par Guerassimoff, Gilles
Presses de l'Ecole des mines
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Disponible - 621.31 GUE
Niveau 3 - Techniques
Résumé
Dans un contexte de recherche de solutions d'amélioration des systèmes de production d'énergie, les réseaux dit intelligents ou smart grids sont testés en France. Ainsi, le concept de microgrid, présenté ici, initialement réservé aux zones non interconnectées ou à l'électrification rurale, permet d'envisager des solutions adaptées à de nombreuses autres applications. ©Electre 2017
- Éditeur(s)
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Date
- DL 2017
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Notes
- Notes bibliogr.
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 1 vol. (251 p.) : ill. en coul. ; 24 cm
- Collections
- Sujet(s)
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ISBN
- 978-2-35671-462-6
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Indice
- 621.31 Énergie électrique (production, transport, distribution)
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Quatrième de couverture
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Dans un contexte empreint de doutes sur l'avenir énergétique et climatique, de nombreuses solutions émergent pour oeuvrer à l'amélioration de nos systèmes de production d'énergie. Électrification rurale, insularité, réseau vieillissant, intégration des énergies renouvelables, réduction des gaz à effet de serre, maîtrise de la demande en énergie, sécurité, fiabilité, sont autant de raisons pour la promotion des réseaux dits intelligents (smart grids).
En France, la plupart des expérimentations lancées en 2009 dans le cadre de la feuille de route « réseaux électriques intelligents » arrivent à leur terme et les premières leçons peuvent ainsi être tirées dans les quatre grandes thématiques explorées : favoriser la maîtrise et la gestion de l'énergie, faciliter l'intégration des EnR décentralisées, anticiper l'évolution des réseaux électriques existants et préfigurer les modèles d'affaires.
Cependant, les smart grids vont au-delà du simple vecteur électrique et du contexte français, voire européen, où nos réseaux comptent parmi les plus fiables au monde.
L'avènement des smart grids au niveau mondial permet d'ouvrir le paradigme aux réseaux multiénergies (électricité, chaleur, froid) et aux zones beaucoup plus contraintes. Ainsi, le concept de microgrid, initialement réservé aux ZNI (Zones Non Interconnectées) ou à l'électrification rurale, permet d'envisager des solutions adaptées à de nombreuses autres applications.
À travers cet ouvrage collectif proposé par les élèves du Mastère Spécialisé® OSE, on mesurera toutes les dimensions à aborder pour définir le rôle et cibler les acteurs qui oeuvrent à la promotion des microgrids et de ses potentialités à travers le monde.
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Tables des matières
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Microgrids : pourquoi, pour qui ?
Gilles Guerassimoff
Mines ParisTech
- Sommaire9
- Avant-propos11
- Introduction générale15
- Chapitre I : Microgrids : une avancée technologique en plein essor19
- 1 Introduction20
- 2 Les Microgrids21
- 2.1 Définition21
- 2.2 Smart grids versus microgrids23
- 2.3 Avantages et bénéfices des microgrids24
- 2.4 Évolution des comportements25
- 2.5 Contexte de développement des microgrids25
- 2.5.1 Le développement des énergies renouvelables26
- 2.5.2 Les engagements climatiques afin de réduire les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES)26
- 2.5.3 Des évènements climatiques extrêmes toujours plus fréquents26
- 2.5.4 Le vieillissement et le besoin d'investissements dans les réseaux électriques27
- 3 Développement des microgrids dans le monde28
- 3.1 Aperçus des microgrids dans le monde28
- 3.2 Deux visions des Microgrids : Europe vs États-Unis29
- 3.2.1 La vision Européenne29
- 3.2.2 La vision américaine34
- 3.3 Le développement des microgrids au Japon, une réponse au traumatisme de Fukushima38
- 4 Microgrids et zones autonomes41
- 4.1 Les zones rurales41
- 4.2 Les zones insulaires46
