3 I EXPÉRIMENTER DES TECHNOLOGIES INNOVANTES SUR LE RÉSEAU ÉLECTRIQUE AU SERVICE DE LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE Le contexte Accompagner la transition énergétique, préparer l avenir et développer les réseaux intelligents (Smart Grid) de demain, implique d expérimenter un réseau intelligent jusqu à la partie basse tension. Le projet GreenLys permet de tester et de valider des innovations et solutions concrètes et d appréhender au meilleur coût la nécessaire modernisation du réseau. Autrefois à flux «unidirectionnel», le réseau électrique était chargé d acheminer l électricité du producteur vers le consommateur. Avec la montée en puissance de nouveaux modes de production et de consommation, le système électrique doit permettre la circulation de l électricité dans les deux sens pour prendre en compte : une production décentralisée en forte croissance, intermittente et difficilement prévisible au niveau local, des périodes de pointe, des risques accrus de surtension et de congestions locales. L électricité étant difficilement stockable, sa production et sa consommation doivent être équilibrées en temps réel à tout moment. Le système électrique doit être piloté de manière plus flexible. L apport de nouvelles technologies de l information et de la communication couplées au système électrique répond à ces nouveaux enjeux. Le compteur communicant Linky est la première «brique» de ces réseaux intelligents. RETOURS D EXPÉRIENCE ATTENDUS Éprouver les fonctionnalités et les apports du compteur Linky et de son infrastructure communicante. Expérimenter des solutions complémentaires d observabilité du réseau en temps réel. Tester des fonctions avancées de conduite du réseau et notamment l auto-cicatrisation. Développer des nouveaux outils d analyses et de planification. en évaluant à chaque fois la pertinence technologique et économique des solutions testées.
Les actions menées, les solutions expérimentées et leurs apprentissages LES INNOVATIONS EXPÉRIMENTÉES DANS GREENLYS QUI AMÉLIORENT L EXPLOITATION QUOTIDIENNE DU RÉSEAU PUBLIC DE DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE 1. Expérimentation d une infrastructure communicante autour de Linky d ERDF à Lyon et à Grenoble Sur les zones expérimentales de Lyon et Grenoble, une infrastructure communicante a été mise en place : elle est composée de compteurs communicants Linky d ERDF, de concentrateurs installés dans les postes moyenne (HTA - 20 000 volts) et basse tension (BT - 400 volts) et d un système de communication par courant porteur en ligne (CPL). Le compteur «communicant» crée un lien interactif entre le réseau et les consommateurs. Il est bidirectionnel, c est-à-dire capable de recueillir et de transmettre des données de consommation du client vers le distributeur et inversement. Ces informations sont relevées quotidiennement pour tous les consommateurs et tous les producteurs de la zone équipée en compteurs Linky et en concentrateurs. Grâce à Linky et à son infrastructure communicante, il devient possible pour la première fois d accéder à un suivi précis et continu de la qualité de fourniture de l électricité. GEG 180 000 COMPTEURS LINKY INSTALLÉS À LYON ET 600 À GRENOBLE DANS LE CADRE DE L EXPÉRIMENTATION OBJECTIFS ATTEINTS Le projet GreenLys a permis de démontrer la pertinence de Linky et de son infrastructure communicante pour améliorer la gestion quotidienne mais aussi la planification du réseau électrique et par conséquent, pour le gestionnaire de réseau, d améliorer la qualité du service rendu. Par exemple : Facturer les clients sur la base de leurs consommations réelles Favoriser le suivi des consommations d électricité et donc la maîtrise des dépenses Faciliter l observabilité et le pilotage du réseau Basse Tension Permettre le traitement des réclamations clients grâce à un accès direct à l historique des perturbations électriques Identifier à titre préventif, des anomalies de l alimentation électrique et mettre en œuvre des solutions correctives optimisées (par exemple rééquilibrer la tension) Faciliter la gestion de l impact des effacements diffus sur le réseau grâce à une meilleure observabilité au niveau Basse Tension Caractériser les effacements diffus à travers le contrôle du réalisé
2. SEQUOÏA, l outil de gestion du réseau BT en temps réel GreenLys est l une des premières expérimentations au monde à avoir permis le développement d un outil de gestion du réseau BT en quasi temps-réel. Expérimenté en mode préindustriel, ce système baptisé SEQUOÏA facilite l exploitation, le pilotage et la supervision des réseaux moyenne tension (HTA) et basse tension (BT). Il est ainsi possible pour ERDF de connaître les contraintes techniques, de tension, de courant, de puissance sur les réseaux BT. SEQUOÏA apporte donc une réelle plus-value dans la réponse aux clients lors des coupures ou perturbations de l alimentation électrique grâce à ses capacités de détection rapide et de pré-diagnostic de ces évènements. 3. Test d «auto-diagnostic» du réseau BT via Linky Aujourd hui lorsqu un incident survient sur le réseau Moyenne Tension (HTA), des automates sont en mesure de rétablir le courant chez 70% des clients concernés en moins de deux minutes et ce, avant toute intervention humaine grâce notamment à une phase de diagnostic automatisée. Demain, le réseau Basse Tension (BT) pourra avoir un fonctionnement comparable en terme de détection de pannes. Grâce au compteur Linky associé à des capteurs innovants développés par Schneider Electric, les réseaux lyonnais (ERDF) et grenoblois (GEG) testent, dans le cadre du projet GreenLys, des fonctions d autodiagnostic sur la partie BT. 4. Test d «auto-cicatrisation» du réseau HTA grenoblois L un des objectifs du projet GreenLys est d éprouver des solutions qui demain permettront au réseau électrique de se reconfigurer en des temps records, sans même que les clients ne s en aperçoivent! Cela s appelle l auto-cicatrisation («self-healing»). Une solution innovante d auto-cicatrisation du réseau électrique 20 kv a été mise au point et testée en laboratoire par Schneider Electric. Elle a été installée sur 5 des 26 postes de distribution situés sur une même «maille» du réseau grenoblois. Cette solution est ainsi capable de détecter la zone de défaut, de l isoler et de permettre la reconfiguration automatique du réseau grâce à un système de télécommunication intelligent entre les postes en moins de 20 secondes.
