La distribution d'énergie électrique en présence de production décentralisée

Résumé

La production décentralisée introduit des changements radicaux dans la distribution de l'énergie électrique et remet en cause le fonctionnement et l'exploitation de ces réseaux. La possibilité d'introduire des sources d'énergie renouvelables (éolienne, photovoltaïque, biomasse) dans ces réseaux, qui n'ont pas été conçus dans cette optique, peut avoir un impact sur la protection du réseau.

Contributeur(s)
- Hadjsaïd, Nouredine. Éditeur scientifique
Éditeur(s)
- Lavoisier
- Hermès science publications
Date
- 2010
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 263 p. : ill. ; 24 x 16 cm
Collections
- Traité EGEM
Sujet(s)
- Électricité -- Distribution
- Systèmes photovoltaïques
ISBN
- 978-2-7462-2218-2
Indice
- 621.31 Énergie électrique (production, transport, distribution)
Quatrième de couverture
- Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
  Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :
  Electronique et micro-électronique
  Optoélectronique
  Génie électrique
  Microsystèmes
  Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
  Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
Tables des matières
- - La distribution d'énergie électrique en présence de production décentralisée
  - Lavoisier
  - Préface 17
  - Jean-Claude Sabonnadière
  - Chapitre 1. Le réseau de distribution électrique : du patrimoine à l'innovation 21
  - Nouredine Hadjsaïd, Jean-Claude Sabonnadière et Jean-Pierre Angelier
  - 1.1. Introduction21
  - 1.2. Le nouveau paradigme du système électrique26
  - 1.3. Structure et caractéristiques des réseaux de distribution actuels28
  - 1.3.1. Les connexions sont essentiellement réalisées par des jeux de barres qui matérialisent les noeuds du réseau30
  - 1.3.2. Le choix déterminant dans la structure d'un poste est la fiabilité du réseau, donc celui de la sécurité des connexions, c'est-à-dire des raccordements entre les liaisons et les jeux de barres30
  - 1.4. La consommation33
  - 1.4.1. Notions et contraintes concernant la charge33
  - 1.4.2. Caractéristiques des charges35
  - 1.5. Les gestionnaires des réseaux de transport et de distribution35
  - 1.5.1. Le gestionnaire du réseau de transport (GRT)36
  - 1.5.2. Le gestionnaire du réseau de distribution (GRD)36
  - 1.5.2.1. Motivations36
  - 1.5.2.2. Responsabilités37
  - 1.6. Les défis du réseau de distribution du futur39
  - 1.6.1. Les exigences de la qualité et de la fiabilité et leur impact économique41
  - 1.6.2. La gestion du patrimoine46
  - 1.6.3. La production distribuée49
  - 1.6.4. Intégration des nouvelles technologies51
  - 1.6.5. La maîtrise de la demande : enjeux de maîtrise de l'évolution et de l'exploitation optimale des réseaux de distribution53
  - 1.6.6. Report sur le vecteur électrique53
  - 1.6.7. L'évolution souhaitée des réseaux de distribution : vers des réseaux de distribution intelligents54
  - 1.6.8. Impact de la formation56
  - 1.7. Le lien entre l'investissement et la qualité57
  - 1.8. Mécanismes de financement et acteurs des investissements de réseau de distribution60
  - 1.9. Conclusion63
  - 1.10. Lexique64
  - 1.11. Bibliographie64
  - Chapitre 2. Caractéristiques des réseaux de distribution 67
  - Marie-Cécile Alvarez-Hérault, Raphaël Caire, Sylvain Martino, Christophe Andrieu et Bertrand Raison
  - 2.1. Le réseau français67
  - 2.1.1. Caractéristiques des signaux : niveau de tension et fréquence68
  - 2.1.1.1. Caractéristiques68
  - 2.1.1.2. Contraintes70
  - 2.1.2. Structure des réseaux de distribution71
  - 2.1.2.1. Postes de livraison HTB/HTA71
  - 2.1.2.2. Postes HTA/BT72
  - 2.1.2.3. Réseaux bouclés ou maillés74
  - 2.1.2.4. Monophasé/triphasé76
  - 2.1.2.5. Types de conducteurs77
  - 2.1.2.6. Souterrain/aérien78
  - 2.1.3. Plan de protection78
  - 2.1.3.1. Plan de protection HTA79
  - 2.1.3.2. Plan de protection BT80
  - 2.1.4. Régime de neutre81
  - 2.1.4.1. Neutre moyenne tension81
  - 2.1.4.2. Neutre basse tension82
