Utilisation de la flexibilité de la charge pour participer au contrôle de
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Utilisation de la flexibilité de la charge pour participer au contrôle de la tension sur les réseaux de distribution Auteurs : Yujun HE, Marc PETIT Supélec, Département Energie Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 1 Plan de présentation I. II. III. IV. Problématique Modèle de DR et Formulation Validation et Analyse Conclusion Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 2 Problématique du réglage de tension • Le profil de tension au sein d’un réseau de distribution sans générateurs distribués (DG) : – Des flux de puissance amont aval U3 U2 U1 Schéma du réseau U U Umax U1 U3 U2 U1 Umin Le long du départ Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 Umax U3 U2 Umin Le long du départ 3 Problématique du réglage de tension • Le profil de tension au sein d’un réseau de distribution en présence des générateurs distribués (DG) : U 5 – Des flux bi-directionnels U4 U1 U2 U3 Schéma du réseau U U U4 U3 Umax U1 U3 U4 Umax U2 U1 U2 Umin U5 Umin U5 Le long du départ Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 Le long du départ 4 Problématique du réglage de tension • Le profil de tension au sein d’un réseau de distribution en présence des générateurs distribués (DG) : U 5 – Des flux bi-directionnels U4 U1 U2 U3 Schéma du réseau U U U4 Umax U1 U3 U2 Umin U3 Umax U4 U2 U1 U5 Le long du départ Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 U5 Umin Le long du départ 5 Utilisation de la charge au réglage de tension • Actions possibles sur la tension face à l’accroissement de DG – Réglage conventionnel : Régleur en charge (OLTC) ; – Réglage de puissance réactive : le réglage U/Q de DG , bancs de condensateur; – Réglage de puissance active : stockage, la production de DG, charge. • Contexte : Changement vers un réseau de distribution plus intelligent – Evolution du système (tel que DMS, AMI, compteur numérique…); – Charges plus contrôlables (VE, charge thermique, …); Le pilotage de charge dans le réseau devient disponible pour le gestionnaire. • Objectif : Peut-on profiter de la contribution de la gestion de charge pour améliorer le contrôle de tension et augmenter l’accueil de DG? Quelles contraintes y a-t-il lors de l’utilisation de la charge? Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 6 Introduction de la flexibilité de la charge • • • Flexibilité de la charge – Objectif : améliorer la fiabilité des réseaux électriques et réduire le coût opérationnel; Ressources de la flexibilité : – Charges thermiques, telles que chauffage, chauffeur d’eau, refroidissement… – Véhicules Electriques (VE) ; La flexibilité de la charge dépend de : – Disponibilité ; – Contrôlabilité; – Acceptabilité; Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 7 L’influence de puissance active sur la tension • La chute de tension sur une ligne de transmission en présence de DG : ∆ • ∙ ∙ ∙ Réseau HTA : un rapport R/X plus élevé qu’en HTB : – Pour les câbles de souterrain : R/X – Pour les lignes aériennes : R/X 1 • ∙ 2 (pour un câble de section 150mm²) Pour les chutes en ligne, P est plus influent que Q! Calcul du couplage V-P avec la matrice de sensibilité ∆ ∆ / / / / ∙ ∆ ; ∆ En inversant la matrice jacobienne des équations de load-flow, on peut calculer le couplage entre le module de tension et la puissance active: ∆ ∆ /∆ ∙∆ + . ∙∆ ∙ ∆ ; où Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 ∙ tan . tan 8 Modèle de la réponse de demande • • La réponse de la demande (DR) : moduler la consommation d'un groupe de charge pour répondre à un besoin du gestionnaire du réseau (DSO). Quelques profils approximés au niveau de l’agrégateur selon le type de charges (1)Modèle avec CLPU • (2) Modèle de CLPU ajusté (3) Modèle de processus industriel Paramètres du profil de charge: – Durée de réponse ; – puissance de charge mobilisée ∆ ; – cycle de recharge ; Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 9 Mécanisme du réglage de tension Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 10 Formulation de l’optimisation • Fonction objectif∶ MIN ∑ • Sous les contraintes : , – , – • – 0 ∆ ∑ – 0 ∆ ∙ tan ∑ 1, … , ; ∆ est le nombre de nœuds. 1, … , ; est le nombre de branches. ∙ ∙ cos ∑ ∙ ∙ sin sin 1, … , , cos , . 1, … , . Ainsi que les contraintes sur les charges: – ∆ – ∆ ∆ ∆ ; ⋯ ∆ ; Profil de charge utilisé Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 11 Etude de cas • Le réseau de test utilisé – Départs ruraux 1) Câble souterrain pour raccorder un parc d’éolienne. 2) Départ aérien avec des charges seules connectées 3) Départ aérien avec charges et génération PV Wind farm PV – Le dimensionnement Le parc d’éolienne : 2 4MW Charges de départ 2 : 8.66MVA (30% de charges sont flexibles) Charges de départ 3 : 8.66MVA (30% de charges sont flexibles) Panneaux de solaire : 6MW – Le réglage de DG : absorber ou fournir la puissance réactive. Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 12 Validation avec le scénario d’une semaine • Le résultat de tension sans réglage Profils de charge et de génération dans le réseau Source : région PACA extrait de RTE Profils de tension maximale et minimale Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 13 Validation avec le scénario d’une semaine • Les résultats de tension avec la méthode VVC et la méthode de DR Profils de charge et de génération dans le réseau Source : région PACA extrait de RTE Profils de tension maximale et minimale Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 14 Analyse de performance • Evaluation statistique pendent la durée d’une année avec différents taux de pénétration de DG: Taux de DG 40% 50% 60% 70% 80% Occurrence de violation tension avec VVC 1 fois/an 37 fois/an 93 fois/an 180 fois/an 273 fois/an Occurrence de violation tension avec VVC et DR 0 fois/an 10 fois/an 33 fois/an 68 fois/an 101 fois/an 1h 0,85h 0,84h 0,85h 0,86h Durée moyenne de DR (heures) • Moyens du réglage adoptés: Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 15 Conclusion • La gestion des charges flexibles est capable de contrôler la tension dans les réseaux de distribution en situation contraignante. Cependant, l’effet de rebond va défavoriser la performance de réglage et il doit être maitrisé de manière plus sophistiquée. • L’utilisation de la gestion de charge est une alternative de limiter le problème de tension lors de l’augmentation du taux de pénétration de DG. Au cas où DR serait sollicité très fréquemment et de très longue durée, d’autres investissements de l’infrastructure tel que le stockage doivent être mis en place. Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 16 MERCI POUR VOTRE ATTENTION! Yujun He, Journée GrD ISIS 12/6/2014 17
