Les distributeurs d'énergie électrique au coeur des Smart Grids
Marc Boillot
ISTE editions
Préface
11
Miroslav Begovic
Introduction. Bienvenue dans le domaine des Smart Grids
13
Chapitre 1. Les DSO dans un environnement en pleine mutation
17
1.1. Des politiques énergétiques qui favorisent
la transition énergétique17
1.2. Une nouvelle ère de révolution technologique23
Chapitre 2. Conception et exploitation des réseaux
de distribution actuels
27
2.1. Les Smart Grids sont des grids avant tout !27
2.2. Le DSO, un acteur au coeur du système électrique28
2.3. Une nécessaire maîtrise des contraintes techniques
et règlementaires31
2.4. Généralités sur la conception des réseaux34
2.4.1. Les postes de transformation35
2.4.2. Le câblage et les structures37
2.4.3. Les dispositifs de gestion de défaut39
2.4.4. Les capteurs, équipements numériques et logiciels40
2.4.5. L'importance des télécommunications dans l'exploitation
des réseaux de distribution41
2.5. Les facteurs différenciant de la structuration des réseaux43
2.5.1. Les niveaux de tension44
2.5.2. Le régime de neutre HTA46
2.5.3. L'équilibre fiabilité/redondance/automatisation47
2.5.4. La densité et la structure de l'habitat48
2.5.5. Les écarts en matière de construction49
2.6. Sûreté et planification des réseaux49
2.6.1. Développement des réseaux de distribution50
2.6.2. Exploitation des réseaux de distribution51
2.6.3. Les études de sureté de fonctionnement51
2.6.4. Méthode de Monte Carlo51
2.6.5. Quelques résultats d'application de la méthode
de Monte Carlo52
2.7. Modernisation progressive d'un réseau de distribution :
l'exemple français53
2.7.1. Standardisation (1950-1965) et expansion du réseau
(1965-1985)53
2.7.2. Atteinte d'un niveau minimal de qualité pour tous
les clients54
2.7.3. Amélioration ciblée de la qualité selon les besoins56
2.7.4. Désensibilisation progressive des réseaux
aux aléas climatiques56
Chapitre 3. Enjeux et fonctions principales des Smart Grids
59
3.1. Enjeux de l'évolution des réseaux de distribution59
3.1.1. Intégration massive des sources d'énergie renouvelable59
3.1.2. Contribution au développement des véhicules électriques
et des infrastructures de chargement60
3.1.3. Etablissement de nouveaux mécanismes de marché
(écrêtement de pointe, marché de capacité...)62
3.1.4. Participation au développement de nouveaux usages
contribuant aux infrastructures énergétiques64
3.1.5. Le renouvellement urbain et la montée en puissance
de la ville intelligente65
3.1.6. Intégration des solutions de stockage d'énergie66
3.2. Fonctions principales des Smart Grids71
3.2.1. Vers une gestion dynamique des réseaux par les DSO71
3.2.2. La structuration du modèle ciblé basé sur les fonctions clés72
3.2.3. Améliorer l'efficacité de l'exploitation du réseau
au quotidien74
3.2.4. Assurer la sûreté du réseau, le contrôle du système
et la qualité de la fourniture76
3.2.5. Améliorer la fonction du marché et le service client78
3.2.6. Codes de réseaux européens79
Chapitre 4. Le comptage, une activité coeur des DSO
81
4.1. Les compteurs intelligents sont des outils clés pour le déploiement
des Smart Grids81
4.2. Une approche continue d'amélioration et d'innovation82
4.2.1. De la relève à pied au télé-report pour les clients du marché
de masse82
4.2.2. Le comptage intelligent et le télé-relevé depuis 20 ans
pour les clients industriels82
4.3. Les systèmes de comptage AMI84
4.4. Focus sur le système de comptage intelligent Linky89
4.4.1. Le périmètre du projet89
4.4.2. Architecture et choix techniques89
4.4.3. Point sur le fonctionnement du système92
4.4.4. La scalabilité et la sécurité du système Linky96
4.4.5. Analyse technico-économique97
4.5. Focus sur la technologie CPL G397
4.5.1. Principes de communication par courant porteur en ligne
(CPL)97
4.5.2. Différents types de techniques de modulation CPL
au niveau physique98
4.5.3. Les caractéristiques de la technologie CPL G3101
4.5.4. CPL G3 est un standard mature105
4.6. La contribution des compteurs intelligents au développement
des Smart Grids avancés107
4.6.1. France : Linky au service du réseau de distribution107
