GODA: optimisation du réseau avec des acteurs décentralisés

Limiter la puissance d’une installation PV permet de délester les réseaux sans perte notable de rendement énergétique. La régulation P(U) a été testée sur le terrain et sa fiabilité et sa stabilité ont été analysées en laboratoire.

Fiche signalétique

Départements participants Technique et informatique
Institut(s) Institut pour la recherche sur l’énergie et la mobilité IEM
Unité(s) de recherche IEM / Systèmes photovoltaïques
Organisation d'encouragement Schweizerische Eidgenossenschaft (Bundesverwaltung)
Durée (prévue) 01.11.2021 - 01.07.2023
Direction du projet David Joss
Équipe du projet Peter Wüthrich
Luciano Borgna
Marco Pascal Zaugg
Partenaire Bundesamt für Energie BFE
Groupe E SA
Mots-clés Régulation de la puissance active; raccordement au réseau d’installations photovoltaïques; P(U); SmartGrid; stabilité du réseau; intégration dans le réseau; énergies renouvelables;, raccordement décentralisé d’installations autoproductrices

Situation

La majorité des onduleurs photovoltaïques disponibles aujourd’hui intègrent la régulation de la puissance active en fonction de la tension – en abrégé P(U) – comme fonction activable par défaut. Pourtant, la méthode de régulation décentralisée est encore peu utilisée ou prise en compte, en particulier dans la planification du réseau, bien qu’elle présente des avantages considérables par rapport au renforcement du réseau ou à la limitation statique de la puissance active. C’est pourquoi Groupe E SA souhaite configurer les onduleurs photovoltaïques décentralisés afin qu’ils réduisent leur puissance de manière autonome et contrôlée lorsque la tension du réseau s’avère trop élevée. La surveillance de ce processus et l’indemnisation des producteurs et productrices d’électricité solaire doivent se faire sur la base de données fournies par des compteurs intelligents. Si le projet aboutit, les investissements dans l’extension du réseau en faveur d’installations autoproductrices décentralisées pourraient potentiellement être reportés de plusieurs années.

Approche

Dans le cadre du projet GODA, Groupe E SA a testé sur le terrain l’utilisation de P(U) dans le réseau de distribution sur des installations PV sélectionnées. Pour cela, les onduleurs ont été paramétrés en deux périodes avec des courbes caractéristiques différentes pour la régulation de la puissance active en fonction de la tension. Les données de mesure de la production collectées ont servi à estimer la puissance non injectée au moyen de l’apprentissage automatique. Des mesures de fiabilité et de stabilité de la régulation P(U) ont été effectuées sur des onduleurs au laboratoire pour des systèmes photovoltaïques de la BFH. Les limites des systèmes doivent être explorées en faisant varier les paramètres possibles tels que la pente de la caractéristique P(U) ou les constantes de temps pour les filtres des valeurs de consigne. Il s’agissait de découvrir si des onduleurs individuels se comportaient différemment d’un groupe d’onduleurs situés au même point de connexion.

Résultat

La régulation de la puissance active en fonction de la tension P(U) a pu être arrêtée et testée avec succès sur des installations PV sur le terrain. Les onduleurs ont assuré une réduction appropriée de la puissance active lorsque la tension du réseau était trop élevée. Grâce à des algorithmes autoapprenants qui ont analysé les données de production des compteurs intelligents, il a été possible de calculer les pertes de production et de rémunérer en conséquence les producteurs et productrices. Les mesures effectuées en laboratoire ont mis en lumière un comportement stable des onduleurs – individuellement ou en groupe – pour des réglages typiques des paramètres de régulation. De grandes différences dans le comportement de régulation des différents appareils ont toutefois pu être observées, fait principalement dû aux tolérances de mesure de la tension interne. Dans certaines situations de mesure, des variations temporaires importantes de la puissance et une légère influence mutuelle des onduleurs ont pu être observées. Le projet GODA permet donc de démontrer que la régulation de la puissance active en fonction de la tension P(U) se révèle fiable et stable lorsque les onduleurs sont réglés de manière judicieuse.

Perspectives

Groupe E SA poursuit, dans le cadre d’une phase pilote, l’utilisation de P(U) comme mesure de soutien du réseau dans la zone concernée par l’essai sur le terrain. L’approche adoptée consiste à exploiter au maximum la bande de tension et à activer la limitation de puissance des installations photovoltaïques flexibles à l’approche de la valeur limite supérieure de la tension du réseau à 110 %. Dans le cadre du développement des normes (série IEC 63409), le laboratoire pour des systèmes photovoltaïques de la BFH travaillera à l’avenir sur des échantillons de test appropriés pour P(U). L’objectif est de spécifier des directives aussi contraignantes que possible pour la mise en œuvre de P(U), qui soient acceptées au niveau international et qui donnent aux gestionnaires de réseau de distribution des précisions sur la fiabilité et la précision des variables de contrôle, afin que le réglage de la puissance active en fonction de la tension puisse s’établir comme une mesure fiable pour maintenir la tension.