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Page 1: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

1

Les réseaux intelligents:une révolution en cours...

N. HADJSAIDGrenoble INP/

ENSE3/G2ELABIDEA

Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

Page 2: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

2

ÉconomieLibéralisation Multiplicité d’acteursPrix de l’énergie

EnvironnementLois et objectifs sur l’environnement (3x20%)

SociétalConsommateur acteur du système électrique, Accessibilité, services énergétiques

Sécuritéd’approvisionnement

Vieillissement actifsSécurité, qualité, fiabilité

Sécuritéd’approvisionnement

Vieillissement actifsSécurité, qualité, fiabilité

Technologie+Démocratisation TIC,+Maturation technos de

petites génération et de stockage

Technologie+Démocratisation TIC,+Maturation technos de

petites génération et de stockage

Contexte et enjeux

Page 3: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

3

Production Transport Distribution

Opérateur Opérateur SystèmeSystème

supervision

Le réseau électrique: Vue d’ensemble

OpérateurOpérateurExterieurExterieur

MarchéEPEX

Page 4: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

4

Les réseaux électriques:Des topologies variables

Page 5: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

5

Page 6: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

6

Particularités des réseaux électriques: Sujet à diverses perturbations

Quatre familles d’aléas– Aléas de consommation– Aléas météorologiques

• Perturbations induites : courts-circuits, déclenchements de groupes de productions…

– Pannes (défaillances d’équipements et logiciels)

– Agressions extérieures• Sectionnement de câbles par des

pelleteuses, accidents de personnes…

Assurer l’intégrité du système quelque soit la perturbation

Aléas et résilience…

Photo source: Peoria Journal Star

ouragan2012.com

Page 7: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

7

Les pannes généralisées (blackouts): une menace constante…

Mais aussi– Guadeloupe (2012), Malaisie (2005),

Jordanie (2004), Grèce (2004), Finlande (2003), Suède&Danemark (2003), Londres (2003), ….

Coût variable mais peut avoisiner 1% PIB

15Toronto, blackoutAugust 2003(wiki)

14-08-200355 MillionsUSA

29-09-200350 MillionsItalie

18-08-2005100 MillionsIndonésie

10-11-200987 MillionsBrésil & Paraguay

30-07-2012670 MillionsInde

datePopulation affectée

Pays

Quelques Blackouts d’envergure récents

Page 8: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

8

Fondamentaux de la dynamique des réseaux électriques

( )

=

=

),,(

,,

txugy

txufdt

dx

Modèle du réseau non linéaire:

∆⋅+∆⋅=∆

∆⋅+∆⋅=∂∆∂

uDxCy

uBxAt

x

Représentation d’état linéarisée:

t [sec]

