Les réseaux électriques intelligents

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Les réseaux électriques intelligents

  1. 1. Les réseaux électriques intelligents : quels standards pour quels rôles ? Objectifs - avoir une vue globale de la problématique liée à la mise en place des SmartGrids - acquérir des connaissances générales des standards, outils et techniques concernés. - comprendre le rôle et limportance de cette évolution pour les entreprises du secteur énergétique, et avoir conscience des enjeux de sa mise en œuvre. Public concerné Ce stage sadresse à toute personne concernée par les systèmes dinformation ou de contrôle- commande appliqués aux domaines de production, transport, distribution et marchés délectricité. Méthodes pédagogiques - Conférences PROGRAMMERéseau électrique pour les SmartGrids- Bases dun réseau électrique et applications types permettant de gérer le système électrique.- Les problèmes actuels, besoins pour la mise en place des SmartGridsTechnologies pour la mise en place SmartGrids au niveau des systèmes dinformationContexte Normatif- Contexte normatif en Amérique du Nord, en Europe- Les instances de normalisation- Les acteurs impliqués et leurs intérêtsStandards CIM, 61850 et autres- But et usage- Outils et technologies associées- Harmonisation CIM-61850- Smart-metering : DLMS-COSEM en EuropeÉtudes de cas pratiques- Méthodologie et outillage- Perspectives et besoins futurs- Le vécu dune entreprise électrique CEI 60688 COMPIL:2002 Mai 2002 Définition des Smart grids Pour faire face aux mutations du paysage énergétique, il est nécessaire de moderniser le système électrique. Le contexte français et européen, dans lequel se sont développés les réseaux électriques, conduit à privilégier le déploiement des technologies de Smart grids plutôt que le remplacement et le renforcement massif des réseaux.
  2. 2. L’intégration des nouvelles technologies de l’information et de la communication aux réseaux les rendracommunicants et permettra de prendre en compte les actions des acteurs du système électrique, tout en assurantune livraison d’électricité plus efficace, économiquement viable et sûre.Le système électrique sera ainsi piloté de manière plus flexible pour gérer les contraintes telles que l’intermittencedes énergies renouvelables et le développement de nouveaux usages tels que le véhicule électrique. Cescontraintes auront également pour effet de faire évoluer le système actuel, où l’équilibre en temps réel est assuréen adaptant la production à la consommation, vers un système où l’ajustement se fera davantage par lademande, faisant ainsi du consommateur un véritable acteurAccueil» Présentation »Définition des Smart grids Définition des Smart gridsNavigation rapide :Définition des Smart gridsPour faire face aux mutations du paysage énergétique, il est nécessaire de moderniser le système électrique. Lecontexte français et européen, dans lequel se sont développés les réseaux électriques, conduit à privilégier ledéploiement des technologies de Smart grids plutôt que le remplacement et le renforcement massif des réseaux.L’intégration des nouvelles technologies de l’information et de la communication aux réseaux les rendracommunicants et permettra de prendre en compte les actions des acteurs du système électrique, tout en assurantune livraison d’électricité plus efficace, économiquement viable et sûre.Le système électrique sera ainsi piloté de manière plus flexible pour gérer les contraintes telles que l’intermittencedes énergies renouvelables et le développement de nouveaux usages tels que le véhicule électrique. Cescontraintes auront également pour effet de faire évoluer le système actuel, où l’équilibre en temps réel est assuréen adaptant la production à la consommation, vers un système où l’ajustement se fera davantage par lademande, faisant ainsi du consommateur un véritable acteur.
  3. 3. L’émergence de nouveaux objectifs environnementauxFace aux préoccupations environnementales croissantes, l’Union européenne a adopté des objectifs ambitieux,dits des « 3x20 ». Il s’agit d’ici 2020 : de faire passer à 20 % la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique européen ; de réduire de 20 % les émissions de CO2 des pays de l’Union par rapport à 1990 ; d’accroître l’efficacité énergétique de 20 %.Dans le prolongement de cette politique européenne, la France a adopté, par les lois issues du Grenelle del’environnement, des mesures visant notamment à maîtriser la demande en énergie. Elle s’est égalementengagée à diviser par 4 ses émissions de gaz à effet de serre.Ces objectifs politiques modifieront en profondeur l’utilisation de l’énergie et la gestion du système électrique.