5. Expérimentation de solutions complémentaires de mesure, de contrôle et d observabilité du réseau en temps réel Développées par Schneider Electric, plusieurs solutions technologiques innovantes sont expérimentées sur les réseaux HTA et BT. Smart Scan Intervention d ERDF et de Schneider Electric pour l installation de la solution «SmartScan» dans un poste HTA/BT Installation du matériel «SmartScan» développé par Schneider Electric Zoom sur une pince ampèremétrique «SmartScan» La solution «SmartScan» GreenLys est un outil qui permet de localiser les pertes sur le réseau électrique de distribution via des capteurs intelligents sans fil et sans pile placés dans le poste de distribution et en interaction avec le compteur intelligent Linky. Ces pertes représentent de l ordre de 5 % de l énergie distribuée. Une fois ces pertes localisées, le distributeur d énergie peut apporter des actions correctives telles que le rééquilibrage de phases ou la réparation du compteur défectueux. La solution a été testée avec succès sur une zone résidentielle du 4 e arrondissement de Lyon avec une centaine de compteurs Linky connectés. Fort de son succès, la solution SmartScan a été intégrée à l offre de service «Revenue Protection» de Schneider-Electric, qui, deployée à grande échelle sur une réseau de distribution permet de diminuer considérablement le taux de pertes non techniques. LV Cloud GreenLys teste également la pertinence de l instrumentation des réseaux BT dans le cadre d une insertion plus représentative des énergies renouvelables avec une solution innovante : LV Cloud développée par Schneider Electric et testée en collaboration avec ERDF et GEG. Cet équipement permet d effectuer des mesures dans les postes HTA/BT, de les analyser et ainsi, de réaliser un véritable diagnostic du poste HTA/BT et du réseau BT, depuis le réseau HTA, jusqu aux clients. Il facilite également la localisation des pertes techniques et non techniques en fournissant des données au système de localisation de pertes SmartScan, actuellement testé sur Lyon avec ERDF. La solution LV Cloud a su démontrer son intérêt, c est pourquoi elle a pu être intégrée à l offre de service «Diag Serve» de Schneider-Electric.
AccuSine Panneaux photovoltaïques situés dans le quartier Lyon Confluence Un agent ERDF de la base d exploitation de Vaise intervenant sur le coffret divisionnaire La solution AccuSine de Schneider Electric en pied d immeuble dans le quartier Lyon Confleunce Avec le développement des énergies renouvelables, la présence de fortes productions photovoltaïques (PV) peut venir augmenter brièvement la tension du réseau électrique à certaines heures de la journée où la consommation est moindre. Une solution de régulation de tension, AccuSine, a été expérimentée sur les réseaux grenoblois et lyonnais. Cette solution permet d injecter ou de soutirer de la puissance réactive sur le réseau afin de moduler la tension. Il s agit d une alternative au renforcement du réseau. Lyon Confluence, éco-quartier en plein développement, compte une douzaine de producteurs photovoltaïques de taille variable. La solution AccuSine a donc été expérimentée au plus près des points d injection de fortes productions PV. L expérience s avère concluante avec une tension régulée sur le réseau. PA IRIS Boîtier PA IRIS de Schneider Electric installé et relié au poste HTA/BT Pose d un PA IRIS dans un poste HTA/BT par un agent ERDF Intervention d ERDF dans l un des postes à La Confluence. 50 postes de distribution publique HTA/BT lyonnais et 5 grenoblois ont été équipés avec un matériel baptisé PA IRIS. Ils permettent d obtenir des informations précises sur les postes : température, mesure courant tension et puissance, détection de défauts sur la partie HTA, détection terre résistante HTA et détection d intrusion. Les informations transmises sont un véritable atout pour déceler l origine exacte d un incident par exemple. Ces informations sont ensuite remontées à l Agence de Conduite Régionale (ACR) d ERDF et sont disponibles sur SEQUOIA (logiciel servant à la supervision et au pilotage de l exploitation du réseau électrique).
