GESTION OPTIMALE ET PREDICTION
DE LA PRODUCTION ENR :
L’EXPERIMENTATION PEGASE
PRÉVISION DES ÉNERGIES RENOUVELABLES ET
GARANTIE ACTIVE PAR LE STOCKAGE D’ÉNERGIE
2Conférence DERBI – 29 Juin 2016
EDF – Systèmes Energétiques Insulaires
EDF – Recherche & Développement
Ecole Polytechnique – Laboratoire de Météorologie Dynamique
Météo France
PARTENAIRES DU CONSORTIUM
3Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Territoire d’étude
Planning
Budget
~ 5 M€ avec financement ADEME
DEROULEMENT ET BUDGET DU PROJET
2009
Mise en service de la batterie NaS
2011
Début du projet PEGASE
2015
Fin du projet PEGASE
4Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Le système électrique réunionnais, une Zone Non Interconnectée (ZNI)
Une part prépondérante du Fioul et du Charbon dans le mix énergétique
Développer les énergies renouvelables, une ambition partagée
CONTEXTE : MIX ENERGETIQUE
Mix énergétique associée à la production électrique
Île de La Réunion – 2014
5Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Le développement des Energies Renouvelables (EnR) intermittentes
photovoltaïque (PV) et éolienne, est un des leviers
MAIS, notamment en raison de l’intermittence difficilement prévisible et de
l’absence d’inertie de ces énergies,
CONTEXTE : LES« ENR INTERMITTENTES »
Pour ne pas mettre en péril la sûreté du réseau électrique,
limitation du seuil d’EnR intermittentes à 30% dans le mix
énergétique [arrêté ministériel du 23 avril 2008]
6Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Puissances EnR intermittentes installées fin 2014 sur l’île de La Réunion
PV : 163 MW
Eolienne : 15 MW
Déconnexions régulières des installations EnR déjà existantes
Limitation du lancement de nouveaux projets
CONTEXTE : LES« ENR INTERMITTENTES »
7Conférence DERBI – 29 Juin 2016
OBJECTIFS DU PROJET PEGASE (1/2)
Favoriser le développement des EnR intermittentes, PV et
éolienne, tout en maintenant la sûreté du réseau
Associer, sur le territoire de l’île de La Réunion, un système de
stockage de type batterie et une/des ferme(s) PV et/ou éolienne
Lisser la production injectée sur le réseau pour se prémunir des
effets de l’intermittence
pu
issan
ce
temps
8Conférence DERBI – 29 Juin 2016
OBJECTIFS DU PROJET PEGASE (2/2)
Mise en place d’un
système d’information
Mise au point de
méthodes de prévisions
de production
Développement de
centrales de pilotage
pour le PV et l’éolien
Systèmes déjà existants
9Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Wind farm 10 MW
PV farm 2 MW
Energy storage battery NaS 1MW-7MWh
PV farm 10 MW
Weather station groundobservation
9
10Conférence DERBI – 29 Juin 2016
CHAINE PEGASE
11Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Plusieurs technologies de batterie existantes, exemples
SYSTEME DE STOCKAGE : BATTERIE
Li-ion Li-métal-polymère Pb-acide sodium – soufre
Batterie de type sodium – soufre (NaS)
Batterie dite « chaude » → fonctionnement entre 300 °C et 350 °C
Caractéristiques techniques
Puissance : 1 MW
Energie ou capacité : 7,2 MWh
Durée de vie annoncée : 4500 cycles
12Conférence DERBI – 29 Juin 2016
SYSTEME DE STOCKAGE : BATTERIE
Installation d’une batterie NaS sur l’île de La Réunion en 2009
Raccordement au réseau HTA 15 kV au niveau du poste source de Saint-
André 63 kV/15 kV
Schéma électrique réunionnais
Installation de la batterie NaS
Bâtiment électronique de
puissance
Bâtiment batterie NaS
13Conférence DERBI – 29 Juin 2016
CHAINE PEGASE
2 fermes PV (2 MW et 10 MW)
1 ferme éolienne (11 MW)
AO CRE 2011
14Conférence DERBI – 29 Juin 2016
CHAINE PEGASE
Permet de travailler en couplage réel et en mode
rejeu
OPTIMISATION ET REGULATION
PRÉVISION DE LA PRODUCTION
PHOTOVOLTAÏQUE
CONTEXTE, OUTILS ET
RÉSULTATS
16Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Développement nuageux contrastés: fortes implications sur le PV
Nuages s’étalent vers
fermes PV
Nuages restent sur
les reliefs
Nuages affectent
toute l’île
VARIABILITÉ RAYONNEMENT ET PRODUCTION PV
Images satellites
Production PV
17Conférence DERBI – 29 Juin 2016
10min 1h 6h Jours Saisons
Local(~1km)
Régionale(~5km)
L’île(~50km)
Synop que(~100km)
MODELEDEPREVISIONNUMERIQUE
SATELLITE
IMAGERIESOL
METHODESTATISTIQUE
CLIMATOLOGIEDynamique locale