  4. 4. Le développement des énergies renouvelables et des nouveauxusages de l’électricité imposent de moderniser le système électriqueParallèlement au développement des énergies renouvelables, les usages de l’électricité connaissent deprofondes évolutions. Certains usages déjà existants ont pris une ampleur considérable (climatisation, chauffageélectrique). D’autres, comme le véhicule électrique et la pompe à chaleur, se développent et augmenteront laconsommation d’électricité déjà en forte hausse.Ces changements contraignent le pilotage des réseaux électriques car : la consommation d’électricité connaît de fortes variations horosaisonnières. La consommation d’énergie est plus importante en hiver qu’en été. Elle fait l’objet de pointes et de creux journaliers ; les moyens de production d’électricité sont de plus en plus variables, du fait de l’intermittence de leurs sources renouvelables ; le développement de la production décentralisée conduit à multiplier de manière très importante les sites de production, et à injecter de l’énergie sur des réseaux de distribution conçus pour l’acheminer et non la collecter.Ces contraintes imposent de revoir les règles habituelles d’exploitation des réseaux et exige des adaptations entermes d’observabilité et de conduite des réseaux électriques.Ces mutations modifient la gestion de l’équilibre du systèmeélectriqueJusqu’à présent, l’équilibre du système électrique était obtenu en pilotant principalement l’offre d’énergie enfonction de la demande, aux meilleures conditions d’approvisionnement et de coûts.Aujourd’hui, la nouvelle donne énergétique ne permet plus de gérer le système électrique de cette façon. Du faitdu caractère difficilement pilotable de l’offre, l’ajustement qui permet d’équilibrer le système électrique ne se faitnon seulement par l’offre mais aussi par la demande. C’est la raison pour laquelle la demande doit être gérée defaçon active, notamment en incitant les consommateurs à s’effacer lors des pics de consommation.Le système électrique doit être moderniséLa gestion des réseaux électriques, jusqu’à présent centralisée et unidirectionnelle allant de la production à laconsommation, sera demain répartie et bidirectionnelle. Cela constitue un changement sans précédent dans lafaçon de concevoir et de piloter le réseau et nécessite de l’adapter.La solution qui consisterait à ne faire que du renforcement de réseaux est sous-optimale et difficilementréalisable, eu égard à la démographie croissante en ville, à la difficile acceptabilité sociale des nouvellesinfrastructures et aux coûts importants des investissements à consentir.Cette adaptation du système électrique doit donc passer par l’intégration des nouvelles technologies del’information et de la communication aux réseaux.Rendre les réseaux électriques intelligentsLes réseaux électriques intelligents, ou Smart grids, sont communicants car ils intègrent des fonctionnalitésissues des technologies de l’information et de la communication. Cette communication entre les différents pointsdes réseaux permet de prendre en compte les actions des différents acteurs du système électrique, etnotamment des consommateurs. L’objectif est d’assurer l’équilibre entre l’offre et la demande à tout instant avec
  5. 5. une réactivité et une fiabilité accrues et d’optimiser le fonctionnement des réseaux. Le système électrique passed’une chaîne qui fonctionne linéairement à un système où l’ensemble des acteurs est en interaction.Rendre les réseaux électriques intelligents consiste donc en grande partie à les instrumenter pour les rendrecommunicants. Actuellement le réseau de transport est déjà instrumenté notamment pour des raisons de sécuritéd’approvisionnement. En revanche, les réseaux de distribution sont faiblement dotés en technologies de lacommunication, en raison du nombre très important d’ouvrages (postes, lignes, etc.) et de consommateursraccordés à ces réseaux. L’enjeu des Smart grids se situe donc principalement au niveau des réseaux dedistribution.Caractéristiques des réseaux électriques Caractéristiques des réseaux électriques intelligentsactuelsAnalogique NumériqueUnidirectionnel BidirectionnelProduction centralisée Production décentraliséeCommunicant sur une partie des réseaux Communicant sur l’ensemble des réseauxGestion de l’équilibre du système électrique par Gestion de l’équilibre du système électrique par lal’offre/ production demande/consommationConsommateur Consom’acteurL’architecture du système électrique intelligent
