Grande batterie Expérience pratique du laboratoire Smart Grid de l EKZ

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Huguette St-Pierre
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1 Grande batterie Expérience pratique du laboratoire Smart Grid de l EKZ Michael Koller, responsable de gestion technologique, 31 mai 2016, Powertage 2016

2 Programme I. Laboratoire Smart Grid d EKZ II. Batterie de stockage EKZ III. Projet pilote gestion de la charge pour l intégration PV IV. Calcul de réseau avec des éléments SmartGrid 2

3 Flux de charge d un poste de transformation avec beaucoup de photovoltaïque Relevé de situation actuelle pas de simulation pour 2050! 3

4 Projet du laboratoire Smart Grid d EKZ Installation PV de test Batteries de stockage décentralisées Gestion dynamique de la charge Centrale virtuelle Laboratoire Smart Grid EKZ Respect des prévisions et calendriers locaux Calcul dynamique de réseau Fonctionnement en îlot Microgrids Retard dans l extension du réseau pour le PV 4

5 BESS 1 MW de Zurich Conteneur de batterie Poste de transformation Transformateur de couplage Convertisseur 1 MVA 5

6 Détails de la batterie de stockage 1 MW Modules de batterie Conteneur de batterie Onduleur SCADA Caractéristique Valeur Remarques Puissance 1,3 MW Charge et décharge max. Capacité 580 kwh MW Intégrateur système ABB Technologie de batterie Li-ion Fabricant LG Chem Rendement 80 à 90% Round trip 6

7 Applications de la batterie de stockage EKZ Écrêtage de pointe Retarde l extension du réseau Réduction de la marge de sécurité dans la construction de réseau Réduction de la prime de puissance Maintien de la tension Intégration de producteurs décentralisés au réseau de distribution Amélioration de la qualité de la tension pour les processus industriels critiques Réglage de fréquence Capacité d îlotage Microgrids ASI pour les consommateurs critiques 7 Avantages pour le réseau de distribution Avantages pour la clientèle Facteur de souplesse pour le marché Facteur de souplesse pour le réseau

8 Fonctionnement en îlot / Microgrid Composants Batterie Diesel en parallèle Immeuble de bureaux Photovoltaïque Stations de recharge Séparation du réseau Fonctionnement en îlot Synchronisation Parallèle au réseau 8

9 Mesures du fonctionnement en îlot du bâtiment 7 d EKZ 9

10 Courbe de charge du réseau de distribution 10

11 Écrêtage de pointe du réseau de distribution 11 Pic de charge : 1 GW Quantité d énergie annuelle : 50 GWh Limite : 800 MW Quantité d énergie max. par jour : 2 GWh

12 Écrêtage de pointe grand immeuble de bureaux Pic de charge : 150 kw Quantité d énergie annuelle : 6 MWh Limite : 100 kw Quantité d énergie max. par jour : 175 kwh 12

Prévision de charge Écrêtage de pointe sur la base de prévisions Utilisation basée sur des prévisions de charge et de production Modèle de batterie Prévisions

13 Prévision de charge Écrêtage de pointe sur la base de prévisions Utilisation basée sur des prévisions de charge et de production Modèle de batterie Prévisions Optimisation Plan d utilisation du BESS Prévisions de production PV basées sur un service météo Prévisions de charge à l aide d un réseau neuronal artificiel 13

14 Réglage de fréquence au sein du réseau interconnecté européen Source : swissgrid. 14

15 Les batteries de stockage préqualifiées pour le réglage primaire Swissgrid se procure une réserve primaire sur le marché dans le cadre d enchères hebdomadaires Depuis juin 2014, les batteries de stockage EKZ sont les premières, en dehors des centrales hydrauliques, à être préqualifiées en Suisse pour le réglage primaire Première batterie autonome en Europe sur le marché de l énergie de réglage sans couverture par des centrales conventionnelles Volume du marché du réglage primaire : env. 800 MW (tendance croissante avec les nouveaux pays) 15

