Le stockage de l’énergie dans les zones non...

16
Le stockage de l’énergie dans les zones non interconnectées Christian Dumbs Chef de mission Smart Grids EDF Direction des Systèmes Energétiques Insulaires 13 octobre 2015 1

Transcript of Le stockage de l’énergie dans les zones non...

Le stockage de l’énergie dans les zones non interconnectées

Christian Dumbs

Chef de mission Smart Grids

EDF Direction des Systèmes Energétiques Insulaires

13 octobre 2015

1

La Direction des Systèmes Energétiques Insulaires d’EDF

2

Martinique

Guyane

Guadeloupe+ St-Martin et St-Barthélémy

Corse

La Réunion

St Pierre et Miquelon

Paris et Rennes

187 300 clients

326 MW

6 % d’ENR

62 000 clients

241 MW

63% d’ENR

355 000 clients

216 MW

38 % d’ENR

241 000 clients

505 MW

33 % d’ENR

3 810 clients

26 MW

2% d’ENR

230 000 clients

277 MW

17,5 % d’ENR

Siège

Iles bretonnes et normandes

Chiffres 2013

1,1 million de clients pour 3100 salariés35 000 km de réseaux9,6 TWh livrés29 % d’énergies renouvelables (EnR)2000 MW de puissance installée EDF

Une mission de service public

3

SMART TECHNOLOGIES

EFFICACITÉ

ENERGÉTIQUE

maîtrise de la CSPE

croissance verte

PRODUCTION

thermique

hydraulique

autres ENR

FOURNITURE

pour tous les clients

qualité de

service

solidarité

CONTEXTE ECONOMIQUEET SOCIAL DIFFICILE

Chômage record (> 20% dans les DOM)

10 % de TPNPARTENAIRE DURABLE

DES TERRITOIRES

Développement local

PARTENAIRE DES REGIONS

Transition énergétique et

préparation de l’avenirINNOVATIONTechnologies

Social et sociétal

GESTION

DU

SYSTEME

garantir l’équilibre offre-

demande

GESTION

DES

RESEAUX

qualité des réseaux

MARCHE CONCURRENTIEL MARCHE REGULE

L’intérêt du stockage électrochimique

4

Réactivité : disponibilité immédiate – temps de réponse ~100 ms

Flexibilité : systèmes « à façon » concernant notamment le ratio énergie/puissance

Contraintes d’installation relativement légères

Potentiel de développement important

Perspectives de coûts → en baisse

Matériaux potentiellement recyclables

2009 : installation d’une batterie Sodium-Soufre (1 MW) à la Réunion

5

NaS Saint-André (1 MW – 7 MWh)

Batterie Convertisseur

Batterie de type sodium – soufre (NaS)

Batterie dite « chaude » → fonctionnement entre 300 °C et 350 °C

Durée de vie annoncée par le constructeur : 4500 cycles

Rendement AC/AC : ~ 75%

Raccordement au réseau HTA 15 kV ; poste source de Saint-André 63 kV/15 kV

Mise en service en novembre 2009

Entre 2010 et 2011, utilisation de la batterie pour réaliser un service de transfert d’énergie sur le réseau électrique

Charge de la batterie pendant la nuit

Décharge de la batterie l’après-midi et le soir

Plus de 2 GWh transférés avec succès

Utilisation de la batterie NaS en mode transfert d’énergie

La batterie au service des centrales EnR : le projet Pégase

6

2009

Mise en service de la batterie NaS

2011

Début du projet PEGASE

2015

Fin du projet PEGASE

Contributeurs

EDF – Systèmes Energétiques Insulaires

EDF – Recherche & Développement

Ecole Polytechnique – Laboratoire de Météorologie Dynamique

Météo France

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

issa

nce

temps

Gestion de l’intermittence du PV + éolien

7

Utilisation des données de production de 3 fermes EnR

Ferme PV de la Roseraye

Puissance crête : 10 MW

Exploitant : EDF – Energies Nouvelles

Ferme PV de la Star

Puissance crête : 2 MW

Exploitant : Albioma

Ferme éolienne de la Perrière

Puissance : 11 MW

Exploitant : Quadran

Gestion de l’intermittence du PV + éolien

8

Systèmes déjà existants

Mise en place d’un système d’information

Mise au point de méthodes de prévisions de production PV et éolien : prévision à court terme (jusqu’à 48 h) et très court terme (jusqu’à quelques dizaines de minutes)

Développement de centrales de pilotage pour le PV et l’éolien

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

→ création de la société EDF Store & Forecast

Perspectives

9

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

Pour aller au-delà, il faut profiter du foisonnement de la production :

Gestion centralisée du stockage → le dimensionnement d’un système de stockage (Wh/Wc) peut potentiellement être divisé par 2, pour une même efficacité de lissage

Autres utilisations du stockage ?