  - 2.1.5. Caractéristiques des charges84
  - 2.1.6. Caractéristiques des défauts85
  - 2.1.6.1. Généralités85
  - 2.1.6.2. Les coupures86
  - 2.1.7. Les règles de raccordement86
  - 2.1.7.1. Raccordement en moyenne tension86
  - 2.1.7.2. Raccordement en basse tension87
  - 2.2. Le réseau nord américain89
  - 2.2.1. Structure du réseau de distribution nord américain90
  - 2.2.2. Les niveaux de tension et les normes relatives au fonctionnement91
  - 2.2.2.1. Les niveaux de tension91
  - 2.2.2.2. Les normes auxquelles le réseau est soumis93
  - 2.2.3. Les régimes de neutre96
  - 2.2.3.1. Le neutre moyenne tension96
  - 2.2.3.2. Le neutre basse tension97
  - 2.2.4. La protection du réseau électrique99
  - 2.2.4.1. Introduction99
  - 2.2.4.2. Les fusibles99
  - 2.2.4.3. Les ré-enclencheurs100
  - 2.2.4.4. Les schémas en boucle102
  - 2.2.4.5. Les sectionneurs104
  - 2.2.4.6. Conclusion sur le plan de protection moyenne tension104
  - 2.2.5. Eléments caractéristiques du réseau électrique105
  - 2.2.5.1. Les lignes et les câbles105
  - 2.2.5.2. La mise à la terre106
  - 2.2.5.3. Les postes HV/MV107
  - 2.2.5.4. Les schémas de raccordement basse tension108
  - 2.2.5.5. Les transformateurs109
  - 2.3. Bibliographie110
  - Chapitre 3. Panorama des moyens de production décentralisés 111
  - Haizea Gaztañaga, Raphaël Caire, Seddik Bacha et Daniel Roye
  - 3.1. Introduction111
  - 3.2. La dérégulation112
  - 3.3. Les moyens de production émergents113
  - 3.3.1. Les groupes Diesel114
  - 3.3.1.1. Modèles des groupes Diesel115
  - 3.3.1.2. Le contrôle du moteur Diesel117
  - 3.3.2. Les microturbines118
  - 3.3.2.1. Modélisation de la microturbine121
  - 3.3.2.2. Le contrôle de la microturbine124
  - 3.3.3. Les moyens de stockage125
  - 3.3.3.1. Les batteries126
  - 3.3.3.2. Les volants d'inertie128
  - 3.3.3.3. Les supercondensateurs129
  - 3.3.3.4. Comparaison des moyens de stockage130
  - 3.3.4. Les générateurs éoliens131
  - 3.3.5. Les panneaux photovoltaïques136
  - 3.3.6. Les moteurs à combustion en cogénération141
  - 3.3.7. Les moteurs Stirling143
  - 3.3.8. Les piles à combustible144
  - 3.4. Conclusion : un défi et une occasion de développement pour le secteur électrique146
  - 3.5. Bibliographie147
  - Chapitre 4. Raccordement au réseau de la production décentralisée. Aspects réglementaires et économiques 151
  - Cédric Clastres, Philippe Menanteau et Lina-Maria Ruiz
  - 4.1. Introduction151
  - 4.2. Politique européenne et dynamique de croissance des ER152
  - 4.3. Les politiques d'incitation pour la promotion des énergies renouvelables157
  - 4.3.1. Les instruments prix159
  - 4.3.1.1. Tarifs d'achat garantis (Feed-In Tariffs, FIT)160
  - 4.3.1.2. Systèmes de tarif premium163
  - 4.3.2. Les instruments quantités165
  - 4.3.2.1. Les enchères concurrentielles165
  - 4.3.2.2. Les certificats verts ou quotas échangeables167
  - 4.4. La problématique de l'intégration et du raccordement des nouveaux producteurs EnR au réseau170
  - 4.4.1. Les coûts de raccordement171
  - 4.4.2. L'allocation des coûts de raccordement entre les différents opérateurs172
  - 4.5. L'insertion des énergies renouvelables dans le marché électrique175
  - 4.5.1. L'incertitude sur la prévision du niveau de production176
  - 4.5.2. Les impacts sur le merit order et les prix de l'électricité177
  - 4.5.2.1. L'insertion de la production renouvelable dans le merit order177
  - 4.5.2.2. Les impacts sur les prix de l'énergie178
  - 4.5.3. Le règlement des déséquilibres et les coûts d'ajustement179
  - 4.5.3.1. Les surcoûts liés aux EnR et à la gestion des réserves179
  - 4.5.3.2. Le mécanisme de prise en charge des déséquilibres180
  - 4.5.4. La gestion de l'intermittence183
  - 4.5.4.1. La mutualisation des moyens ou zones de production183
  - 4.5.4.2. La diversification des moyens de production184
  - 4.5.4.3. L'adaptation du market design185
  - 4.6. Bibliographie185
  - Chapitre 5. Impacts de la production décentralisée sur le réseau électrique 189
  - Raphaël Caire et Tuan Tran-Quoc