16 Évolution du prix du réglage primaire et secondaire avant et après le couplage des marchés Marché int. 16

17 charger négatif négatif décharger positif positif Fonctionnement du réglage primaire Centrale 1 MW Stockage 1 MW +0,5 MW -0,5 MW +1 MW -1 MW Activation du réglage primaire par mesure de fréquence locale pas de commande centralisée Les unités de stockage sont deux fois plus souples qu une centrale Les unités de stockage permettent d ajuster très rapidement la puissance et de stabiliser le réseau à l aide d un grand nombre de nouvelles énergies renouvelables Pour garantir leur fonctionnement, les unités de stockage ne doivent jamais être vides ou pleines 17

18 Batterie de stockage EKZ lors de la panne de la centrale nucléaire de Leibstadt en janvier

19 Fréquence [-] Expérience de réglage primaire avec la batterie de stockage EKZ Prestation de réglage primaire pendant >50 semaines Aucune panne du système L algorithme de recharge d EKZ a permis de toujours maintenir la charge entre 44,5% et 75,7% 19

20 Projet pilote de gestion dynamique de la charge Utiliser les nouvelles possibilités de l infrastructure Smart Metering Pilotage individuel de chauffe-eau via une station transformatrice afin de tirer profit des pics de production photovoltaïques 20

21 Station transformatrice dans la commune de Rickenbach Sulz Valeur Remarques Transformateur Puissance PV installée Charge Puissance de chauffe-eau installée 630 kva 466 kw 350 kw en pointe estivale 314 kw 75 clients 30 clients pilotes, 63 télérelais au total 21

22 aber mmmmmmmmmmmmmmmmmmm Principe de fonctionnement de la gestion dynamique de charge pour compenser les pics de production PV Avec Sans La gestion PV de la charge des chauffe-eau permet d équilibrer la production locale 22

23 Vue d ensemble des processus informatiques de gestion dynamique de la charge sur la base de l infrastructure Smart Metering 23

24 État du projet pilote de gestion de la charge Clients pilotes volontaires : Enregistrement du profil de charge avec une résolution de 15 min Commutation variable des chauffe-eau électriques en fonction des prévisions de production PV Quand Quoi Mi-septembre 2015 Sélection des clients pilotes (30) Janvier 2016 Janvier 2016 décembre 2017 Installation de compteurs intelligents sur l ensemble de la zone Expérience pilote de gestion dynamique de la charge 24

25 Étude de planification du réseau de distribution avec un spin-off de l EPF Profils Smart Metering de clients volontaires pour la modélisation du réseau basse tension les lacunes de données sont comblées par modélisation mathématique 25

26 Génération de profils de substitution pour les clients sans profils de compteur intelligent Un certain nombre de profils Smart Metering suffisent pour une modélisation détaillée du réseau basse tension 26

27 Courbe de tension en cas d extension PV (280 kwc) Tension : env. 0,98 1,12 pu non-respect d EN Taux d utilisation des lignes : env. 0% 80% 27

28 Intérêt d une modélisation détaillée du réseau de distribution Permet de comparer les coûts d une extension de réseau conventionnelle avec des alternatives de réseau intelligent Économies potentielles dans le réseau de distribution pour l intégration d énergies renouvelables dans le cadre de la transition énergétique 28

29 Conclusion Le laboratoire Smart Grid d EKZ doit assurer la rentabilité dans le cadre de la stratégie énergétique 2050 Projets pilotes servant de base aux stratégies de production décentralisée une contribution d EKZ à la transition énergétique en Suisse Les conclusions du laboratoire Smart Grid sont mises à la disposition du secteur sous la forme de services de conseil spécifiques 29

30 Partenaires d EKZ pour le développement du réseau intelligent 30

31 Merci beaucoup Michael Koller Responsable de gestion technologique 31

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