Transport

Electric power
generation,transmission and
delivery
A NEW PARADIGM
Programme ENERGIE
I.N.P.Grenoble
Contexte & Enjeux




Libéralisation du marché de l ’énergie électrique

Nouveaux acteurs

Nouvelle donne (paradigme)
Contraintes environnementales

Énergie propre

Difficulté de construction de nouveaux ouvrages
Fonctionnement aux limites

Congestions et flux d’énergie « imprévus »

risque d’écroulement
Enjeux économiques
Sens de l ’énergie
Génération
RESEAU
ELECTRIQUE
Transport
Distribution
Service
Consommateur
Vision classique du système électrique de puissance
Génération
Transport
Distribution
Service
Consommateur
Alternatives et technologies

Développement des technologies alternatives de
production


Nouvelles technologies


éolien, solaire, PAC, m-turbine, m-hydro, …
FACTS, GPS, …
Distribution « active »

Insertion de la production décentralisée

Nouveaux schémas de protection

Pilotage, impact architectures, qualité de l’énergie, ...

Apport des NTIC (Internet, …)
Breaking The Rules
Yesterday
Central power station
Tomorrow: distributed/ on-site
generation with fully integrated
network management
Photovoltaics
power plant
Transmission Network
Storage
Storage
Flow
Control
House
Storage
Power
Distribution Network
quality
Local CHP plant
device
Storage
Power
quality
device
Wind
power
plant House with domestic CHP
Factory
Commercial
building
Source ALSTOM
Le contexte : la nouvelle distribution
Charges fluctuantes
1.5 kV - 50 kV
400 V
63 kV - 750 kV
Charges sensibles
Réseau de
distribution
Production
Réseaux Transport
et répartition
Sens habituel d’écoulement de l ’énergie
Distribution active
Filtrage actif
Compensation
Charges polluantes
Production décentralisée
Une vue d ’ensemble
Générateurs
Eoliennes
Piles à combustible
Microcentrales
Groupes diesel
Géné photovoltaïques
Micro turbines...
Interfaces
Intelligentes
(I.I)
Flux énergétiques
Systèmes de stockage
Mécaniques : Volants d ’inertie
Magnétiques: SMES
I.I
Électrostatiques et/ou
chimiques
Systèmes de
supervision
mesures et contrôle
commande
Acquisitions
Commandes
RESEAU
Interfaces
Intelligentes
(I.I)
Flux énergétiques
Enjeux scientifiques et thèmes de recherche



Intégration massive de la production décentralisée

Centrale virtuelle

Conception nouvelles architectures

Observation des producteurs
Nouvelles fonctions de la dérégulation et réseaux de
transport

Traitement des congestions

Traçabilité de l’énergie

Valorisation services système, sécurité des réseaux
Nouvelles interfaces Production/Réseau

Electronique de puissance

Commande intelligente
Virtual Utility
Virtual Utility
Company
Energy Service
Providers
• Business Partnering
• Energy Mgt & Energy Trading System
• Planning & Operations
• System Installation and Maintenance
• Asset Management and Services
Utility Distribution
Companies
Retail
Energy Markets
Communication Network (Internet, …)
Residential
Industrial
Commercial
Distributed Gen
Source: Alstom
Perspectives de recherche
 Méthodes et analyse des grands systèmes
 Réduction d’ordre
 Amélioration des transferts de puissance, traitement des
congestions
 Intégration GED dans le réseau




Optimisation transferts énergétiques
Nouvelles architectures
Méthode d’analyse et d’amélioration de la qualité
Méthodes de gestion et de pilotage (centrale virtuelle)
 Electronique de puissance
 Electronique de puissance très basse tension
 Electronique de puissance Moyenne et Haute tension
Les avancées à réaliser
 INTEGRATION MASSIVE DE LA PRODUCTION DECENTRALISEE
 Gestion des flux d’énergie dans les réseaux(Disponibilité et qualité )
 Outils qualité de l’énergie (matériel et logiciel)
 Augmentation des capacités de transfert (FACTS…)
 Limitation des défauts
 Impact de la production décentralisée
 Détection et localisation des défauts
 Nouvelles protections (bi-directionnelles)
 Observation des producteurs(traçabilité)
 Centrales électriques virtuelles
 Gestion des réseaux en présence d’un grand nombre de charges
et de producteurs intermittents
 Méthodes de supervision et de surveillance généralisées( analyse et
transfert des données)
 Commandes innovantes des interfaces
 Nouvelles architectures de réseau ( schémas d’alimentation
optimisée)


A courant continu( avec ou sans raccordement)
Stockage
Les avancées à réaliser
 ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
 Electronique de puissance très basse tension(forts courants )
 Composants Si spécifiques :fort courant et faible tension de
déchet
 Intégration de la commande rapprochée et des protections
 Architecture des convertisseurs bien adaptée
 Conception globale des convertisseurs incluant les problèmes
thermiques ,mécaniques ,C.E.M. …etc
APPLICATIONS:automobile ,informatiques ,alimentations continues ,P.A.C.
,photovoltaïque ,éclairage
 Electronique de puissance HAUTE TENSION
 Composants Haute Tension
 Composants Carbure de Silicium (V> 10 kV)
 Prospective composants Diamant
 Composants à commande optique
 Architecture des convertisseurs
 Convertisseurs multi-niveaux
 Mise en série de composants I.G.B.T.
APPLICATIONS: Onduleurs de traction ,FACTS ,Filtres actifs …