Ymodδ∆

t

Instable

Page 9: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

9

GEN 10

GEN 1

CBUS- 8

BUS- 2

BUS- 30

BUS- 39

BUS- 1

BUS- 8

BUS- 9

CBUS- 8

BUS- 16

BUS- 12

CBUS- 12

GEN 9

CBUS- 12

GEN 3

BUS- 28

BUS- 37

CBUS- 18

BUS- 26

CBUS- 26

GEN 8

CBUS- 26

BUS- 29

BUS- 5

BUS- 25

CBUS- 25

CBUS- 25

BUS- 17

BUS- 3

CBUS- 39

CBUS- 39BUS- 18

BUS- 4

CBUS- 3

CBUS- 4

CBUS- 3

CBUS- 16

CBUS- 18

BUS- 27

CBUS- 27

CBUS- 28

CBUS- 27

CBUS- 28

CBUS- 29

CBUS- 29

CBUS- 16

BUS- 15

CBUS- 15

CBUS- 15

BUS- 19

CBUS- 24

BUS- 38

CBUS- 24

CBUS- 21

BUS- 22

CBUS- 21

BUS- 21

GEN 4

BUS- 24

BUS- 20

BUS- 33

BUS- 23

BUS- 35

GEN 6

BUS- 14

CBUS- 7CBUS- 31

GEN 2

BUS- 6 BUS- 7

BUS- 31

CBUS- 4

CBUS- 31

CBUS- 7BUS- 13

BUS- 11

BUS- 10

BUS- 32

BUS- 34

BUS- 36 CBUS- 23

CBUS- 20

GEN 5

GEN 7 CBUS- 23

CBUS- 20

Rég.UPSS

GENTurbinePm

Cm

Pe

ωωωω

VgEfd

VPSS

Ug

Rég.ΩΩΩΩ

TurbinePm

Cm

ωωωω

Efd

Ug

Rég.ΩΩΩΩ

Rég.U

GENGEN

Modèle Dynamique du réseau électriqueModèle Dynamique Modèle Dynamique

du réseau électriquedu réseau électrique

Bloc Générateur / Reg.U / Rég. ΩΩΩΩ

Bloc Générateur / Rég.U/ Rég.ΩΩΩΩ / PSS

Méthodes d’analyse

Méthodes d’analyse temporelle, Directe ou

Hybride

Méthodes d’analyse Méthodes d’analyse temporelle, Directe ou temporelle, Directe ou

HybrideHybride

Page 10: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

10

UEPUEPUEPUEP1111

Trajectoire du défaut

Limite de stabilité

UEP1

[ [ YYbusbus ] D] D

Energies post-défaut

Critères de Critères de stabilitystability

TCETCEMarge de StabilitMarge de Stabilit éé

UEPUEPUEPUEP2222

SEP2

SEP1

SEP2

SEP1

EnergieCritique

GEN 10

GEN 1

CBUS- 8

BUS- 2

BUS- 30

BUS- 39

BUS- 1

BUS- 8

BUS- 9

CBUS- 8

BUS- 16

BUS- 12

CBUS- 12

GEN 9

CBUS- 12

GEN 3

BUS- 28

BUS- 37

CBUS- 18

BUS- 26

CBUS- 26

GEN 8

CBUS- 26

BUS- 29

BUS- 5

BUS- 25

CBUS- 25

CBUS- 25

BUS- 17

BUS- 3

CBUS- 39

CBUS- 39BUS- 18

BUS- 4

CBUS- 3

CBUS- 4

CBUS- 3

CBUS- 16

CBUS- 18

BUS- 27

CBUS- 27

CBUS- 28

CBUS- 27

CBUS- 28

CBUS- 29

CBUS- 29

CBUS- 16

BUS- 15

CBUS- 15

CBUS- 15

BUS- 19

CBUS- 24

BUS- 38

CBUS- 24

CBUS- 21

BUS- 22

CBUS- 21

BUS- 21

GEN 4

BUS- 24

BUS- 20

BUS- 33

BUS- 23

BUS- 35

GEN 6

BUS- 14

CBUS- 7CBUS- 31

GEN 2

BUS- 6 BUS- 7

BUS- 31

CBUS- 4

CBUS- 31

CBUS- 7BUS- 13

BUS- 11

BUS- 10

BUS- 32

BUS- 34

BUS- 36 CBUS- 23

CBUS- 20

GEN 5

GEN 7 CBUS- 23

CBUS- 20

Réduction réseau

Réduction Réduction réseauréseau

EnergiesEnergies défautdéfaut

[ [ YYbusbus ] PD] PD

Analogie mécanique

UEP2

Zone de stabilité

Zone de stabilité

Zone d’instabilité

SEP: Stable Equilibrium PointSEP: Stable Equilibrium PointUEP : Unstable Equilibrium PointUEP : Unstable Equilibrium Point

