Smart Grids, réseaux électriques intelligents · Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014 2 INTRODUCTION AUX RESEAUX T&D Part 1 TRANSITION

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Jean-Luc THOMAS

Professeur du Conservatoire national des arts et métiers

Directeur du département Ingénierie des Systèmes Mécaniques et Electriques

Jeudi 13 mars 2014

Smart Grids, réseaux

électriques intelligents

Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014

2 Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014

INTRODUCTION AUX RESEAUX T&D Part 1

TRANSITION ENERGETIQUE Part 2

SOCIETAL / REGLEMENTAIRE Part 5

DEMONSTRATEURS Part 6

RESEAUX A COURANT CONTINU Part 7

CONCLUSION Part 8

CONVERTISSEURS DE PUISSANCE Part 4

RESEAUX INTELLIGENTS Part 3







CONCLUSION Part 8




Réseaux électriques

Transport

&

Distribution

P1

P2

P3 P4

Pn

C1

C2 C3

Cm

Echanges

internationaux

Echanges

internationaux


TRANSPORT

DISTRIBUTION

Source :

Thèse Boyra

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Les types de réseaux …

Structure maillée

TRANSPORT

P

Structure étoilée

DISTRIBUTION

P


7

Le réseau de distribution … purement passif

Structure étoilée

DISTRIBUTION

P


8

Le réseau de transport …








CONCLUSION Part 8



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- Accroissement de la demande en électricité

- Plus d’énergies renouvelables (EnR)

- Ouverture des marchés de l’électricité

- Emergence de réseaux de transmission locaux

- Gestion de la pointe

Les Enjeux …

« Révolution industrielle du XXIème siècle »


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Transition Energétique

= Système énergétique adapté aux

Enjeux du XXIème siècle

• Production décentralisée – EnR

• Poste de consommation énergétique

• Systèmes de stockage distribués

Echanges flexibles entre :


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TRANSPORT

DISTRIBUTION

Source :

Thèse Boyra

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Source CRE

Italie / 28 Septembre 2003 USA / 14 Aout 2003

Pertes: 61 800 MW

Personnes: 50 millions

Durée: jusqu’à 2 jours

Pertes: 20 000 MW


Durée: 2 heures

Les « blackouts » …


14

Les « blackouts » …

49 Hz

49.7 Hz

51 Hz

4 novembre 2006

Source UCTE

Pertes: 17 000 MW


Durée: 2 heures Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014

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Securité d’approvisionnement …

Rapport de 2007 …


Absence de blackout national … MAIS

Blackout massif en Inde : 30-31 juillet 2012 / 01 août 2012

Photo NASA : 30 juillet 2012 Photo NASA : 31 juillet 2012

- Plus de 300 millions de personnes touchées …

- 60 Etats privés d’électricité …

- 300 trains affectés … Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014 16

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Le Blackout le plus important

de

l’histoire de l’humanité !

LES RAISONS ?

• Déséquilibre production / consommation

• « Vol » d’électricité

• Météo caniculaire – Barrages à sec …








CONCLUSION Part 8



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Source: AREVA T&D

DEFINITION … ?


20

DEFINITION … ?

Source CRE Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014

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Source : ERDF

Smart Grids : La nécessaire mutation du réseau électrique


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Réseau WAN (GPRS, RTC /

Internet…)

Concentrateur

Système

d’information

centralisé

(GRD)

CPL

SI comptage + SI réseau

Source CRE

Compteur évolué…


23


Source CRE


24

Source CRE


25

Source CRE Exemple d’intervention:

Changement du calibre de

puissance



Source CRE

26

Source CRE


27

Smart Building …

Source CRE


RT 2012

28

Source CRE


Smart Home …

RT 2012

29

La révolution dans les TIC …

Internet des objets

M2M (Machine-to-Machine)


30

Echanges informations

Convertisseurs de puissance

Réseau de Transport

Réseau de répartition

Réseau de distribution

Bâtiment


31

Bâtiment

Internet des objets - M2M


Réseau de Transport

Réseau de distribution

Echanges informations

Convertisseurs de puissance

Réseau de répartition







CONCLUSION Part 8



33

HVDC

AC

Ligne à courant

continu

Serie SSSC

TCSC

Parallèle STATCOM

SVC

Association

Série / Parallèle

Ligne à courant

continu

AC

F.A.C.T.S.

Electronique de puissance …








CONCLUSION Part 8






38

- Utilisation d’un « smartphone »

- Applications dédiées au « Smart Home »

- Gestion de la pointe

- Management de la demande

- Fort impact sociétal

« Apps Store » pour l’énergie …..








CONCLUSION Part 8




- Stabilité du réseau

- Sureté de fonctionnement du réseau

- Economie expérimentale

- Comportement des « consom’acteurs »

- Infrastructures pour véhicule électrique

- Objets communicants (M2M)

Expérimentation territoriale Les enjeux techniques …


Un exemple : Le projet

Smart Grids Vendée

SGV


Source : ERDF

Smart Grid Vendée : un démonstrateur Smart Grid …







CONCLUSION Part 8



44

Un peu d’histoire …

So

urc

e W

ikip

edia

So

urc

e W

ikip

edia

DC or AC ? George Westinghouse

(1846–1914)

So

urc

e W

ikip

edia

Nikola Tesla (1856–1943)

The War of Currents

Edison and Tesla Fight Over How To Power the World


45

Incandescent lights

Converter (Transformer)

Main line

Storage battery

AC Generator Secondary line

AC / DC

Switch

AC Generator Alternate-current electric motor

Rectifying commutator (Rectifier)

DC

Electro-magnetic cut-out

SYSTEM OF ELECTRICAL DISTRIBUTION

1887

Un peu d’histoire …


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- Maîtrise des transits de puissance

- Contrôle de la puissance réactive

- Régulation de la tension

- Amortissement des oscillations de puissance

- Minimisation du Flicker

- Prise en compte de charges intermittentes

- Optimisation de la « qualité » du réseau

La liaison VSC-HVDC …


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DC et / ou AC ? Les technologies …

Source ABB revue 1/10

Les liaisons à courant continu – Type VSC-HVDC

Eolien « Off-Shore »

Technologies de type

F.A.C.T.S.


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Liaisons à courant continu …

… un exemple dramatique Smart Grids, réseaux électriques intelligents - Visiatome CEA Marcoule - 13 mars 2014


50

Le transformateur DC … !


51

Les Nano-Grids … !


52

Les Nano-Grids … !








CONCLUSION Part 8



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Les réseaux électriques du futur :

- Dimension TECHNOLOGIQUE

- Dimension ECONOMIQUE

- Dimension SOCIETALE

- Dimension REGLEMENTAIRE

- Dimensions INTERNATIONALE, NATIONALE,

REGIONALE …

- Système « multi-échelles » espace / temps

- Hybridation : réseaux AC et réseaux DC



Merci pour votre attention …

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