  6. 6. L’architecture des réseaux intelligents se compose de trois niveaux : le premier sert à acheminer l’électricité par une infrastructure classique d’ouvrages électriques (lignes, transformateurs, etc.) ; le deuxième niveau est formé par une architecture de communication fondée sur différents supports et technologies de communication (fibre optique, GPRS, CPL, etc.) servant à collecter les données issues des capteurs installés sur les réseaux électriques ; le troisième niveau est constitué d’applications et de services, tels que des systèmes de dépannage à distance ou des programmes automatiques de réponse à la demande d’électricité utilisant une information en temps réel.Définition des Smartgrids (interview de Jean-MarieChevalier)Avec l’apparition des nouvelles technologies et la gestion de futurs réseaux intelligents, lerégulateur se situe à un point névralgique puisqu’il est concerné par l’orientation qu’ildonnera aux investissements à réaliserOn parle de plus en plus de réseaux intelligents, de quoi s’agit-il ?Jean-Marie Chevalier : La notion de Smart grids, c’est-à-dire de réseaux électriques intelligents, combine deuxidées : d’une part, rendre plus intelligents les réseaux existants et, d’autre part, créer des mini-réseauxautonomes et dans lesquels on pourra associer aisément différentes ressources d’énergie. Je pense à labiomasse, au vent, au solaire, à l’hydraulique, au gaz, etc. On pourra aussi favoriser le développement denouveaux modes de production, comme la cogénération qui permet la production combinée de chaleur etd’électricité. Il sera également possible d’adjoindre à ces réseaux de nouveaux modes de transports, comme lavoiture électrique, qui se rechargera pendant la nuit. Il y aura bien entendu des recoupements entre le grandréseau et les réseaux décentralisés.Pour le moment, on observe simplement des expériences locales de systèmes énergétiques intelligentsdécentralisésQuels sont les pays les plus en pointe ?J-M. C. : Très en pointe en matière d’efficacité énergétique, le Japon est incontestablement un des pays leaderssur le sujet. Compte tenu de la densité de la population, les japonais sont contraints de chercher les solutions lesplus intelligentes afin d’obtenir la même qualité de services en consommant le moins possible.
  7. 7. En Europe, c’est l’Allemagne qui est en avance. Nosvoisins connaissent une problématique énergétique complexe avec leur refus du nucléaire et le développementde l’éolien et du solaire… Cela a une limite : on ne peut avoir une économie électrique uniquement alimentéeavec des énergies intermittentes. L’Allemagne est donc à la recherche de systèmes énergétiques plus efficaces.Ainsi, la ville de Fribourg, très proactive, multiplie les solutions intelligentes et décentralisées. En France, il y aune ébullition depuis quelques mois. Tout s’est accéléré en fait après le fameux discours de Barack Obama danslequel il a prononcé le terme de « smart grids ». Il a déclenché chez les industriels du monde entier une réflexionsur l’utilisation des nouvelles technologies dans les futurs réseaux. Ces réseaux intelligents intègreront beaucoupde technologies d’automatisation, de mesure, de contrôle, de commandes systèmes… pour agir du côté de l’offreet sur la demande, pour essayer de la réduire quand elle est trop haute… Il s’agit d’intégrer des technologies toutau long de la chaîne, de la production jusqu’à l’interrupteur chez le consommateurOù en est la France sur le sujet ?J-M. C. : En France, les gestionnaires du réseau de transport (RTE) et de distribution (ERDF), ont entamé desréflexions. Je rappelle tout de même que les réseaux français sont déjà plus intelligents que, par exemple, lesréseaux américains ! Ces derniers ont souffert de sous-investissement (ils sont encore en 110 volts) et ils sontbien moins modernes que le réseau de RTE. Toutefois, on a encore beaucoup de travail à effectuer en France,notamment dans la distribution qui, elle aussi, a souffert d’un manque d’investissements depuis une quinzained’années.Sur le plan de la sécurité, au niveau technique et d’un point de vue économique, lesréseaux intelligents sont-ils la panacée ?J-M. C. : Ces réseaux vont accélérer le changement du mix énergétique en intégrant davantage les énergiesrenouvelables car ces énergies intermittentes seront mieux gérées. Ensuite, si j’ose dire, ces réseaux permettrontde rendre les consommateurs plus intelligents ! Avec les « smart grids » apparaîtront les « smart consumers » !Hormis en ce qui concerne les personnes défavorisées, pour le moment, la facture d’électricité n’est pas trèsdouloureuse. Cela va changer car les fondamentaux indiquent que les prix de l’énergie vont progresser. Il fautdonc inciter les consommateurs à gérer leur consommation et leurs investissements de manière plus intelligente.Je ne suis pas certain qu’à terme le chauffage électrique soit un bon choix…Ces réseaux plus intelligents donneront plus d’information sur les prix et la courbe de demande desconsommateurs. Cela bénéficiera à RTE, qui est responsable de l’équilibre du réseau. En période de très fortedemande, quand il fait très froid par exemple, il y a deux manière d’agir : soit l’on appelle des kWhsupplémentaires – qui viennent souvent des centrales thermiques allemandes –, soit l’on peut essayer demodérer la demande, ce que pourraient aider à faire les Smart grids. Le consommateur y trouvera également soncompte car ceci devrait le conduire à consommer moins pour un confort identique.