Principe des m éthodes directes

Méthodes basées sur les Fonctions d’énergie Transitoire

(FET) du système multi-machines

,

1 ,

( , ) ( ) ( , )s s

ni

i i mi ei CIi T

MV M P P P d

M

δ ω

δ ω

δ ω ω δ ω=

= − − −

∑ ∫

% %

% %

&% %% % %

Page 11: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

11

Anticipation de la trajectoire du défaut

SEPSEP

Controlling UEP

Controlling UEP

Point de sortie évalué

Point de sortie évalué

Trajectoire du défaut préditeTrajectoire du défaut prédite

Trajectoire réelle du défautTrajectoire réelle du défaut

Page 12: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

12

),(

),(

uxgy

uxfx

==&

∆upetite perturbation

Fluctuation de faibles

amplitudes des grandeurs uDxCy

uBxAt

x

∆+∆=∆

∆+∆=∂∆∂

iii jωσλ +=

2i

ifωπ

= 2 2

ii

i i

σζσ ω

−=+

: valeur propre

Fréquence d’oscillation

Taux d’amortissement

λλλλ1

λλλλ2

λλλλ 3

λλλλ4

I

R

Zone instableZone stable

λλλλ*1 λλλλ*3

Stabilité aux petites perturbations

Représentation dynamique d’un système électrique

Le système linéarisé autour d’un point de fonctionnement

Matrice d’état A

Page 13: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

13

Exemple d’oscillations de puissance sur le réseau Européen

Mesuré par WAMSSource : Analysis and Damping of Inter-Area Oscillations

in the UCTE/CENTREL Power SystemRapport CIGRE 2000 – 38-113

Page 14: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

14

La gestion du système

Opérateur SystèmeOpérateur Système

Page 15: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

15

mutualisation des sources et des charges :

∑∑ ≤eschi

consomméescentralesi

instalées PParg

Principe Physique:Production=Consommation

Pc=7.4 kW

MV/LV20kV/400V

HV/MV63kV/20kV

400kV/63kV400kV/63kV

HV/MV63kV/20kV

MV/LV20kV/400V

123456789101112131415161718192021222324252627282930310510152025303540

Le réseau électrique : Un bien commun, un facteur d’économie

Constraintestechniques

aux points de consom.

Constraintestechniques aux points d’injection

Stockage très limité

Équilibre dynamique

Equilibre Production-Consommation : Une réalité physique

Page 16: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

16

Grandes pannes et impact fréquence/tension

290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 40049

49.5

50

50.5

Time in seconds after 2003-09-23 12:30

Fre

quen

cy [H

z]

290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 4000.4

0.6

0.8

1

Time in seconds after 2003-09-23 12:30

Vol

tage

[pu

]

Suède/Danemark

USA

Italie

Page 17: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

17

Principes de base des réglages f/P

~

Gover

PmPe

AVR

Uout Uex

~

PSS

Uout

AVR

Uex

Gover

Pm Pe

Page 18: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

18

Réglage fréquence

Lien naturel entre la vitesse d’un générateur synchrone, la puissance de la turbine PM (et la variation de puissance active Pe) injectée dans le réseau

S

N

p

f

p

ws

π2==Ω

MP

eP

eM CCdt

dJ −=Ω

f

CMC

eC

CeCe δ+

offfo δ+

Page 19: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

19

Réglage Puissance/Fréquenceréglages primaire/secondaire/tertiaire

5.49

Au niveau de chaque générateur qui participe au réglage primaire

Maintenir l’équilibre production consommation de la puissance active suivant un statisme donné : ∆P = -K. ∆f

Temps de réponse de quelques secondes

Réglage primaire

Source: R. Caire

f

P

of

oP

f

P

esChP arg

)(Hzfréquence

5.5050

GfK

GfK

GfK

GfK

GfK

réseau électrique

de transport

Page 20: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

20

Réglage Puissance/Fréquenceréglages primaire/secondaire/tertiaire

5.49 5.50

réseau électrique

de transport

Au niveau de chaque générateur qui participe au réglage secondaire coordonné par les centres de conduite

Ramener la fréquence à la valeur nominale : régulation de vitesse des groupes tournants

