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Smart Energy Day 2013
Les expériences réseaux d’un
distributeur suisse
BKW Energie SA
Alain Schenk
Chef Asset Management Réseaux
Sion, 6 septembre 2013
Sommaire
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 2
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 3
Groupe BKW
Fournisseur de prestations
énergétiques leader en Suisse
 Société cotée en bourse détenue
majoritairement par le canton de
Berne (52.5%)
 Plus de 3'000 collaborateurs
 Présent à tous les niveaux de
l’approvisionnement énergétique
 Approvisionnement de plus 1'000'000
personnes directement ou via ses
partenaires
 Leader des énergies éoliennes et
solaires
Page 4
Réseaux – éléments essentiels de
l'approvisionnement électrique
Page 5
Illustration: NNMV-CH 2008
Chiffres selon ElCom 2011
10 %
03 %
14 %
07 %
20 %
07 %
39 %
Répartition de la valeur du
réseau CH (19.1 Mrd CHF)
déjàsmartpas(encore)smart
Illustration: MMEE-CH 2011
Réseau BKW
Postes et transformateurs
 80 postes haute tension (niv. 2 – 5)
 1‘136 départs
 144 transformateurs
 4‘769 stations transformatrices (niv. 6)
 11‘743 armoires de distribution de
quartier (niv. 7)
Lignes
 Niveau 3: 1'065 km (16% câble)
 Niveau 5: 4‘525 km (48% câble)
 Niveau 7: 10‘750 km (86% câble)
Valeurs 2011Page 6
Topologie actuelle des réseaux de
distribution
UST
Worblaufen
UST
Deisswil
UST
Gümligen
Réseaux bouclés et maillés avec nombreuses possibilités de couplage (90%)
UST
Schwarzenburg
SST*
Guggisberg
Gurnigel
Sangernboden
Lignes en antenne avec protection sélective et stations de couplage télécommandées
(10%)
Page 7
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 8
Stratégie 2050: développement des
sources d'énergie renouvelable
Qui produira quelle quantité et comment l'énergie sera-t-elle
acheminée aux consommateurs ?
Page 9
Variabilité de la production solaire et
éolienne
Source: Powertage 2012 – Referat S. Linder, ABB
Besoin de
stockage
Hydro, Nuklear, Biomasse, etc.
Hydro, Nuklear, Biomasse, etc.Janvier
Juin
Besoin de stockage
Charge
Charge
Illustration : Suisse avec 30 % de production solaire et éolienne
Page 10
Impact sur la distribution: modification
de la direction des flux d'énergie
Flux aujourd'hui Flux futurs
Page 11
Restriction de l'énergie injectée en raison
de la capacité des réseaux
Roseto losses of
production (%)
- 2010: 16.3%
- 2011: 13.8%
- 2012: 9 %
Roseto losses of
revenues (%)
- 2010: 12,6 %
- 2011: 5 %
- 2012: 2.7 %
Significant reduction due to Terna improved operation and
management of the high voltage grid (temperature sensors,
seasonal limits, natural cooling in high wind speed conditions)
Parc éolien BKW Roseto Valfortore (Italie)
Monitoring et "déclenchement" (contrôle des
injections) aujourd'hui encore moins cher que le
stockage
Page 12
Solutions techniques
Construction de réseau classique
• Renforcement des lignes et
transformateurs (câblage incl.)
• Modification de la topologie du
réseau
Solutions innovantes
• Transformateurs de quartier
réglables
• Régulateurs de tension
• Régulation de l'énergie réactive
(onduleurs des installations PV)
• Gestion de la production et de la
charge
• Stockage
• Microgrid
Source: Schneider Electric
Page 13
Elément clé: technologies de stockage
sec./min.heuresjours/sem,
~ Stock. de masse
(>10 MW)
~ Poste
(250kW-10MW)
~ Quartier
(25-100kW)
~ Maison indiv.