Nuages locaux
Adapté de Heinemann and Lorenz,
solar energy, 2006
Des sources d’information adaptées à chaque horizon temporel et domaine spatial
17/44
OUTIL DE PRÉVISION PV MULTI-HORIZON
18Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Différentes données d’entrée pour définir des prévisions selon l’horizon
considéré
OUTIL DE PRÉVISION PV MULTI-HORIZON
COUPLAGE BATTERIE / FERME
PHOTOVOLTAÏQUE
EXEMPLES DE RESULTATS
20Conférence DERBI – 29 Juin 2016
CAHIER DES CHARGES DU LISSAGE
Profil de type « trapèze »
Phase de montée : puissance fournie toujours croissante ou stable (1)
Phase de palier : niveau de puissance ≤ 40% Pcrête (2)
Phase de descente : puissance fournie toujours décroissante ou stable (3)
Annonces obligatoires
1 h avant pour la fin de montée de palier
1 h avant le début de la descente
Pénalité si
Gradient de montée ou de descente non conformes
• 0% Pcrête ≤ |pente| ≤ 0,6% Pcrête
• Ecart > 2,5% Pmax lors du palier de production
• L’heure pendant laquelle une contrainte est violée n’est pas rémunérée
Exemple de profil
Puis
sance
Temps
1
2
3
21Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Exemple pour une journée dite « intermittente », exemple du 7 avril 2015
aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :
N S/FERME PV DE LA ROSERAYE
aa
22Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Exemple pour une journée dite « intermittente », exemple du 7 avril 2015
aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :
N S/FERME PV DE LA ROSERAYE
aa
Puissance plateau (MW) 1
Nombre de cycles équivalents batterie effectué 0,53
Efficacité (%) 95
𝐸𝑓𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑡é = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒 𝑠𝑢𝑟 𝑙𝑒 𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢 + 𝑆𝑂𝐶𝑓𝑖𝑛 𝑑𝑒 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑛 é𝑒 + 𝑆𝑂𝐶𝑑é𝑏𝑢𝑡 𝑑𝑒 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑛 é𝑒 ∗ 𝟕, 𝟐
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑃𝑉 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒
23Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Couplage effectué sur ~50 journées depuis mars 2015
→ efficacité de plus de 85%
Démonstration de la possibilité d’injecter sur le réseau une production
lissée à partir d’une production intermittente en associant un système
de stockage et une ferme EnR
Développement de centrales de pilotages performantes
→ création de la société EDF Store & Forecast
aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :
N S/FERME PV DE LA ROSERAYE
aa
24Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Evaluation de l’impact du paramètre prévisions de production grâce au mode REJEU
Exemple pour une journée de type « fortement intermittente » - 4 février 2015
aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :
N S « EMULEE »/FERME PV DE LA ROSERAYE
aa
PVSCOPE
PVSCOPE avec prise en
compte des intervalles de
confiance
25Conférence DERBI – 29 Juin 2016
Evaluation de l’impact du paramètre prévisions de production grâce au mode REJEU
Exemple pour une journée de type « fortement intermittente » - 4 février 2015
aCOUPLAGE N S/FERMES ENR :
N S « EMULEE »/FERME PV DE LA ROSERAYE
aa
IndicateursPVSCOPE sans intervalle
de confiance
PVSCOPE avec intervalle
de confiance
Puissance plateau (MW) 1 0,35
Efficacité (%) 65 96
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
27Conférence DERBI – 29 Juin 2016
aCONCLUSION
Mise au point de centrales de pilotage performantes de type éolien et
photovoltaïque
→ Création de la société EDF Store & Forecast : commercialisation des outils
développés
Développement de méthodes opérationnelles de prévisions de production
→ Mise en évidence de l’intérêt des intervalles de confiance pour la performance du
couplage
28Conférence DERBI – 29 Juin 2016
PERSPECTIVES
Malgré un système de stockage au dimensionnement important,
difficile de se prémunir complètement des effets de l’intermittence
Même si les coûts sont en baisse, technologie toujours chère
Gestion centralisée du stockage ?
Autres utilisations du stockage ?
MERCI
AUX PARTENAIRES
A L’ADEME
AUX PRODUCTEURS –ALBIOMA, QUADRAN, EDF EN
AUX PERSONNES IMPLIQUEES SUR CE PROJET
A VOUS POUR VOTRE ATTENTION