Temps de réponse de 30 secondes à 10 minutes

Réglage secondaire

Source: R. Caire

esChP arg

)(Hzfréquence

50

GfK

GfK

GfK

GfK

GfK

Ω1/p

Ω1/p

Ω1/pΩ1/p

Ω1/p

Z

Z

Poche de distribution

à étudier

Equiva lent externe

Page 21: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

21

Les infrastructures couplées:réseaux électriques et réseaux d’information et de

communication

(*)dt

d…en-1,en,…

Page 22: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

22

Un système multi-niveaux, multi échelle: Système de Systèmes

Niveau 3: Réseau électrique

Niveau 2: Poste de transformation

Niveau 1: Baie

Niveau 22: Centrale électrique

Databases

System control center

State estimator, simulation toolsSCADA Databases

center

State estimator, simulation toolsSCADA DatabasesDatabases

center

State estimator, simulation toolsState estimator, simulation toolsSCADA

Canaux de communication

Opérateur marché, opérateur réseau, Autres acteurs du marché

Autres acteurs du marchéAutres systèmes SCADA

Autres réseaux électriques, systèmes SCADA et autresacteurs

Page 23: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

23

P 23

The integrated approach:

la modélisation des systèmes complexes dans plusieurs domaines

l'analyse des différents phénomènes (en cascade)

l’étude de la fiabilité, la sécurité et la vulnérabilité des réseaux électriques.

l'extraction de caractéristiques topologiques telles que le degré d'interconnexion et la distance entre les paires de nœuds.

Graphe du Réseau UCTE Première Zone

Modeling Coupled interactive infrastructures: Power/Information/Communication

Page 24: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

24

Systèmes couplés -Réseaux Complexes

Réseau Électrique

Réseau Comm

Réseau Complexe

BetweennessCentrality

( ) ( ) ( )TTT ArArdiagAiAidiagkc ⋅⋅−⋅= α( ) ( ) ( )TTT AiAidiagArArdiagke ⋅⋅−−⋅= α1

Degré de nœud

∑≠∈

=jiVji ije

ijee

kkC

,,

)()(

σσ

∑≠∈

=jiVji ijc

ijcc

kkC

,,

)()(

σσ

)()()( 22 lClClC ceedge +=

Page 25: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

25

Scénario 2 : Perte du générateur Est

Scénario 3 : Contigence N-1 dans le réseau électrique et panne du routeur 11

0 50 100 150 200 250 300 350 4000.95

1

1.05 Vitesse de rotation des machines synchrones -- Fre quence aux noeuds consommateurs

t [en s]

pu

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

1

2 Puissance mecanique des machines synchrones

t [en s]

pu

Pmech 1

Pmech 2

Pmech 3

0 50 100 150 200 250 300 350 4000.95

1

1.05 Vitesse de rotation des machines synchrones -- Fre quence aux noeuds consommateurs

t [en s]

pu

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

1

2 Puissance mecanique des machines synchrones

t [en s]

pu

Pmech 1

Pmech 2

Pmech 3

Delestage de 20% des

consommateurs

1

5 6

4

EstOuest

Sud

Illustration des interdependances

Page 26: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

26

L’avénement des SmartGrids….

Page 27: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

27

MV/LV20kV/400V

HV/MV63kV/20kV

400kV/63kV400kV/63kV

HV/MV63kV/20kV

MV/LV20kV/400V

Impacts positifs et négatifs

Plupart ENR

Gestion du patrimoine

Risque de pannes

Coût et acceptabilité

Évolution des réseaux

Changement de paradigme

Page 28: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

28

Une évolution Française et mondiale…

Source: ERDF

Page 29: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

29

Intégration de l’énergie intermittente et VEHR

VEHR 1 Mo Bornes de recharges rapides – 43

GW Effets stochastiques – géographiques et

temporels

Puissance de sortie d’une ferme éolienne sur 1 mois , RU Ex : Vinon sur Verdon (31 mai 2009)