  8. 8. Qui financera le développement de ces nouveaux réseaux ?J-M. C. : Il faudra des financements d’origines multiples. Au départ, l’État devra aider ces investissements car cesréseaux constituent un service public. Ensuite, de nombreuses entreprises devraient être intéressées par cesnouvelles opportunités d’investissements rentables. Des entreprises comme Schneider, Legrand, GeneralElectric, Cisco, Microsoft, Alstom et Nexans sont à l’affût de ces nouvelles opportunités. Peut-être faudra-t-ilcombiner des capitaux privés et des financements publics. Les collectivités locales aussi participeront puisquecela concerne directement le confort des citoyens. On peut également imaginer une participation internationaleavec la Banque mondiale ou la Banque européenne d’investissements.Selon vous, ces réseaux intelligents vont-ils modifier le rôle du régulateur ?J-M. C. : Oui, parce qu’ils soulèvent des questions de partage de compétences (par exemple entre l’amont etl’aval du compteur). Oui encore car, dès que l’on touche à l’offre ou à la demande avec un outil technique, lerégulateur a un droit de regard. Avec l’apparition des nouvelles technologies et la gestion de futurs réseauxintelligents, le régulateur se situe à un point névralgique puisqu’il est concerné par l’orientation qu’il donnera auxinvestissements à réaliser. Par ses décisions, le régulateur aura le pouvoir d’accélérer la constitution de cesréseaux.http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?rubrique=presentation&srub=definition&page=1Technologies et innovationsStructure d’un Smart gridLe système électrique connaît de profondes mutations : augmentation de la consommation d’électricité due auxnouveaux usages, multiplication des producteurs raccordés aux réseaux en raison de la libéralisation du marchéde l’électricité, intégration des énergies de sources renouvelables intermittentes due aux nouveaux objectifs enmatière d’émission de gaz à effet de serre. Dans le même temps, le système électrique doit continuer derépondre aux exigences de qualité de l’alimentation et de service, d’équilibre offre-demande et de sûreté dusystème électrique.Afin de répondre à ces exigences, le système électrique doit donc être adapté à tous les niveaux de sonarchitecture : le niveau physique pour acheminer et orienter l’énergie (réseaux de transport et de distribution) ; le niveau pour communiquer et collecter les données (communication) ; le niveau des applications et des services (informatique).Le déploiement des technologies de Smart grids sur ces trois niveaux modernisera le réseau en réponse auxmutations en cours tout en répondant aux exigences de sûreté, de qualité et de stabilité.
  9. 9. Les nombreux domaines d’application des technologies de Smart grids couvrent la totalité du système électrique,depuis la production en passant par le transport, et la distribution jusqu’aux différents types d’utilisateurs.Les technologies de Smart gridsLes technologies de l’électronique de puissance, de détection et de mesures, de communication, de contrôleavancé et les interfaces évoluées d’aide à la décision permettront de mieux optimiser le fonctionnement dusystème électrique.Certaines de ces technologies sont en cours de perfectionnement (supraconductivité, tolérance des défauts,stockage, conducteurs composites et appareils plus intelligents), tandis que d’autres sont considérées commematures, à la fois dans leur développement et dans leur mise en œuvre, et sont déjà en cours de déploiement.Enfin, d’autres sont encore au stade de la recherche ou des démonstrateurs (RD&D - électronique de puissance,communication et informatique). Néanmoins, la large diffusion de ces technologies se heurte encore à laconstitution de modèles d’affaires rentables.Le système électrique sera complètement optimisé dans la mesure où l’ensemble des domaines décrits sur leschéma auront déployé ces nouvelles technologies. Cependant, ces technologies n’ont pas besoin d’êtredéployées dans l’ensemble des domaines pour accroître l’intelligence du système.La difficulté réside dans le fait de conserver voire d’améliorer la fiabilité et la sécurité du réseau électrique actueltout en introduisant l’ensemble de ces technologies.