  - 5.1. Introduction189
  - 5.2. Impact de la production décentralisée sur les grandeurs électriques192
  - 5.2.1. Modification des transits de puissance192
  - 5.2.1.1. Cadre réglementaire192
  - 5.2.1.2. Caractéristiques du problème considéré193
  - 5.2.1.3. Impact de la GED193
  - 5.2.1.4. Pistes de solution193
  - 5.2.2. Plan de tension194
  - 5.2.2.1. Cadre réglementaire194
  - 5.2.2.2. Caractéristiques du problème considéré194
  - 5.2.2.3. Impact de la GED195
  - 5.2.2.4. Pistes de solution197
  - 5.2.3. Qualité de la tension et harmoniques198
  - 5.2.3.1. Cadre réglementaire198
  - 5.2.3.2. Caractéristiques du problème considéré199
  - 5.2.3.3. Impact de la GED203
  - 5.2.3.4. Pistes de solution203
  - 5.2.4. Fluctuations rapides de tension203
  - 5.2.4.1. Cadre réglementaire203
  - 5.2.4.2. Caractéristiques du problème considéré204
  - 5.2.4.3. Impact de la GED204
  - 5.2.4.4. Pistes de solution205
  - 5.2.5. Déséquilibres engendrés par les raccordements monophasés206
  - 5.2.5.1. Cadre réglementaire206
  - 5.2.5.2. Caractéristiques du problème considéré206
  - 5.2.5.3. Impact de la GED207
  - 5.2.5.4. Pistes de solution207
  - 5.2.6. Creux de tension et coupures207
  - 5.2.6.1. Cadre réglementaire207
  - 5.2.6.2. Caractéristiques du problème considéré208
  - 5.2.6.3. Impact de la GED208
  - 5.2.6.4. Piste de solution209
  - 5.2.7. Surtensions209
  - 5.2.7.1. Cadre réglementaire210
  - 5.2.7.2. Surtensions temporaires à fréquence industrielle210
  - 5.2.7.3. Surtensions de manoeuvre211
  - 5.2.7.4. Surtension d'origine atmosphérique214
  - 5.2.7.5. Perte du neutre dans les réseaux de distribution214
  - 5.2.8. Stabilité transitoire et dynamique214
  - 5.2.8.1. Cadre réglementaire214
  - 5.2.8.2. Caractéristiques du problème considéré215
  - 5.2.8.3. Impact de la GED215
  - 5.2.8.4. Piste de solution215
  - 5.2.9. Contribution de la GED aux courants et puissances de court-circuit215
  - 5.2.9.1. Cadre réglementaire215
  - 5.2.9.2. Caractéristiques du problème considéré216
  - 5.2.9.3. Impact de la GED216
  - 5.3. Impacts sur la conception, la planification et l'exploitation217
  - 5.3.1. Plan de tension et conduite217
  - 5.3.1.1. Solution envisagée et piste d'étude217
  - 5.3.2. Plan de protection217
  - 5.3.2.1. Solutions envisagées et pistes d'études218
  - 5.3.3. Changement de la conduite (exploitation et surveillance) et de la planification du réseau HTA219
  - 5.3.3.1. Solutions envisagées et pistes d'études219
  - 5.3.4. Transmission du signal tarifaire (TCFM)220
  - 5.3.4.1. Solutions envisagées222
  - 5.4. Impacts sur les matériels de réseau223
  - 5.4.1. Tension transitoire de rétablissement223
  - 5.4.1.1. Cadre réglementaire223
  - 5.4.1.2. Caractéristique du problème considéré223
  - 5.4.1.3. Impact de l'insertion de GED223
  - 5.4.1.4. Piste de solution224
  - 5.4.2. Courants d'enclenchement des transformateurs224
  - 5.4.3. Impact des surtensions sur le vieillissement des matériels224
  - 5.4.4. Impact des surintensités sur le vieillissement des matériels225
  - 5.5. Bibliographie226
  - Chapitre 6. Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau 227
  - Tuan Tran-Quoc et Seddik Bacha
  - 6.1. Introduction à la production photovoltaïque connectée au réseau227
  - 6.2. Structure des onduleurs photovoltaïques230
  - 6.2.1. Structure de base230
  - 6.2.2. Agencement des modules232
  - 6.2.3. Topologies d'onduleurs les plus usuels233
  - 6.3. Contrôle/commande de l'interface côté réseau241
  - 6.4. Détection d'îlotage des installations PV244
  - 6.5. Impact sur la tension et les harmoniques des systèmes PV raccordés au réseau248
  - 6.5.1. Réseau d'étude248
  - 6.5.2. Signaux des tensions et courants d'entrée et de sortie de l'onduleur250
  - 6.6. Impact sur la tension252
  - 6.6.1. Régulation en P/Q253
  - 6.6.2. Régulation auto-adaptative de tension254
  - 6.7. Impact sur le déséquilibre de tension256
  - 6.8. Conclusion256
  - 6.9. Bibliographie257
  - Index 261
Origine de la notice:
- Electre