Page 30: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

30

Besoin de plus d’intelligence…

Accroissement de la complexité: comment la gérer? Répondre à des besoins changeants

Nouveaux usages, consom’acteur, …. Production décentralisée, Gérer la liberté

Contraintes: Technologiques:

Bâtir sur l’existant Maturité des technologies

Approche centralisée vs décentralisée

Économiques Viabilité/modèles économiques

Régulation Incitations vs réglementation

Page 31: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

31

RRééseau de seau de distributiondistribution

Opérateur SystèmeOpérateur Système

AMM est un élément clé des SmartGrids mais pas le seul

Production Transport Distribution

L’Evolution SmartGrids: Chaîne de valeur et implication

Chaîne de valeur SmartGrids

Interface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôle

des chargesdes chargesdes chargesdes charges

Interface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôle

des chargesdes chargesdes chargesdes charges

Déploiement Smartgrids: Mêmes fondamentaux, priorit és différentes

Page 32: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

32

Transport Distribution « Pro-sumers »Production(Consommateur & producteur)

(Centralisée & décentralisée )

Eolien Offshore Solaire Utility-scale

Production Poste source

DépartDistribution

Résidentiel

Production Décentralisée Industrie & Tertiaire

Production décentralisée(CHP, solaire …)

Véhicule hybride rechargeable

Le pilotage de la demande au service de l’intelligence du réseau

Interface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôle

des chargesdes chargesdes chargesdes charges

Interface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôleInterface de contrôle

des chargesdes chargesdes chargesdes charges

Résidentiel

Électroménager

Chauff/Clim

ACS, …

Interface pour le pilotage de charge

Page 33: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

33

Voltage Control in Distribution Networks with DGs

Expected Evolution

Network investment optimization

Penetration increase of DGs

Increase in consumption

1.05 pu

1 pu

0.95 pu

Distance au poste source

V

Poste Source

Distribution grid w/o DGs

Voltage problem

Objective

Contractual & legal limits

Page 34: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

34

Control strategies: Decentralized/Coordinated

Coordinated Control global control of the grid by coordinating DGs choice of control settings to be implemented for each DG

Requires communication infrastructure

Decentralized Control local andautonomous control as a function of the network state at DG’s connection bus

Intelligent participation of all DGs to the regulation of voltage profile without communication

1st developent axis 2nd development axis

GED

GED

Local Dispatching

P,Q,V..?MV/LV

GED

GED P,Q,V..?

HTA/BT

P,Q,V..?

