Cours Réseaux électriques PDF
I. Un réseau électrique plus intelligent, une combinaison de trois systèmes:
I.1. Définition d’un réseau électrique intelligent:
Les experts de la Commission Européenne retiennent la définition suivante : «un réseau électrique intelligent est un réseau qui est capable d’intégrer au meilleur coût les comportements et les actions de tous les utilisateurs qui y sont reliés : producteurs, consommateurs ainsi que ceux qui sont les deux à la fois. L’objectif est d’assurer au système électrique d’être durable et rentable, avec des pertes faibles et avec des niveaux élevés de sécurité, de fiabilité et de qualité de la fourniture».
De façon plus précise, un réseau électrique intelligent (Smart Grid) a pour objectif de générer et distribuer de l’énergie de façon plus efficace, plus économique et plus durable qu’un réseau classique, tout en assurant la sécurité de l’approvisionnement. Il intègre et interconnecte à cette fin des technologies et outils innovants sur l’ensemble de sa chaine de valeur, depuis la production d’énergie jusqu’aux équipements du consommateur. Cette intégration est réalisée grâce à l’utilisation de capteurs et d’équipements numériques de protection, de mesure et de communication, en interface avec les centres de contrôle et de pilotage.
Le réseau électrique intelligent offre à tous les consommateurs la possibilité d’obtenir des informations précises sur leurs usages électriques. Cela leur permet de mieux connaître et piloter leur propre consommation, leur éventuelle autoproduction et d’améliorer leur efficacité énergétique, en liaison avec le réseau et ses opérateurs.
I.2. Caractérisation d’un réseau électrique intelligent:
Le réseau électrique intelligent constitue un écosystème complexe que l’on peut décrire sous forme d’une combinaison de systèmes afin de saisir les éléments les plus structurants de cette « nouvelle économie de l’électricité » ou « nouvelle économie de l’énergie » au sens large. L’écosystème des réseaux électriques intelligents modifie le système actuel des réseaux qui repose sur une gestion unidirectionnelle (de l’amont vers l’aval) en introduisant une gestion systématique intégrée à plusieurs niveaux et bidirectionnelle (de la production centralisée aux productions décentralisées). Trois niveaux de systèmes s’interpénètrent:
- les systèmes de production d’énergies conventionnelles et renouvelables, qui regroupent l’ensemble des capacités de production du vecteur électrique.
- le système local qui correspond à une activation de l’intelligence énergétique dans l’industrie et les bâtiments résidentiel, tertiaire ou collectif et à l’intégration des énergies renouvelables, des systèmes de stockage et des véhicules électriques.
- le système transversal qui est constitué des réseaux de distribution et de transport actifs, pilotés et ajustés en temps réel entre l’offre d’énergies (conventionnelles et renouvelables) et la demande du système local.
Le réseau électrique intelligent ainsi constitué répond aux priorités de la nouvelle économie de l’électricité, que l’on peut synthétiser en trois grandes valeurs d’usage:
• l’intégration des énergies renouvelables, intermittentes et des nouveaux usages électriques.
• la flexibilité de la production et de la consommation pour la réduction de la pointe électrique.
• la gestion de flux d’information et d’énergie bidirectionnels entre les trois niveaux de systèmes.
Le réseau électrique intelligent se caractérise tout d’abord par :
Sa capacité à gérer des productions d’énergie centralisées et décentralisées (notamment les productions à base d’énergies renouvelables, dont il permet le développement et l’intégration optimale). Il permet aussi le développement et l’intégration de sources d’énergie issues de moyens de stockage, notamment diffus et décentralisés.
Il se caractérise ensuite par le déploiement massif et l’utilisation à tous les niveaux de compteurs intelligents (ou Smart Meters) : Ces compteurs sont plus précis, capables de mesurer plusieurs types de flux électriques et surtout, ils sont communicants. Ils permettront de contrôler et de piloter des flux bidirectionnels de courant et d’information, à tous les niveaux du réseau.
Un réseau d’électricité intelligent rend également possible la Maîtrise de la Demande d’Electricité (MDE) au service de tous les consommateurs. Il s’agit premièrement de diminuer globalement la consommation d’électricité en changeant les comportements. En fournissant aux consommateurs des informations précises sur leur consommation et l’impact de leurs usages électriques, un réseau d’électricité intelligent permet à ces derniers de devenir « consommacteurs » et d’adapter leurs comportements. Le pilotage et la gestion de leur éventuelle autoproduction leur permet de devenir « consommateurs-producteurs » (prosumers).
La gestion active des bâtiments (secteur tertiaire), le pilotage énergétiquement plus efficace des procédés de fabrication (secteur industriel) et l’optimisation de la consommation domestique sont facilités, au service de l’efficacité énergétique de tous les consommateurs. À plus grande échelle, un réseau électrique intelligent favorise le développement des villes du futur (smart cities) constituées d’éco-quartiers disposant de productions décentralisées et des moyens de pilotage de ces productions (microgrids).
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