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
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
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La Direction des Systèmes Energétiques Insulaires d’EDF
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 ?
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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 ?
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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