  10. 10. Les capteurs de mesure (Neelogy)NEELOGY est une jeune PME innovante, spécialiste des capteurs magnétiques hautes performances pour lamesure de courants électriques DC ou AC.Sans capteurs, pas de Smart Grid. Pour rendre un réseau électrique intelligent, il est nécessaire de déployer, enmarge de l’infrastructure électrique, une technologie de mesure précise pour analyser, traiter, trier et distribuer lesdonnées. Traits d’union entre le monde physique et les systèmes intelligents, les capteurs de mesure desparamètres électriques (courant, tension, déphasage et fréquence) ont un véritable rôle à jouer.Des mutations nécessaires pour une révolution à chaque niveau de lachaîne de valeurProduction, transport, distribution, client final : quel maillon de la chaîne a le plus besoin d’instrumentation ? Elleest en réalité primordiale en très haute et haute tension comme en moyenne et basse tension, en courantalternatif (CA) comme en courant continu (CC), pour assurer protection, fiabilité et optimisation des systèmes,qualité de l’énergie et maximisation des performances. Avec près de 720 000 postes de distribution MT/BT enFrance et pas moins de 33 millions de consommateurs, les données de supervision doivent pouvoir être produiteset remontées en quasi-temps réel pour garantir la continuité et la qualité de service. D’autant que l’équilibrage del’offre et de la demande électrique n’a jamais constitué un tel défi qu’avec l’arrivée de nouvelles venues commeles énergies de sources renouvelables (une offre intermittente) et les infrastructures de recharge des véhiculesélectriques (une demande mouvante). La mise en place de capteurs adaptés à chacun de ces enjeux estnécessaire pour évaluer l’état et la stabilité des systèmes, lutter contre les fraudes et soutenir les stratégies decontrôle.Les capteurs de paramètres électriques, l’intelligence en temps réelLes besoins d’instrumentation changent à mesure que le réseau se complexifie. Au cœur de toute stratégie deSmart Grid, la collecte de données répond à des finalités majeures : protection des biens et des personnes : pour éviter une électrocution ou la destruction d’un matériel (détection d’un courant de défaut et ouverture d’un circuit) ; supervision : pour assurer la surveillance proactive du réseau (détection et localisation précises d’une panne) ; comptage légal ou sous-comptage : pour facturer ou optimiser sa consommation (mesure métrologique) ; diagnostic : pour optimiser les performances d’une installation grâce à un audit et une analyse ponctuels (mesure temporaire) ; stockage de l’énergie : pour optimiser la durée de vie et l’autonomie des batteries et des piles à combustible (Battery Management System (BMS) et systèmes associés) ; conversion : pour convertir l’énergie en minimisant les pertes (contrôle commande).Des capteurs intelligents pour un pilotage finQuel est, dès lors, le capteur idéal ? Pour assurer un pilotage fin de l’énergie, il doit lui aussi être intelligent, àsavoir non intrusif (pas d’interruption de service ni de mise en péril de l’intégrité de l’installation), peu encombrant,ne nécessitant ni maintenance ni recalibrage, programmable à distance, et présentant une faible dissipation dechaleur (pas de perte supplémentaire) et une capacité à mesurer avec précision aussi bien des courants faiblesque forts, en CA et en CC. Le capteur idéal est en somme un appareil polyvalent qui assure plusieurs fonctions àla fois (mesure et protection, ou mesure et stockage de données, par exemple), et qui permet le contrôle entemps réel et l’échange de données et d’informations