Chapitre 5. Focus sur les options de flexibilité
113
5.1. La flexibilité, un outil complémentaire pour les DSO113
5.1.1. Introduction113
5.1.2. Besoins des DSO en termes de flexibilité114
5.1.3. La valeur de la flexibilité116
5.1.4. Deux grandes catégories de leviers118
5.1.5. Analyse du Merit Order119
5.1.6. Mécanisme d'échanges entre DSO et TSO120
5.1.7. Retours d'expérience de plusieurs projets dans le monde121
5.2. La participation des usagers finaux aux services de flexibilité122
5.2.1. Introduction122
5.2.2. Le point sur les différents outils et services en aval
du compteur intelligent123
5.2.3. L'engagement nécessaire des clients finaux128
5.2.4. Comparaisons internationales et retours d'expérience129
5.3. La gestion de données en tant que facteur clé de succès131
5.3.1. Les DSO ont une longue expérience dans la gestion
de données131
5.3.2. DSO, le facilitateur de marché132
Chapitre 6. Projets pilotes et cas d'usage
135
6.1. Une dynamique mondiale avec des spécificités régionales135
6.2. L'Amérique du Nord137
6.2.1. Enjeux/leviers de développement des Smart Grids137
6.2.2. Les principales démarches expérimentales137
6.3. L'Asie138
6.3.1. Enjeux de développement des Smart Grids138
6.3.2. L'approche engagée à partir d'expérimentations139
6.4. L'Europe142
6.4.1. Enjeux de développement des Smart Grids142
6.4.2. Les principales démarches expérimentales144
6.5. Le projet européen Grid4EU encourage et accélère le partage
d'expérience146
6.5.1. Un projet pilote qui s'appuie sur les démonstrateurs
de six DSO146
6.5.2. DEMO1 (Allemagne - RWE) : automates de conduite HTA
et détermination du ratio entre intelligence décentralisée
dans les postes HTA/BT147
6.5.3. DEMO2 (Suède - Vattenfal) : outil d'exploitation BT
et en particulier de détection de défaut BT148
6.5.4. DEMO3 (Espagne - Iberdrola) : détection de défauts HTA
et BT, reconfiguration du réseau HTA sur incident149
6.5.5. DEMO4 (Italie - ENEL) : modèle économique
et gestion technique du stockage, régulation de la tension HTA,
anti-îlotage des productions décentralisées150
6.5.6. DEMO5 (République tchèque - CEZ) : opération d'îlotage
avec cogénération, détection des défauts HTA et BT,
reconfiguration du réseau HTA suite à incident151
6.5.7. DEMO6 (France - ERDF) : projet Nice Grid152
6.6. Une approche basée sur les cas d'usage153
6.6.1. Définition153
6.6.2. Avantages154
6.6.3. Le développement des use cases154
6.7. Focus sur quelques projets avancés du recueil ISGAN
sur la gestion de la demande155
6.7.1. Contexte du recueil de cas de référence156
6.7.2. Danemark - EcoGrid EU156
6.7.3. Japon - Kitakyushu Smart Community Creation Project157
6.7.4. Pays-Bas - PowerMatchingCity159
6.7.5. Canada - Une centrale électrique virtuelle pour équilibrer
l'énergie éolienne160
Chapitre 7. Les Smart Grids sont l'avenir du distributeur
163
7.1. Des Smart Grids avancés pour les DSO au niveau mondial163
7.1.1. L'évolution vers les Smart Grids est inéluctable163
7.1.2. Le développement des Smart Grids constitue une nécessité
pour les DSO...164
7.1.3. ... mais aussi une opportunité166
7.2. Une évolution nécessaire des attributs et des rôles des DSO166
7.2.1. Des compétences sont nécessaires pour mener
à bien les expérimentations et en tirer le maximum
de retours d'expérience166
7.2.2. Des ressources et des compétences à renforcer pour préparer
l'industrialisation et le déploiement à grande échelle167
7.2.3. De nouveaux métiers et compétences à pérenniser
pour l'exploitation et la maintenance des réseaux électriques
du futur168
7.3. La filière électrique française se mobilise aux côtés
des gestionnaires de réseau : le plan «réseau électrique intelligent»169
Chapitre 8. Points clés à retenir
171
8.1. Les Smart Grids ou la véritable révolution des réseaux171
8.1.1. Les Smart Grids172
8.2. Plus d'ENR signifie plus de réseau172
8.3. Le DSO est un facilitateur173
8.4. Consommateur ou consom'acteur ?174
8.5. Le compteur communicant au service des Smart Grids175
8.6. Une smart bubble ?175
8.7. Investir pour économiser ?177
8.8. Les Smart Grids : une véritable opportunité industrielle177
Liste des acronymes
179
Bibliographie
183
Index
189