Voltage control in distribution networks with DGs

Page 35: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

35

R éseau H TA 20 kV

PV -3kW

PV-2kW

P V-1kW

PV-3kW PV -2kW

PV-3kW

PV -2kW

P V-1kWPV-1kW

PV 3P-30kW

+

1 R3

+

1 R4

+

1

R1

LF

LF 1

Slack: 20.5kVRMSLL/_0

Phase:0

+

5nF

C1

+

1 R6

+

1

R7

+

1 R8

+

1 R9

+

1

R10

+

1 R11

+

1

R12+

1

R13

+

1 R14

+

1

R15

+

1

R16

PN

L4a

PN

L3a

PN

L3b

PN

L3c

PN

PN

L10b

PN

PN

PN

PN

p1 p2N1 N2

ALM70_130m

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_185m

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_1000m

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_346m

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_416

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_130m

PI

p1 p2N1 N2

ALM70_251m

PI

p1 p2N1 N2

ALM35_145m

PI

p1 p2N1 N2

ALM35_157m

PI

p1 p2N1 N2

ALM35_121m

PI

p1 p2N1 N2

ALM35_130m

PI

p1 p2N1 N2

ALM35_127m

PI

p1 p2N1 N2

AL95_50S_470m

PI

1 2DY_1

20/0.42

+

S_HT A

20.5kVRMSLL /_0 Slack:LF 1

PN

PN

L6b

PV

a

PV

c

NP

Vb

PV3_3P

p

V_pu

V4

p

V_pu

V5

p

V_pu

V3

p

V_pu

V14

p

V_pu

V11

p

V_pu

V2

PV

NPV

a

PV

cN

PV

b

PV4_1P

PV

NPV

a

PV

c

NP

Vb

PV6_1P

PV

NPV

a

PV

c

NP

Vb

PV7_1P

PV

NPV

a

PV

cN

PV

b

PV14_1P

PV

NPV

a

PV

cN

PV

b

PV10

PV

NPV

a

PV

cN

PV

b

PV13_1P

v(t)

?s

v5

PV

NPV

a

PV

cN

PV

b

PV11_1P

PV

NPV

a

PV

c

NP

Vb

PV12_1P

PV

NPV

a

PV

c

NP

Vb

PV5_1P

HT A

PV13

b

LV7c

LV9

LV10

b

LV8

LV6

a

LV3

abc

LV4

b

LV14

c

LV2LV5

c

LV11

a

LV12

a

Test at LV grid with PV

Page 36: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

36

4 6 8 10 12 14 16 18 200.95

1

1.05

1.1

1.15

Time (H)

Vol

tage

(pu

)

V3/Vpu_a

V3/Vpu_b

V3/Vpu_c

V4/Vpu_a

V4/Vpu_c

V5/Vpu_a

V5/Vpu_b

V5/Vpu_c

Maximum admissible voltage (1.1 pu)V4/Vpu_b

DG voltages – Rég. auto adaptative

Page 37: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

37

Vin1/V00 - Vin2/V01 - Vin3/V02 - Vin4/V03Digi tal I/O: Pin1(masse)&Pin2(IOP1) / V04

Vout1/V00 - Vout2/V01 - Vout3/V02

Cablage DSpace /Arene:

beta_1_res

V1,2,3

tache principale

tache de fond

u1

u2

u3

M O1

u1f

u2f

u3f

tempo

0

retard

TT

période

V

I

P

Q

puissance

0

interruption

int_q_res

int_d_resi_homo

funct ion()

etat_retard etat

gestion démarrage arrêtgestion des contacteurs

Idref

Iqref

Id

Iq

theta

M O1

u1

u2

u3

int_cor_Id

int_cor_Iq

correcteurs courant

-C-

Vnom

1

0.3s+1

Transfer Fcn

Bad Link

Timer T ask Assignment

I_A

I_B

I_C

theta

I_d

I_q

I_homo

DAC

Saturation1

Saturation

mO_1

Qref

Vnom

Qmes

Vres

wt

deltaQ

Vd

Vq

Regul_V

RT I Data

0

Qref

0

Pref

référencesangles

PLL

messures

Manual Swi tch

-K-

P

Imes

Q

Val id

B_ap_sat

0

Gain

[iond]

[mO1]

[Valid]

From3

[tetar]

[tetar]

[vres]

