UE 9 Gestion des Réseaux Electriques

UE 9 Gestion des Réseaux Electriques
Coordinateur:
Stéphane Métens
[email protected]
Intervenants: Maxime Dauby (Poweo) et Matthieu Guillo (Fondamentaux physiques du transport
d’électricité, Simulation de réseaux)
Volume horaire:
40h de cours
Pas de TP
Introduction
L’énergie électrique se transporte mal ce qui entraîne un réseau électrique à la fois dense et maillé Il
faut assurer la gestion dynamique de l'ensemble production - transport – consommation afin d’en
maîtriser la stabilité. Une défaillance peut potentiellement avoir des conséquences importantes sur
l'ensemble du réseau interconnecté (blackout par exemple). Les réseaux de transport et de
distribution d’énergie sont une association hétérogène d’éléments électriques très différents dont le
fonctionnement propre peut se répercuter sur l’ensemble du circuit. Pour cette raison, la structure et
les propriétés des réseaux électriques doivent être comprises par tous les acteurs de la chaîne
électrique producteurs, les distributeurs, les grands consommateurs et par les fournisseurs de
matériel. Ce cours développera les aspects techniques du fonctionnement d'un réseau de transport
d'énergie électrique et présentera aussi le contexte économique du marché de l’électricité en
profonde mutation.
Objectifs
A l’issue de ce module, les participants seront en mesure de comprendre les principes physiques
d’un réseau de de transport d’énergie ainsi que son fonctionnement pratique et son organisation à
l’échelle du pays.
Rappels d’électrotechnique
Rappels sur le courant périodique et sinusoïdal
- Définition des valeurs efficaces: cas de I, de U, P
- Représentation complexes de U et I en régime sinusoïdal. Diagramme de Fresnel.
- Récepteur inductifs, capacitifs.
- Impédances complexes des récepteurs R, L et C. Lois d'association série et parallèle.
- Raison du triphasé: économique (volume cuivre) et calcul puissance instantanée dans cas circuit à
charge équilibrées
Rappels sur l'induction et les circuits magnétiques
- Définition de l' auto-inductance, inductance mutuelle. ddp avec inductances mutuelles
- Loi de Lenz, force électromotrice
- Relations entre I, B, H, flux. : cas des circuits simples
- perméabilité magnétique. Saturation magnétique
- Analogie circuit électrique et magnétique: inductance, réluctance, loi d'Hopkinson
- circuits non linéaires : perméabilité et H
- Cas matériau linéaire idéal et réel non linéaire (notion d'hystérésis)
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- Pertes Fer:
. courants de Foucault et comment minimiser
. perte par hystérésis
- Modélisation linéaire d'une bobine (shéma électrique équivalent)
- inductance de fuite.
Transformateurs:
- importance dans les réseaux de transport et distribution
- transformateur monophasé idéal et réel (pertes fer, inductance fuite, échauffement perte fer,
inductance magnétisante)
- rendement classique et énergétique des transformateurs
- transformateurs triphasés:couplage, rapport de transformation, indice horaire
Organisation du système électrique
Le système électrique s’appuie sur des réseaux structurés en plusieurs niveaux, caractérisés par des
tensions électriques différents (haute tenstion-HTA-, basse tension -BT-) et équipés de moyens de
transformation adaptés. Il est constitué des réseaux de transports et de distribution. Partant des
centres de production, le réseau de transport alimente des postes sources qui permettent de délivrer
de l’énergie au réseau de distribution. Ce dernier est consituté des ouvrages distribuant l’énergie
vers les installations des consommateurs. Les réseaux doivent aussi gérer des sources de production
locales en nombre croissant (éolien, microcentrales hydrauliques, photovoltaïques...) qui injectent
de l’électricité sur le réseau.