Un démonstrateur d’envergure dans le contexte insulaire

10

Projet retenu en 2009 dans le cadre des Investissements d’Avenir.

Un projet en 4 années (2011-2015)

Soutenu par les fonds européens FEDER, les régions Corse, Guadeloupe et Réunion.

Déploiement et test d’écosystèmes auprès des clients particuliers dans 3 îles :

Un consortium composé de différents acteurs industriels visant à déployer plusieurs technologies et services

Corse RéunionArchipel Guadeloupe

Passerelles PV-stockage

525 200

Nombre de foyers équipés : un foyer peut contenir

plusieurs charges pilotées ~1200 charges

Nombre de systèmes résidentiels complets installés (3 kWc solaire / 4 kWh Li-ion par foyer)

Partage des bénéfices du stockage

11

Enjeux de Millener :

Explorer les gisements de flexibilités pour le système électrique et l’intérêt de ce type de dispositif sur le marché résidentiel

Contribuer à l’équilibre offre demande

Maximiser l’insertion des énergies renouvelables

Améliorer la stabilité des systèmes électriques

Partage des bénéfices du stockage entre le foyer résidentiel le système électrique

Sécurisation de l’alimentation Soutien fréquence

Autoconsommation Lissage de la production

Gestion de l’équilibre offre-demande

Le générateur solaire résidentiel avec stockage

12

Une batterie Li-ion de 4 kWh

Une armoire électrique de communication avec le gestionnaire du système

Une interface personnalisée de suivi de consommation et de production

Plusieurs configurations déployées dans l’habitat : intérieur / extérieur

Une batterie 4 kWh multi-services

13

Fonctionnement du dispositif

Secours des charges

Soutien de fréquence

Lissage de la production PV

Apporter un secours dès lors que la fréquence et la tension sont hors des plages définies

Contribuer au soutien fréquence et à la réserve primaire du système électrique par la puissance d’injection de l’onduleur

Diminuer la variabilité d’injection solaire dans le réseau

Pilotage distant de la batterie

Partager les services apportés par la batterie

Participer à l’équilibre offre-demande à la pointe en déchargeant les batteries de l’île depuis le dispatching

Une innovation dans le partage de la batterie entre différents services pour le système électrique et pour le participant (secours)

SOC

0 6 12 18 24

Soleil

UC8 (si outage)

UC1

UC2

50%

>=60%

h

UC 3

Pointe

Quel modèle économique associé ?

14

Grand intérêt dans la population

Bénéfices partagés

Coût actuel très élevé

Bénéfice client variable

Profils sociologiques très variés

Démarche éco-citoyenne, contexte insulaire

Intérêt pour l’autoconsommation

Combinaison entre services système (energie/puissance)

et bénéfices clients (énergie)

des dispositifs expérimentaux Difficulté de recrutement : marché PV sinistré Perspective : prix en forte baisse

selon l’appréciation

Valeur système identifiée grâce à Millener individuelle (secours, auto-consommation)

Identification du soutien fréquence : porteur de valeur

Comment capter la valeur ?

Comment capter la valeur du soutien fréquence ?

15

Identification du soutien fréquence portant une valeur significative

La mise en œuvre dans le périmètre et au sein de l’habitat résidentiel nécessite la prise en compte

du mécanisme de délestage fréquence-métrique des départs de distribution non-prioritaires

besoin de mesure individuelle pour chaque installation de la disponibilité effective

besoins en réserve primaire finis mécanismes d’évaluation et de signalisation au marché

Emergence d’applications de réglage primaire au-delà du réseau BT de distribution

Réactivité en qqs msec au lieu de quelques secondes pour le réglage primaire conventionnel (machines tournantes)

…sans oublier d’autres leviers :

Respect des plages élargies des seuils de U/f pour la déconnexion des producteurs EnR

Reconstitution systématique de la réserve primaire par la réserve secondaire

Définition sélective du plan de délestage en fn de la présence des producteurs

Merci de votre attention !

Christian Dumbs

[email protected]

16