- 4.3 Les zones industrielles, les centres commerciaux et artisanaux51
- 4.4 Les campus universitaires55
- 4.5 Les zones militaires et les hôpitaux59
- 5 Conclusion62
- 6 Bibliographie63
- Chapitre II : Gestion et contrôle des Microgrids69
- 1 Introduction71
- 2 L'architecture d'un Microgrid72
- 2.1 Au niveau local72
- 2.2 Au niveau du Microgrid73
- 2.3 Au niveau du réseau national (MacroGrid)73
- 3 Les stratégies de contrôle75
- 3.1 Approche centralisée75
- 3.2 Approché décentralisée : multi-agent76
- 3.3 Projet pilote de Gaidouromandra sur l'île de Kythnos en Grèce78
- 3.3.1 Les objectifs du Microgrid78
- 3.3.2 Architecture du microgrid79
- 3.3.3 Fonctionnement81
- 3.3.4 Bilan du projet pilote83
- 4 Le mode opératoire d'un microgrid85
- 4.1 Les grandeurs électriques85
- 4.1.1 Puissance active et réactive85
- 4.1.2 Tension et fréquence86
- 4.1.3 Systèmes capacitifs et inductifs86
- 4.2 Les modes de fonctionnement d'un microgrid87
- 4.2.1 Le mode isolé87
- 4.2.2 Le mode raccordé au réseau87
- 4.2.3 Le mode d'urgence88
- 4.2.4 Transition entre les modes de fonctionnement88
- 4.3 Les stratégies de régulation d'un microgrid89
- 4.3.1 Les stratégies de contrôle89
- 4.3.2 Régulation par statisme (« droop control »)91
- 4.4 Conclusion93
- 5 Les stratégies d'optimisation94
- 5.1 Application de l'optimisation pour les microgrids94
- 5.1.1 Les différents niveaux d'optimisation94
- 5.1.2 Nouveaux problèmes liés aux microgrids96
- 5.1.3 Performance des stratégies de résolution97
- 5.2 La modélisation des microgrids98
- 5.2.1 Fonction objectif98
- 5.2.2 Contraintes99
- 5.3 Aperçu des algorithmes de résolution101
- 5.3.1 Règle experte101
- 5.3.2 Optimisation en nombres entiers : MILP/MIQP101
- 5.3.3 Meta Heuristique101
- 5.3.4 Relaxation lagrangienne102
- 5.3.5 Stratégie de marché103
- 5.3.6 Comparaison des différentes stratégies103
- 6 La prévision dans les microgrids104
- 6.1 Introduction104
- 6.2 Application de la prévision aux microgrids104
- 6.2.1 Prévision de la demande105
- 6.2.2 Prévision des prix d'électricité108
- 6.2.3 Prévision de la production renouvelable108
- 6.3 Modèles de prévision109
- 6.3.1 Techniques109
- 6.3.2 Méthodologies113
- 6.4 Conclusion114
- 7 Conclusion114
- 8 Bibliographie115
- Chapitre III : Le stockage pour les microgrids119
- 1 Introduction120
- 2 Aspects techniques120
- 2.1 Technologie de stockage en microgrid120
- 2.1.1 Généralités sur le stockage120
- 2.1.2 Focus sur le domaine des microgrids121
- 2.2 Détails des technologies utilisées dans les microgrids (Gao, 2015)122
- 2.2.1 Technologies électrochimiques123
- 2.2.2 Technologie mécanique126
- 2.2.3 Technologie électromagnétique126
- 3 Les différents coûts associés au stockage de l'énergie dans les microgrids127
- 3.1 CAPEX des technologies de stockage d'énergie127
- 3.2 LCOS des technologies de stockage d'énergie129
- 4 Dimensionnement du stockage pour les microgrids131
- 4.1 Les méthodes d'optimisation131
- 4.2 Études de cas132
- 5 Exemples de microgrids134
- 5.1 Le microgrid de la prison de Santa Rita134
- 5.2 Le microgrid de Kotzebue137
- 6 Gestion du stockage dans les microgrids138
- 6.1 Les services139
- 6.1.1 Gestion de l'intermittence139
- 6.1.2 Gestion de l'énergie du consommateur141
- 6.1.3 Services systèmes141
- 6.2 Paradigme suivi de charge142
- 6.3 Paradigme suivi de prix145
- 7 Conclusion147
- 8 Bibliographie148
- Chapitre IV : La trigénération pour les microgrids151
- 1 Introduction152
- 2 La trigénération pour le microgrid152
- 2.1 Les défis du microgrid152
- 2.2 Le principe de la trigénération153
- 3 Technologies et synergies des services énergétiques154
- 3.1 Les moyens thermiques de production de l'électricité154
- 3.2 La production de la chaleur et du froid156
- 3.3 Les réseaux de chaleur et de froid158
- 4 L'intérêt de la trigénération pour le microgrid159
- 5 Exemples167
- 5.1 University of California in San Diego (États-Unis, chiffres de 2010)167
- 5.2 New York University (États-Unis, chiffres de 2015)168
- 5.3 Twenty-nine Palms MCAGCC military base (Californie, États-Unis, chiffres de 2013)169
- 5.4 Burrstone Energy Center (New-York, chiffres de 2015)169
- 5.5 Synthèse171
- 6 Installation et contrôle d'un microgrid avec CCHP172