  11. 11. Les systèmes de gestion des données (Teradata)Teradata est le leader mondial reconnu de linnovation en matière de stockage de données et de développementde solutions analytiques. Nous aidons chaque jour nos clients à être plus pertinents et plus compétitifs, encollectant les informations des entreprises, en facilitant leur exploitation pour l’analyse et l’action.Les fournisseurs et les gestionnaires de réseaux ont parfaitement perçus le défi constitué par l’afflux massifd’informations, conséquence de la transformation des réseaux d’électricité en réseaux intelligents (Smart grids).Néanmoins sont-ils en mesure d’exploiter ces données à leur avantage ? La clé de la réussite de la transition desréseaux actuels vers des réseaux plus intelligents est pourtant là et nécessite que ces acteurs s’appuient surl’expérience acquise en la matière dans d’autres secteurs industriels.Du fait de l’intégration des technologies de l’information et de la communication dans les réseaux de distributiond’électricité, les gestionnaires de réseaux et les fournisseurs vont être amenés à traiter de très grandes quantitésde données. La gestion et l’analyse de ces informations constituent un défi de taille pour les acteurs du systèmeélectrique, pour deux raisons. La première est que les gestionnaires de réseaux ne sont pas préparés à gérer unsi grand nombre de données, même s’ils peuvent compter sur de nombreux partenaires avec lesquels ils ont tissédes liens solides et qui pourront les aider à faire face à cette évolution majeure, à se conformer aux nouvellesréglementations, à prendre en charge les changements informatiques, etc. La deuxième raison est que lescontours de cette évolution sont encore flous : quel sera le volume et le contenu des données produites ? Dansquel intervalle seront-elles actualisées ? Seront-elles générées en temps réel ou non ? Quelles seront lesfonctions analytiques les plus utiles ?La multiplication de ces données résultera, notamment, du déploiement des systèmes de comptage évolués.Ainsi, en France, conformément à la réglementation actuelle, quelque 35 millions de nouveaux compteursélectriques seront déployés d’ici 2018. Ils enregistreront les données de consommation toutes les 30 minutes etenverront automatiquement ces données une fois par jour aux gestionnaires des réseaux de distributiond’électricité, ce qui représente environ 12 milliards de relevés par an et 613 milliards par an de données decomptage à traiter. Les données de consommation agrégées seront transmises aux fournisseurs. Les systèmesde comptage évolués transmettront également des informations sur la qualité de l’électricité (tenue de tension,continuité). En outre, les systèmes d’exploitation des réseaux devront être capables de gérer de nouveauxusages comme la gestion intelligente de la recharge des véhicules électriques et la bidirectionnalité des flux entreles installations de production locales à partir d’énergies renouvelables et les réseaux publics d’électricité.Les systèmes de gestion des données des gestionnaires de réseau et des fournisseurs devront donc évoluerpour pouvoir gérer et analyser l’ensemble des données générées par le développement des Smart grids.Aujourd’hui, les gestionnaires de réseaux et les fournisseurs savent que leur paysage informatique doit changeret intégrer de nouvelles solutions innovantes. Ces solutions permettront de concrétiser la valeur ajoutée que peutapporter l’association des données transmises par des compteurs intelligents et d’autres informations issues desystèmes de gestion géo spatiale, de gestion des actifs constituant le réseaux, de la facturation, de la relationclients (GRC, Gestion de la Relation Client, ou CRM Customer Relationship Management), etc…La mise en commun et le recoupement de ces différentes informations pourraient ainsi aider : les gestionnaires de réseaux à exécuter les fonctions analytiques nécessaires à l’exploitation d’un réseau intelligent, à établir de nouvelles interactions plus riches avec les différents acteurs du secteur électrique (clients, producteurs, etc.) ; et les fournisseurs à proposer de nouvelles offres et de nouveaux services.
