L'institut RISEGrid, pour l'étude et la modélisation des systèmes électriques

intelligents

O. Devaux, Chargé de Mission à EDF R&D

G. Sandou, Professeur à CentraleSupélec

Journée de rencontres « évolutions vers les réseaux intelligents :

opportunités, synergies et défis »19/11/2015

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CONTEXTE DES SMART GRIDS EN EUROPE ET EN FRANCE� « Envolée » des EnR …

Eolien PhotovoltaïqueDébut 2010 : 4,5 GW 270 MW

T2 2014 : 9,7 GW (x2) 6 GW (x22 !)

� … et des nouveaux usages

� Lampes basse consommation, pompes à chaleur

� Véhicule électrique : 2M en 2020 => 800 000 ?

� Des ambitions affichées

� « 3x20 » en 2020 : EnR, CO2, maîtrise de la consommation

� « Facteur 4 » sur le CO2 en 2050

� « Transition énergétique »

� Le comptage « intelligent »

� Italie (27 M déployés) – nombreux projets en Europe et aux US

� France : expérimentation de 300000 compteurs Linky => déploiement

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DES RÉSEAUX EN ÉVOLUTION

HTA/BT20kV/400V

400kV/63kV400kV/63kV

HTA/BT20kV/400V

Consommation

Production

EnR

MdE

EnR

HTB/HTA63kV/20kV

HTB/HTA63kV/20kV

Comment adapter cette infrastructure à l’arrivée des énergies réparties ?

Comment adapter cette infrastructure à l’arrivée des énergies réparties ?

Réseaux de transport maillés, THT et HT : 100 000 kmRéseaux de transport maillés, THT et HT : 100 000 km

Réseaux de distribution radiaux, HTA et BT : 1,25 106kmRéseaux de distribution radiaux, HTA et BT : 1,25 106km

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SystèmescomplexesSystèmescomplexes

LES COMPÉTENCES ET LES OBJECTIFS DE RISEGRID

AutomatiqueAutomatique

Informatique et réseaux

Informatique et réseaux

Etudes EnR - réseau de distribution

Etudes EnR - réseau de distribution

Etudes Systèmes d’Information

Etudes Systèmes d’Information

Méthodes , Outils innovants

Méthodes , Outils innovants

Simulation des Systèmes Electriques Intelligents

Télécommunications

Télécommunications

Signaux et statistiquesSignaux et statistiques

Electro-techniqueElectro-

technique

CompétencesMétier

CompétencesMétier

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L’INSTITUT RISEGRID

� Inauguré en décembre 2012

� Un institut dédié à l’étude et à la modélisation des réseaux intelligen ts de distribution d’électricité et de leurs interactions avec l’ensemble du système électrique

� Cet institut commun mène des recherches et des étud es intégrant les aspects pluridisciplinaires et multi-échelles du fonctionnement des réseaux :

� Électrotechnique,

� Contrôle-commande,

� Systèmes d’information,

� Réseaux de télécommunications, …

grâce à de nouveaux outils de modélisation et de simulation de ces systèmes complexes

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� 1) L’insertion des EnR dans les réseaux Smart Grids

� Objectif : Augmenter la capacité d’accueil des réseaux, Optimiser le fonctionnement d'un système électrique en présence d'EnR

� 2) L’observabilité des réseaux de distribution

� Objectif : Connaitre précisément l’état des réseaux moyenne tension à tout instant

UN PROGRAMME SCIENTIFIQUE EN 4 AXES

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UN PROGRAMME SCIENTIFIQUE EN 4 AXES

� 3) Les systèmes d’information des Smart Grids

� Objectif : Traiter et gérer de grands flux de donnéespour agir efficacement sur les réseaux

� 4) La modélisation et la simulation avancées

� Objectif : Simuler les systèmes de systèmes

Simulateur 1

Simulateur 2

Simulateur n

0 1 2 3 4 5 6-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Simulateur 3

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L’INSTITUT RISEGRID

� Chiffres-clés 2015-2016

� 8 thèses

� 10 CEIs (nov. 2015 – mars 2016)

� 6 Stages MASTER 2R / Stages 3A (chiffres 2014-2015)

� Une douzaine de projets en cours

� Une trentaine de chercheurs (académiques / industriels)

� Avec une logique d’ouverture

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Analyse du point de vue automatique de la stabilité d’un systèmecomplexe du réseau de distribution - Thèse de M. Cosson (10/2013)

BTMT

Adapter et/ou Concevoir des lois de régulation afin d’assurer la

stabilité du réseau de distribution.

- Localement / au Poste source- Indépendamment / en

Coordination

EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

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Optimisation technico-économique du fonctionnement d’ un système électrique en présence d’EnR intermittentes - Thèse de C. Cardozo 01/2013

Unit Commitment classique UC avec prise en compte des contraintes dynamiques

EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

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Optimisation du pilotage d’un parc d’énergies renouvelables avec stockage - Thèse de N. Gionfra (02/2015)

� Cas d’étude : parc de 10 MW en départ dédié

� Analyse de la possibilité d’utiliser du stockage au sein d’un parc éolien

� Pilotage d’une éolienne puis du parc en investiguant la participation aux services systèmes

EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

Elaboration d’un modèle de marché intégrant les interactions du réseau de transport - Thèse de N. Marinho (03/2015)

� Développer d’un modèle de prévision de prix intégrant les interactions du réseau de transport et du marché de l’électricité

� Etude des méthodes de sélection de nœuds, de réduction de réseau, modélisation des coûts des centrales

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réseau client

?

EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

Détermination de la contribution harmonique d’une installation raccordée au réseau de distribution d’électricité -Thèse de J. Denoel (11/2013)

� Etude des définitions existantes, étude de lafacilité de mise en œuvre (ajout de capteurs ? Intrusif ? )

� Elaboration de cas d’étude

� Tests en simulation, et mesures sur site

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EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

Simulation des systèmes d’information des smart grids –Thèse de R. Seghiri (04/2013)

� Assurer la cohérence entre 3 vues (métier, fonctionnelle, applicative) et une vue intégration

� Cas d’étude retenu : gestion d’une flotte de VE

Caractérisation du réseau de distribution basse tension français dans la bande de fréquences CPL – Thèse de M. Ait-Ou-Kharraz (04/2014)

� Réseau en aval du transformateur HT/BT

� Caractérisation des câbles (aériens / torsadés)

� A venir : caractérisation des charges clients

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EXEMPLES D'ÉTUDES EN COURS

Plateforme de co-simulation distribuée pour les Sma rt Grids –Thèse de C. Dad (02/2014) (entre autres)

� DACCOSIM 2016 – Première version (2015) publiée sur la forge https://daccosim.foundry.supelec.fr/ sous licence AGPL,

disponible avec son guide utilisateur en anglais, un poster et l’article fondateur SpringSim15– Sera publiée en septembre 2016– Poursuite des benchs et analyses de performances de DACCOSIM sur cluster

Enerbat-3 L5_05

(11 FMU)

Simul. time (s)

Number of nodes1 3 6

Cluster de nœuds 6C/12TSpeedup(3) = 1.5

DACCOSIM

+ déploiement

Olivier.Devaux@edf.fr

Guillaume.Sandou@centralesupelec.fr

Journée de rencontres « évolutions vers les réseaux intelligents :

opportunités, synergies et défis »19/11/2015