Le réseau très haute tension (HTA/HTB)
Le réseau de distribution (HTA / MT)
Les fournisseurs, les responsables d’équilibre
Les producteurs, les responsables de programmation
Protection du matériel
Protection contre les pannes et blackouts, sûreté du système électrique
Conduite des réseaux éléctriques
Etude des concepts spécifiques pour la caractérisation du comportement d’un réseau: calculs de
transit de puissances(“load flow“), régulations primaire et secondaire de tension et de fréquence,
stabilités statique et dynamique, causes des grands incidents... et ses méthodes d'étude.
Equilibrage entre production et consommation via l’exploitation de reserves de puissance de
production et la régulation des flux de puissances de transit. Bilan énergétique du réseau, courbes de
charges géographiques, modèles de déperdition d’énergie.
L’équilibre Offre Demande : illustration de la problématique autour de grands incidents (Italie,
Allemagne)
La prévision de consommation
Le réglage Fréquence /Puissance
Le réglage de la Tension
La règle du N-1 (Topologies, impédances)
Les barrières de défense des réseaux (délestage, rupture de synchronisme)
Contexte économique des réseaux d’énergie
Aspects économiques du marché de l’électricité en changment profond depuis l’ouverture
concurrentielle des grands réseaux électriques. Mécanismes d’ajustement concurrentiels sur les
réserves de puissance disponibles. Données macro-économiques du marché de l’électricité.
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Le Mécanisme d’ajustement (type d’offres)
Le prix des écarts
Le marché powernext Forward
Le marché Powernext Spot
Les capacités d’interconnections avec les pays étrangers
Le couplage des marchés
Pré-requis
A coordonner avec le module «Production d’ électricité, électrotechnique»
Fondamentaux d’électricité: Courants électriques: continus, alternatifs, intensité, tension, puissance
Phénomènes électriques: résistance, impédance, effet Joule, induction, effet Peau, capacité
Fondamentaux électrotechnique : Production d’électricité, dynamos, alternateurs. Conversion de
l'énergie, transformateurs redresseurs, hacheur, onduleur.
Fondamentaux cicruits électriques : Lois de Kirchhoff, théorèmes des circuits équivalents
Méthodes pédagogiques
L’enseignement comprend essentiellement des conférences et des études de cas. Il sera accompagné
de visites d’ouvrages du système électrique: postes sources, poste électrique RTE, postes de
transformation, différents types de lignes, centres de dispatching ERDF ou RTE ou producteur.
Démonstrations et travaux pratiques pour les méthodes de simulation.
Documents
Électrotechnique Théodore Wildi, Gilbert Sybille, 4ième edition, de Boeck 2005.
Wikipedia: Réseau électrique http://fr.wikipedia.org/wiki/Reseau_electrique
Wikipedia:
Electrical
network
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_network,
http://en.wikipedia.org/wiki/Grid_(electricity),
Formations professionnelles
Master Pro GR2E (Gestion des Réseaux d'Energie Electrique)
http://www.univ-lille1.fr/dess-gr2e/
Remise à Niveau en Électrotechnique
http://www.emagister.fr/formation_remise_niveau_electrotechnique-ec2406682.htm#programa
l'Ouverture Concurrentielle des Grands Réseaux Électriques
http://www.emagister.fr/formation_l_ouverture_concurrentielle_grands_reseaux_electriquesec2405343.htm#programa
Simulation Numérique des Réseaux d'Énergie
http://www.emagister.fr/formation_simulation_numerique_reseaux_energieec2405276.htm#programa
Simulation des Réseaux d'Énergie Électrique avec le Logiciel Emtp-Rv
http://www.emagister.fr/formation_simulation_reseaux_energie_electrique_logiciel_emtp_rvec2405365.htm#programa
Fonctionnement des Réseaux de Transport d'Énergie Électrique
http://www.emagister.fr/formation_fonctionnement_reseaux_transport_energie_electriqueec2405296.htm#programa
Omnipr
Protection des Réseaux d'Énergie Publics et Industriels
http://www.emagister.fr/formation_protection_reseaux_energie_publics_industrielsec2405297.htm#programa
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