  12. 12. Le système permettant de gérer et d’analyser les données est un « entrepôt de données analytique et décisionnel»: l’« entrepôt de données » désigne la possibilité de stocker en un seul endroit de grandes quantités de données variées et détaillées ; le terme « analytique » fait référence à la capacité de la solution à pouvoir mener rapidement des analyses stratégiques et/ou opérationnelles sur ces gros volumes de données ; et le terme « décisionnel » renvoie à l’objectif de la solution qui est d’aider à la prise de décisions opportunes et pertinentes, dont l’application apportera de la valeur à l’entreprise.Afin de tirer au mieux parti de ces systèmes de gestion des données, les gestionnaires de réseaux et lesfournisseurs pourront s’appuyer sur l’expérience de traitement des données déjà acquise dans d’autres secteurs,comme la grande distribution, les télécommunications, les transports, etc.À titre d’exemple, grâce à ces systèmes de gestion des données, les opérateurs télécoms ont pu améliorer : leur connaissance du comportement de leurs clients, en croisant les données d’usage et celles issues des actifs constituant le réseau téléphonique ; leur gestion des recettes ; leur garantie des règlements ; leur détection des fraudes ou des comportements abusifs.Grâce à ces systèmes, les compagnies aériennes ont, également, pu améliorer la gestion de leur vaste réseau desites et d’équipements géographiquement dispersés. Elles suivent l’utilisation de leurs avions, les activités demaintenance et les stocks de pièces détachées, selon une approche entièrement intégrée du point de vue desdonnées, en s’appuyant sur un entrepôt de données analytique et décisionnel. Outre les informations concernantles cycles de vie et les actifs, cet entrepôt de données est un levier d’amélioration de la qualité du service rendu àl’usager.Les gestionnaires de réseaux et les fournisseurs pourront également bénéficier de retours d’expériencesintéressants concernant la façon dont les prestataires de services financiers (banques, assurances, etc.) gèrent lasécurité et la confidentialité de leurs volumes massifs de données, en répondant aux processus complexes demise en conformité aux réglementations en vigueur.Tirer parti de ces différentes expériences contribuera ainsi à la création d’une solution à la fois robuste, poursupporter cet afflux de données, et évolutive, pour accompagner le futur encore mouvant des réseaux électriquesintelligentsComprendre les Smart gridsDéfinitionLes réseaux électriques intelligents sont aussi appelés Smart grids. Ce sont les réseaux électriques publicsauxquels sont ajoutés des fonctionnalités issues des nouvelles technologies de l’information et de lacommunication (NTIC). Le but est d’assurer l’équilibre entre l’offre et la demande d’électricité à tout instant et defournir un approvisionnement sûr, durable et compétitif aux consommateurs.
  13. 13. Source : CREComment fonctionne le réseau actuellement ?Le rôle du réseau électrique est de connecter les producteurs d’énergie, tels que les centrales nucléaires etthermiques, les panneaux solaires ou les éoliennes, avec les consommateurs d’électricité (particuliers, industries,…).La caractéristique de l’électricité est qu’elle est très difficile à stocker : à tout moment, la quantité d’électricitédemandée par le consommateur doit être égale à la quantité injectée sur le réseau de manière quasi-immédiatepour éviter le black out. Cet équilibre entre l’offre et la demande est aujourd’hui atteint de deux manières : enprévoyant la consommation électrique sur la base des données historiques et des conditions climatiques et enajustant en permanence la production. Sur le réseau actuel, l’électricité circule principalement dans un sensunique : des producteurs aux consommateurs.A quelles contraintes le réseau électrique doit-il faire face ?
  14. 14. Pour faire face à de nouveaux défis, le réseau électrique doit évoluer.De nouvelles consommationsLa climatisation, les appareils audio et vidéo ou le chauffage électrique se développent et accroissent laconsommation.L’apparition de nouveaux usages de consommation, tels que la voiture électrique, amplifiera cette hausse. Face àcette augmentation prévisible, les réseaux électriques actuels ne seront plus suffisamment adaptés. Pour éviterde renforcer les réseaux (coûteux), il sera nécessaire de contrôler les périodes de charge des véhiculesélectriques.Le graphique suivant montre les prévisions de consommations selon différents scénarios envisagés. Source : RTELa consommation d’électricité est fonction de l’évolution du PIB, de la démographie, de la population active et del’efficacité énergétique.Scénario « Haut » : hypothèse majorant la consommation.Scénario « Référence » : hypothèse centrale pour chacun de ces déterminants.Scénario « MDE renforcée » : prise en compte de l’accélération de la maîtrise de la demande d’énergie (MDE)via des actions sur les comportements de consommation, une performance accrue du bâtiment, etc.Scénario « Bas » : hypothèses minorant la consommationLes Smart grids contribueront à la mise en œuvre de la maîtrise de la demande en donnant des informationsprécises sur l’énergie qui circule, ce qui permettra de contrôler et d’optimiser la consommation d’énergie.