Le transformateur booster associé au dispositif de compensation AccuSine ERDF et Schneider Electric se sont associés pour répondre à l un des objectifs majeurs de la transition énergétique : l insertion des énergies renouvelables (EnR). Ils ont mis au point et développé une solution de «régulation de tension BT». Cette nouvelle technologie s appuie sur un réseau du courant porteur en ligne (CPL) opérationnel depuis février 2015 sur la zone de Lyon Confluence. Ce réseau télécom permet de rapatrier les valeurs de tension mesurées par un réseau de capteurs judicieusement disposés sur le réseau BT jusqu à l Agence de Conduite Régionale (ACR) d ERDF, en passant par le poste de Distribution Publique et le réseau moyenne tension. Dans cette configuration, le poste de distribution public est le pivot de l intelligence car il héberge des équipements innovants fournis par Schneider Electric qui régulent dynamiquement et automatiquement la tension sur le réseau BT : transformateur de dernière génération dit «Booster» et le dispositif de compensation «AccuSine». Cette innovation permet d observer en temps réel le réseau BT et d ajuster en continu les réglages de tension au plus près des producteurs. Cela a pour effet d augmenter la «bande passante» du réseau existant, et donc d augmenter sensiblement sa capacité d accueil des EnR! LES INNOVATIONS EXPÉRIMENTÉES DANS GREENLYS QUI FACILITENT LA PLANIFICATION DE RÉSEAUX ET RACCORDEMENTS NOUVEAUX EN OPTIMISANT LES INVESTISSEMENTS Le contexte français et européen incite à privilégier le déploiement des technologies «smart grid» plutôt que le remplacement ou le renforcement massif du réseau de distribution électrique. L ajustement production / consommation en temps réel et la réduction des pointes de consommation se feront davantage par la maîtrise de la demande, le recours à la flexibilité des consommateurs, via notamment les effacements de consommation électrique (voir fiche thématique n 4) et/ou des productions d énergie décentralisées. Le métier de planification lié à la prospective et au développement du réseau de distribution électrique bénéficie aussi des apports de Linky éprouvés dans GreenLys. Les informations techniques relevées par les compteurs Linky permettent d améliorer les modèles de prévisions ainsi que la description du réseau. Un outil de calculs électriques baptisé ERABLE Smart Grids a été conçu et développé par ERDF dans le cadre de GreenLys.
Cet outil lui permet de disposer d hypothèses d études enrichies et consolidées pour diagnostiquer l état électrique des réseaux pour optimiser les réglages d exploitation ainsi que les solutions d investissements. Par exemple, il devient plus facile d identifier les potentialités de raccordement des énergies renouvelables à coûts optimisés pour la collectivité. 1. Une fonction de simulation des effacements de consommation électrique Les expérimentations menées dans le cadre du projet GreenLys confirment que les effacements de consommation électrique diffus génèrent des effets de bords importants qui, sans dispositifs d atténuation, mènent à une augmentation de la puissance consommée avec par conséquent des impacts potentiels pour le réseau public de distribution. ERDF a ainsi développé une fonctionnalité de simulation paramétrable - des effacements à horizon 2030. Elle a été implémentée dans ERABLE Smart Grids en se basant sur les effets de bords mesurés de manière empirique dans le projet GreenLys. Ces simulations révèlent qu il existe des risques sur le réseau public de distribution générés par ces effets de bord pouvant concerner jusqu à 7% des réseaux en cas de développement massif des effacements diffus. 2. Un système d échanges d information partagés entre le gestionnaire du réseau de distribution (GRD) et l agrégateur de flexibilité Dès lors, une coordination agrégateur / GRD est nécessaire (voir fiche thématique n 4) afin d empêcher une destruction de valeur pour le réseau public de distribution d électricité, et ainsi maximiser le gain de la flexibilité à l échelle du système global. Cette coordination, basée sur des échanges de données structurés entre acteurs, permettrait au GRD d anticiper ces risques en s appuyant sur l observabilité du réseau BT. Schneider Electric Industries et ERDF ont développé une infrastructure d échange dynamique de données : le portail agrégateur (voir fiche thématique n 5). 3. Des études et des simulations prospectives pour déterminer la valeur de la flexibilité pour le réseau public de distribution Grenoble INP a développé des algorithmes de gestion des pointes locales en s appuyant sur les effacements diffus pour les besoins du GRD. Cela a permis de réaliser : une analyse conjointe menée par GEG et Grenoble INP sur le réseau grenoblois portant sur le dimensionnement de la flexibilité nécessaire pour éviter un renforcement réseau, une analyse conjointe menée par ERDF et Grenoble INP liée à l impact de différentes stratégies d utilisation de la flexibilité pour les besoins du GRD à partir de courbes de charge réelles de poste HTA / BT et des gisements de flexibilité sur la zone GreenLys de Lyon. Ces analyses prospectives ont permis de mettre en évidence un potentiel de valorisation mais aussi des fortes incertitudes associées dans un contexte de transition énergétique. Ainsi, dans le cas d un développement important de la flexibilité, cette dernière représentera à la fois un risque et une opportunité pour le réseau public de distribution, le tout étant fortement lié aux futurs mécanismes réglementaires et tarifaires à construire.
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