Développements scientifiques

Les réseaux électriques connaissent une évolution rapide pour répondre aux exigences telles que l’accroissement important des sources dispersées, aux conditions de fonctionnement intermittent, l’augmentation des exigences d’efficacité énergétique et de fiabilité de la fourniture d’énergie électrique, l’intégration des énergies renouvelables dans le marché libéralisé de l’électricité, la maîtrise de la demande d’énergie électrique et des profils de puissance consommés.

Les réseaux de transport et de distribution de l’énergie électrique sont concernés, mais aussi à des degrés divers les réseaux internes aux unités industrielles et aux bâtiments, ainsi que les réseaux spécifiques des systèmes de transport et leurs réseaux embarqués. L’évolution vers des Smart Grids à pour but de satisfaire de façon « optimale » les exigences ci-dessus qui peuvent être contradictoires.

L’Equipe Réseaux contribue à ces objectifs par ses développements scientifiques concernant la supervision énergétique et l’architecture des réseaux électriques de tout type (terrestres, offshore, embarqué, habitat, ferroviaire,…). Les développements majeurs se déclinent comme suit :

– Intégration des sources décentralisées et des charges dans les réseaux. Le développement de la valorisation du stockage de l’énergie par une mutualisation de services et une supervision multi objectifs adaptées contribue à l’intégration de systèmes multi sources et multi charges.

– Supervision et planification de production dans les réseaux : traitement des congestions, réglages de la fréquence et de la tension, fonctionnement en îloté, planification stochastique.

– Méthodologies d’expérimentations adaptées aux problématiques réseaux au moyen de la plateforme Energies Réparties : modélisation temps réel de réseaux électriques, implantation temps réel de superviseurs multi-objectifs, architecture HVDC terrestre et offshore, réseaux HVDC embarqués et protections associées.

Plateforme technologique expérimentale « Energie répartie »

Cette plateforme a pour objectif d’étudier le comportement des réseaux électriques en présence de production décentralisée. Elle regroupe différents dispositifs de production, de stockage ou de charge : une centrale photovoltaïque (18 kW), un système de cogénération, des super condensateurs ainsi que des dispositifs d’émulation statique ou dynamique de différentes natures.

Cette plateforme expérimentale permet le test et l’évaluation de stratégies de gestion de réseaux électriques, en tension alternative ou continue, par la coordination d’unités de production de sources d’énergie de natures différentes, de systèmes de stockages et de charges partiellement pilotable. De plus, elle intègre un simulateur temps réel au cœur de son système. Celui-ci peut donc être interfacé avec des équipements réels au travers d’amplificateurs de puissance de manière à prendre en compte leurs comportements en situation réel d’interaction avec un réseau.

Exemples de réalisations :

Développement de techniques de supervision de systèmes électriques dont l’état ou le comportement est mal connu (aléatoire), dont les horizons temporels à intégrer peuvent être très court (temps réel pour réagir aux sollicitations dynamiques) et long (une année par exemple afin de prendre en compte le caractère saisonnier de sources renouvelables). Apport du stockage de l’énergie électrique (stockage inertiel, supercondensateur, batteries, stockage d’air comprimé) à l’intégration des énergies renouvelables dans un réseau électrique, et couplage avec des charges de type bâtiments, véhicules électriques ou ferroviaires.

Gestion de réseaux électriques hautes tensions continus maillés permettant de favoriser l’intégration massive d’énergie éolienne offshore dans les réseaux électriques terrestres.

Un émulateur 3kW de réseau local DC à échanges d’énergie en aéronautique, intégrant un dispositif de stockage par supercondensateurs, permet la validation expérimentale des stratégies de supervision temps réel de l’énergie, développées au sein de l’équipe.

Réseau local HVDC à échanges d’énergie en aéronautique