. Il est donc important de gérer efficacement les pics de charge afin de garantir la stabilité du réseau électrique, d'éviter les surcharges et d'optimiser les coûts énergétiques.

Il existe différentes options permettant de réduire ou d'éviter ces pics de consommation. L'une d'entre elles est l'utilisation intelligente de l'énergie photovoltaïque avec des batteries de stockage coordonnées par un système de gestion de l'énergie. Le système de gestion de l'énergie, comme celui de Solar-Log, écrête les pics de charge (peak shaving) en prenant en charge la régulation effective du système PV et des accumulateurs à batterie. Il veille donc à ce que l'électricité supplémentaire nécessaire pour les pics de charge ne soit pas prélevée sur le réseau électrique, mais que l'énergie soit prélevée sur un accumulateur à batterie.

4. le peak shaving combiné avec l'e-mobilité

Le peak shaving et l'e-mobilité sont deux concepts qui peuvent être combinés afin d'améliorer la stabilité du réseau et de gérer encore mieux la demande pendant les périodes de pointe.

Le système de gestion de l'énergie veille déjà à ce que l'installation photovoltaïque, associée à un stockage de batterie approprié, soit utilisée pour réduire la puissance de raccordement au point de connexion du réseau et pour éviter les pics de charge. Les véhicules électriques peuvent également être intégrés dans cette gestion intelligente de la charge et être commandés de manière à ce qu'ils soient rechargés de préférence pendant les périodes de faible charge. Cela permet de répartir les besoins énergétiques supplémentaires liés à la mobilité électrique et d'éviter les pics de charge.

 

Une équipe parfaite - pour plus de croissance

L'interaction entre la gestion de l'injection et le système de gestion de l'énergie (EMS) est essentielle pour une utilisation efficace des énergies renouvelables. La gestion de l'injection régule l'injection dans le réseau électrique en optimisant la production des sources renouvelables. Parallèlement, l'EMS intègre des stratégies de gestion de l'énergie afin de contrôler la consommation. Grâce à un suivi précis de la production et de la consommation, le système permet un ajustement en temps réel. Il en résulte un réseau équilibré qui minimise les pics de charge. Une interaction sans faille de ces sous-systèmes favorise la stabilité du réseau, optimise l'efficacité énergétique et facilite l'intégration des ressources renouvelables dans la gestion de l'énergie.