- 6.1 Prise de décision172
- 6.2 Modélisation de l'unité CCHP173
- 6.3 Choix et dimensionnement des équipements174
- 6.4 Stratégie de contrôle de l'unité CCHP au sein du microgrid175
- 7 Conclusions177
- 8 Bibliographie178
- Chapitre V : Nouveaux acteurs des microgrids181
- 1 Introduction183
- 2 Composantes sociales du microgrid183
- 2.1 Nouveaux rôles184
- 2.1.1 Consommateurs-producteurs (Prosumers)184
- 2.1.2 Expertises multidisciplinaires185
- 2.2 Spécificités de l'électrification des zones rurales185
- 2.2.1 La solution microgrid185
- 2.2.2 Nouvel accès à l'énergie186
- 2.2.3 Nouveaux clients186
- 3 Maîtrise de la Demande en Energie (MDE)188
- 3.1 Définition188
- 3.2 Réduction des consommations par de l'efficacité énergétique189
- 3.2.1 Équipements efficients189
- 3.2.2 Pratiques économes189
- 3.2.3 Restriction de la consommation résidentielle189
- 3.3 Gestion de l'équilibre189
- 3.3.1 L'effacement189
- 3.3.2 Planification des heures de consommations190
- 3.4 Les technologies MDE et leur utilisation191
- 3.4.1 Outils de smart meetering191
- 3.4.2 Contrôle de la charge grâce aux smart meters192
- 4 Barrières à la réussite du microgrid193
- 4.1 Barrières pour l'économie d'énergie193
- 4.2 Difficile intégration des smart meters et du contrôle de la charge196
- 5 Encourager le changement de comportement197
- 5.1 Incitations par la récompense197
- 5.2 Informer les populations sur les enjeux197
- 5.3 Feedbacks198
- 6 Le « community microgrid » : la dimension sociale au coeur du microgrid200
- 6.1 Définition et intérêt200
- 6.2 Le microgrid communautaire de Huatacondo : mise en place201
- 6.2.1 Première étape : Constitution de l'équipe201
- 6.2.2 Deuxième étape : Etudes de faisabilité techniques et sociales202
- 6.2.3 Troisième étape : Elaboration du planning participatif202
- 6.2.4 Quatrième étape : Enquête sur les premières impressions des habitants sur le projet203
- 6.2.5 Cinquième étape : Démarrage de la phase Test203
- 7 L'agrégateur205
- 7.1 Pourquoi un agrégateur206
- 7.2 Organisation des acteurs du microgrid207
- 7.3 Un fonctionnement avec agrégateurs : Nice Grid et son architecture208
- 8 Conclusion210
- 9 Bibliographie211
- Chapitre VI : Les modèles d'affaires et enjeux économiques des projets microgrids215
- 1 Introduction217
- 2 Les modèles d'affaires des microgrids218
- 2.1 Monopole du GRD218
- 2.2 Le consortium entre consom'acteurs219
- 2.2.1 Utilisateur unique219
- 2.2.2 Multi-utilisateur220
- 2.3 Marché libre221
- 2.3.1 ESCO/VPP222
- 2.3.2 Agrégateurs223
- 2.4 Le modèle hybride224
- 2.5 Récapitulatif224
- 3 Flux financiers, cadres réglementaires et mécanismes de soutien : les enjeux économiques des projets microgrids225
- 3.1 Les facteurs de la viabilité des projets microgrids225
- 3.1.1 Des projets très capitalistiques portés sur des technologiques en pleine maturation225
- 3.1.2 Impacts des tarifs applicables et autres facteurs de rentabilité226
- 3.2 Isolé ou connecté au réseau : impacts sur les mécanismes économiques226
- 3.2.1 Projets isolés : maximisation de la valeur locale227
- 3.2.2 Projets connectés : valorisation de l'équilibre local227
- 3.3 Impact du cadre réglementaire et des mécanismes de soutien229
- 3.3.1 Cadre administratif229
- 3.3.2 Tarifs de rachat229
- 3.3.3 Exonération des charges réseau229
- 3.3.4 Prix d'achat / vente fixes versus temps d'utilisation230
- 4 Focus sur l'autoconsommation PV - étude de cas à l'échelle de la nanogrid : premium, net metering et rémunération de l'autoconsommation230
- 4.1 Cadre actuel de l'autoconsommation photovoltaïque230
- 4.2 Les critères de pénétration et l'impact du cadre réglementaire231
- 4.3 Définition des cadres réglementaires en France et en Europe231
- 4.4 Différents mécanismes de soutien possibles233
- 4.4.1 Le Net-metering / Net-billing234
- 4.4.2 Les primes au kWh234
- 4.4.3 Les moyens de soutiens indirects234
- 4.5 Étude de cas234
- 5 Conclusion238
- 6 Bibliographie239
- 7 Annexes242
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Origine de la notice:
- FR-751131015
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Disponible - 621.31 GUE
Niveau 3 - Techniques
