Production - Transport et Distribution d`Energie

Le Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Virtuelle de Tunis
Production - Transport et Distribution d’Energie
Notions de base sur les réseaux électriques
Réalisé par : Mme Souad Chebbi
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Production - Transport et Distribution d’Energie
Notions de base sur les réseaux électriques
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Mme
Souad Chebbi
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Objectifs spécifiques
A la fin de ce chapitre, l’étudient sera capable de :
-Comprendre le fonctionnement du réseau électrique
-Gérer le réseau en régime perturbé
-Comprendre le rôle du dispatching
1.1 Introduction
Le réseau électrique se compose d’un ensemble d’ouvrages de production, de transport et de distribution
de l’énergie électrique. Pour assurer sa stabilité, une bonne surveillance et un contrôle en temps réel de son
fonctionnement est nécessaire.
La production de l'énergie électrique résulte de diverses transformations. Par exemple, la production de
l'énergie électrique d'origine mécanique est basée principalement sur la transformation de l'énergie primaire sous
forme potentielle pour les turbines hydrauliques et calorifique pour les turbines à vapeur en une énergie
électrique.
La transformation de l’énergie primaire en énergie électrique comporte trois sous transformations
fondamentales qui sont la transformation du combustible dans la chaudière en énergie calorifique, la
transformation de l’énergie calorifique en énergie cinétique via la turbine et la transformation de l’énergie
cinétique en énergie électrique dans l’alternateur. L’énergie obtenue à la sortie de l’alternateur aux pertes près
est transmise aux consommateurs. Selon la demande d’énergie, la production est contrôlé moyennant le réglage
de l'énergie primaire et ce en actionnant les vannes d'admission principales de la turbine (figure 1.1).
Fig. 1.1 : Schéma fonctionnel de génération et contrôle de la turbine
vitesse
P
e
Autres
signaux
Valv
e
Turbine
Générateur
Réseau
Contrôle
turbine
Energie
primaire
Régulateur de
vitesse
ω ∆
Production
cv
P

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1.2 Analyse fonctionnelle du système production-transport
Pour assurer le bon fonctionnement et garantir un coût optimal du kilowattheure (kwh) du système
production-transport, il est nécessaire de contrôler la vitesse de rotation du groupe turbo - alternateur, la qualité
de la fréquence, la qualité de la tension et évidemment la sécurité des personnes et des équipements (figure 1.2).
Le système production-transport est un processus à deux entrées qui sont l’énergie cinétique et le courant
d’excitation.
Fig. 1.2 : Analyse fonctionnelle du système production-transport
Une fois l’alternateur est convenablement excité, il produit un couple électromagnétique à partir de
l’énergie cinétique qu’il reçoit de la turbine. Ce couple électromagnétique est fourni au réseau de transport sous
forme de puissance active et réactive. A son tour, le réseau de transport fournit aux pertes prés, la puissance
développée par l’alternateur via les postes de transformation haute et moyenne tension (HTA/HTB) aux
consommateurs conformément aux trois taches suivantes qui sont la production, le transport et la
transformation (figure 1.3).
Fig. 1.3 : Schéma bloc des tâches à remplir par un système de production-transport
Courant
Fournir
Energie
Cinétique
Alternateur
Réseau
de
transport
Poste de transformation
HT
A/HTB
kwh
Vitesse
Qualité
Sécurité
Coût
C
em
Poste de
transformation
K
wh
Produire
Energie
Cinétique
Circuit
Alternateur
Vitesse
Résea
u de
transport
Rapport de transformation
Pertes
Sécurité
U
f
Coût
P’

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Vu l’architecture et le nombre important des intervenants, le réseau électrique est considéré parmi les
systèmes les plus complexes. Le système électrique haute tension est constitué de trois sous systèmes qui sont le
sous-système de puissance englobant les centrales de production, les postes de transformation, les lignes de
transport, les nœuds de consommation, le sous-système de pilotage engendrant le réseau d'observation et de
signalisation, le réseau de communication, le système de contrôle - commande et le sous-système humain
comportant les divers niveaux d'intervenants.
La conduite efficace du réseau électrique est assurée grâce à une coordination adéquate des trois sous
systèmes. Seulement, la difficulté majeure de conduire le réseau réside à la fois dans les exigences du matériel, et
aux contraintes sévères et inévitables de l’impossibilité de stocker l'énergie électrique et le caractère aléatoire de
la charge.
Comme autres difficultés de conduire le réseau, il y’a le problème de la prise de décision, la disponibilité des
moyens pour réaliser une action et la justification de l'action qui sont allégées par les procédures et consignes
d'exploitation.
Par ailleurs, dés que la situation anormale est étendue et plusieurs événements ont lieu successivement, il
est difficile d’obtenir et analyser les informations pour agir au temps opportun. Pour ces situations perturbées,
les consignes de travail peuvent être modifiées par rapport à la normale.
1.3 Appel de puissance du réseau
La complication du processus de prévision est due à la consommation d'énergie qui change d'une heure à
l'autre le long des jours : Chaque jour a sa forme particulière de charge.
Le profil de la consommation pour un jour ouvrable est caractérisé par quatre points qui sont la pointe du
matin qui dépend de l'activité économique, le creux d’après-midi qui dépend des heures de déjeuner et la reprise
du travail de l'après midi, le creux de nuit correspondant au minimum de la consommation sur les 24 heures de la
journée (figure 1.4), et la pointe du soir qui dépend de l'évolution de la charge quotidienne étalée sur une
semaine (figure 1.5).
Le profil de la consommation permet à l’exploitant de dégager les caractéristiques suivantes : Existence
d'un cycle hebdomadaire répétitif, et existence d'un rythme journalier régulier.
Fig. 1.4 : Cycle journalier

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Fig. 1.5 : Cycle hebdomadaire
La consommation d’électricité est très influencée par plusieurs paramètres dont les effets dépendent
essentiellement du type de jour, de l'heure de la journée, de la saison et de l'activité économique. Parmi les
paramètres les plus intéressants, on cite l’influence du type de jour sur la consommation et l’influence de l'année
sur la consommation.
La consommation d’électricité est fortement influencée par l’activité économique des entreprises. Ces
effets sont directement observables sur les courbes de consommation hebdomadaire. Cette consommation
d’électricité est encore influencée par l’aspect climatologique comme les tempêtes qui entraînent d’importantes
coupures de clientèle.
Face aux contraintes citées ci-dessus, l’étude de l’emplacement des centrales de génération, des lignes de
transport et des postes de transformation s’impose.
1.4 Placement des moyens de production conventionnels
En fonction de la répartition spatio-temporelle de la demande, le producteur d’énergie songe au bon
placement des moyens de production. Le placement tient compte du potentiel disponible de production. Selon les
contraintes de qualité de service et de moyens de production, il assure une répartition des moyens de production.
Les moyens de production sont généralement classés en trois catégories. On distingue :
1- Les centrales conventionnelles de production de pointe nécessitant des turbines à gaz : Ces centrales
sont essentiellement caractérisées par un temps de démarrage rapide de l’ordre de quelques minutes,
2- Les centrales conventionnelles de production de base utilisant des turbines à vapeur et des turbines à
cycle combiné. Ces centrales sont essentiellement caractérisées par un temps de démarrage très lent et un coût
de démarrage élevé,