  15. 15. De nouvelles énergies Depuis quelques années, de plus en plus de sources d’électricité d’originerenouvelable (éolien, photovoltaïque) sont reliées au réseau électrique. L’intermittence de cette production(l’éolien dépend du vent, le photovoltaïque du soleil) la rend très difficile à intégrer au réseau et ne correspondpas forcément aux périodes de consommation de pointe (19h). Lélectricité produite, ne pouvant être stockée, estalors perdue. Le développement des énergies de sources renouvelables est ainsi souvent freiné par uneinadéquation des moyens de production avec le fonctionnement du réseau actuel.De nouveaux objectifsPour s’attaquer aux causes du changement climatique, l’Union européenne a adopté un ensemble de directivesen décembre 2008, fixant des objectifs contraignants à l’horizon 2020. Le Conseil européen a fixé l’objectifpolitique des « 3 fois 20 » en 2020 : 20% de la consommation énergétique totale proviendra des énergies de sources renouvelables ; à production équivalente de biens et de services en 2020 par rapport à 1990, lUnion européenne sest fixé lobjectif de consommer 20% dénergies en moins ; réduction de 20%, voire de 30% en cas d’accord international, des émissions de gaz à effet de serre par rapport à 1990.Quelles évolutions pour le réseau ?Pour faire face à ces nouvelles contraintes, le réseau actuel doit nécessairement s’adapter, en intégrant lesnouvelles technologies de l’information et de la communication afin de maintenir l’équilibre entre l’offre et lademande. Le système électrique passe d’une situation où la production est largement contrôlable, alors que laconsommation l’est peu, à une situation où la production ne sera contrôlable que dans une certaine mesure et oùla consommation fera l’objet d’une gestion active.Le réseau intelligent permettra d’intégrer les énergies renouvelables et de renseigner producteur, distributeur etconsommateur sur l’utilisation de l’énergie.Pour gérer ces nouveaux besoins et ces nouvelles productions, les réseaux électriques intelligents ont deuxcaractéristiques : ils sont communicants et interactifs ; ils permettent d’échanger des données entre les différents acteurs du système électrique pour connaître, contrôler, gérer le réseau et ils prennent en compte les actions de tous les acteurs du système électrique.Quels avantages pour le consommateur ?
  16. 16. Par l’évolution du système électrique, les consommateurs vontdevenir des acteurs de leur consommation, voire de la production.Très prochainement, l’électricité fournie par leur éolienne ou leurs panneaux photovoltaïques sera directementinjectée sur le réseau ou dans le circuit énergétique de leur maison, résidence ou usine. Elle servira, parexemple, à la recharge des batteries de leurs voitures électriques.Grâce aux compteurs intelligents, les consommateurs et les gestionnaires de réseaux connaîtront précisément laconsommation d’un site ou d’un foyer. Les fournisseurs d’énergie pourront donc proposer aux consommateurs denouvelles offres selon leur profil de consommation, ainsi que de nouveaux services d’efficacité énergétique ou demaîtrise de la demande d’énergie.En améliorant la connaissance sur la consommation électrique à l’aide de compteurs évolués, il sera plus faciled’éviter les pics de consommation et les pannes dues à une surcharge. La consommation électrique sera géréede manière intelligente. Par exemple, pendant les horaires où la consommation est réduite, on pourra profiter del’électricité produite pour charger sa voiture électrique. Le consommateur sera renseigné par une télégestion surle meilleur horaire pour faire tourner une machine. Le consommateur sera renseigné par une gestion à distancesur le meilleur horaire pour faire tourner une machine. Le consommateur gèrera alors de manière active saconsommation dénergie.Grâce aux nouvelles technologies de l’information, les gestionnaires de réseaux détecteront et localiserontfacilement les pannes sur le réseau. Ils effectueront les opérations de maintenance, de relève et de conduite àdistance. Les centres de contrôle des gestionnaires des réseaux d’électricité seront également informés en tempsréel des besoins en énergie des consommateurs : ils distribueront alors la juste quantité d’électricité sur leréseau.Les réseaux électriques intelligents permettront au consommateur d’avoir : une maison plus intelligente, des factures plus précises, des pannes mieux détectées et plus rapidement réparées, des offres tarifaires plus diversifiées.ConclusionDans ce contexte et compte tenu des enjeux, les réseaux électriques actuels doivent absolument s’adapter pourdevenir plus intelligents, c’est-à-dire intégrer les nouvelles technologies de l’information et de la communication.Plus réactifs et communicants, ils permettront de répondre aux défis que constituent l’intégration de la productionélectrique d’origine renouvelable, la maîtrise de la demande énergétique, la gestion de la pointe deconsommation, le développement de l’usage de la voiture électrique et, évidemment, l’ouverture du marché.En résumé, les réseaux électriques intelligents : faciliteront l’intégration de la production de sources renouvelables et décentralisée, rendront actif le consommateur au sein du système électrique,
  17. 17. fourniront au consommateur la connaissance suffisante permettant un pilotage efficace de saconsommation,participeront à l’élaboration d’un système électrique décarboné.

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