From1

Demux

Bad Link

DS5101_HWINT _B1_I6

Bad Link

DS5101PWM6_B1_BL1

Pref

Qref

Vd

Vq

Id

Iq

Calcul de i désiré

Bad Link

Buffered Task Transition (Read)1

Bad Link

Background

Lab. onduleur

N01

N03 N04

N07

N08

N09

N10 N11

N12

N13

N14

Transfo

20/0.4 kV

160 kVA

L1

L2 L3 L4

L5

L6

L7 L8 L9 L10

L11

L12

L13470m

130m 85m

45m

57m 27m

346m 416m 130m 251m

130m

21m

N02 N05

Transfo

20/0.4 kV

160

L1

L2 L3 L4

L5

L6

L7 L8 L9 L10

L11

L12

L13

130m 85m

45m

57m 27m

346m 416m 130m 251

130m

21m

N06

Transfo

20/0.4 kV

160

L1

L2 L3 L4

L5

L6

L7 L8 L9 L10

L11

L12

L13

130m 85m 1000m

45m

57m 27m

346m 416m 130m 251m

130m

21m

Transfo

20/0.4 kV

160

Distribution

network

L1

L2 L3 L4

L5

L6

L7 L8 L9 L10

L11

L12

L13

130m 85m

45m

57m 27m

346m 416m 130m 251

130m

21m

- Syst. d’étude sur Opal-RT- # scenarios

Système de ContrôleDspace

ADC

DAC

AmplificateurVME

PVPV facades

Inverter

SimulateurTR

Test PV and decentralized voltage control

Page 38: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

38

Sub-transmission network

Coordinated strategies: OVVC

OVVC

( )

( )[ ]∑

∑ ∑

∑ ∑

∈ ∈

∈ ∈∈

∆−−+

∆⋅−

−+

∆⋅−−=

Giii

refi

v

i

Gi Gkk

QkiMAX

i

irefq

i

Pi Gkk

Vkii

refii

Gi

refiobj

VVV

VCQ

Qq

VCVVVF

α

α α

α αα

κλ

κλ

κλ

2

2

,

2

,)(

Page 39: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

39

DGs and CVVR – Integration rate

Limites d’insertion des GED

Réglage classiqueS max = 2 * 900 kW

Avec VVCS max = 2 * 2600 kW

t = 1200 s : Tension sur le réseau

0.95 p.u.

1 p.u.

1.05 p.u.

Réglage classiqueSurtensionsRéglage coordonné

Page 40: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

40

Grid architectures: design & optimization

Loss reduction, voltage profile optimization, … Evolution distribution grid architectures

Page 41: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

41

La configuration est codée avec des Matroïdes

Optimization with evolutionary algo and Matroïdes

Le processus de Mutation et de croisementgénèrent la configuration faisable

Evaluation + Selection

mutation

crossing

Initial population

Generation #x Generation #x + 1

Page 42: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

42

Optimization with evolutionary algo and Matroïdes

Gain up to 20% on losses with DGs

Page 43: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

43

Le réseau auto-cicatrisant: illustration d’une décentralisation de l’intelligence d ans le réseau

de distribution

Page 44: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

44

Smartgrid demo project GREENLYS:A value through system view of Smartgrids

Advanced ElectricalNetwork

Demand Response Management

(flexible load)

Massive integration of distributed generation,

including renewable energy resources

Electrical vehicle &distributed storage

Communication networkSmart meter

and information system

AggregationTools

Commercial tools

Page 45: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

45

Test cities: Grenoble & Lyon

Cogénéra

tionPhotovolta

ïquePoste

HTA/BT de

distribution

P

1

2

5

P

1

3

7

P

B

1

P

B

4

290 kW

104 kW

51 kW

Page 46: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

46

SOGRID Demo project: PLC G3 added value

Page 47: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

47

Que vaut l’intégration du smart grid?Estimations

We expect the smart gridmarket to grow 100% in thenext five years and 400% by

2030, from $20 billion today to $100+ billion in 2030. Since 2001, investors have provided ~$3.6 billion of privatefunding to smart grid companies

Morgan Stanley

China's smart grid market worth could reach US$61bn by 2 015

Page 48: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

48

Grettings from INP Grenoble - France

Page 49: Les smartgrids ou réseaux électriques intelligents

49

Conclusion

Système et réseau électrique– Un bien commun , un facteur d’économie globale– Système complexe , vulnérabilités inhérentes– Nouveaux défis :

• Production et EnR, VEHR, consom’acteur, éclatement de la chaîne, …

• Intégration européenne: grande dimension– Nécessité d’une vision système : optimisation

globale– L’hydraulique un « super atout »– SG dans la réflexion énergétique: transition

système et non pas « filière »– Plus d’intelligence

• Complémentarité des actions locales et globales– intelligence par la coopération– Flexibilité, résilience et économie


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