(1-10kW)
Tempsdedécharge
Volants
d'inertie
Batteries
Super Caps / Bobines
Air comprimé
Pompage-
turbinage
Power to Gas
(H2, SNG)
Source: Sterner 2009Page 14
Elément clé: mesure / estimation d'état
Seite 15
Défis liés au tournant énergétique
modéré
grand
très important
faible
Illustration: MMEE-CH 2011
Page 16
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 17
Croissance des installations photo-
voltaïques chez BKW
0
1000
2000
3000
4000
2010 2011 2012 2013
Prévision
Demandes effectives
Signification du domaine photovoltaïque (PV) pour le domaine de la construction
de réseau
 Actuellement (2011 - 2013) environ 10 % des projets de développement de réseau
sont liés à la production décentralisée (raccordements exclus)
 Majorité des raccordements de production décentralisée: PV (> 95 %)
 Moins de 10% de tous les raccordements PV nécessitent un renforcement du réseau
Demandes de raccordements PV
Page 18
Le graphique montre les différences de développement de la charge selon le scénario.
La croissance individuelle de charge pour chaque poste BKW est indiquée par les barres grises, les
colonnes représentent les valeurs moyennes.
Smax,2040/Smax,2010
Reference
Scénarios de développement
Green
Policy
Central
Prosperity
Stagnation
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00 Consommation
moyenne jours d'hiver
Injection moyenne
dimanches d'été
Croissance 1,5% p.a.
Charge actuelle
Croissance moyenne
de la charge
0.961.27 1.431.19 0.621.39 0.600.86
– Valeur pour chaque
poste
Page 19
Ville
Campagne
rural /
montagne
urbain /
banlieue
Catégorie selon
Distribution Code
UST Köniz
• Consommation
128 GWh
• Habitants: 24‘000
• 0.5 % population
agglomérations CH
• Toits 1 km2
Simulation
sgebiet
UST Schwarzenburg
• Consommation
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• Habitants: 10‘000
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campagnes CH
• Toits 4.7 km2
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Capacité d'intégration des installations
photovoltaïques dans le réseau BKW * (1/3)
Zone d'approvisionnement représentative
*: Etude BKW et Meyer Burger
Page 20
Charge
• Profils ¼ heure
• Semaine, samedi et
dimanche
• Hiver, été, entre saisons
Sans renforcement
réseau et stockage
Avec renforcement
réseau et stockage
Un réseau 400V représentatif pour chaque catégorie a été sélectionné et modélisé
Production
• Profils ¼ heure
• Hiver, été, entre saisons
Capacité d'intégration des installations
photovoltaïques dans le réseau BKW (2/3)
Sans renforcement et sans stockage, une part importante de l'énergie solaire
est perdue
Page 21
Zones rurales
• Possibilité d'élévation de tension hors tolérances
• Surcharges ponctuelles
Zones de montagne
• Injections jusqu'à 8 fois supérieures à la pointe de charge
• Nombreuses lignes du réseau 16kV surchargées (>200%)
Campagne
Ville
Injection maximale (campagne)
• Seul 30% du potentiel total peut être exploité sans surcharge
Injection maximale (ville)
• Le potentiel peut être exploité à 100% sans surcharge du réseau
Capacité d'intégration des installations
photovoltaïques dans le réseau BKW (3/3)
Sans renforcement du réseau, la différence entre le potentiel total et l'injection
maximale peut théoriquement être absorbée grâce à un stockage local
Page 22
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 23
Pilote A: Tests smart grid depuis 2009
Cockpit (Valeurs 1/4h)
Historique
Informations tarifaires
Rapport mensuel
Mesure appareils
La valorisation des chauffe-eaux en tant que stockage d'énergie est testée en
pratique dans le cadre d'un projet pilote BKW
• 300 clients pilote à Ittigen
• Portail client (Internet)
 Visualisation de la
consommation
• Rapport mensuel PDF
• Depuis octobre 2012
 PowerVISU (visualisation de la
production photovoltaïque)
 Démonstration live:
ismart.inergie.ch/iSmart/showview
Page 24
Pilote B: Gestion de la charge
Projet pilote FlexLast
Gestion flexible des chambres froides
MVN* (accumulation thermique)
• Intégration de gros
consommateurs industriels dans
un "smart grid"
• Test de l'engagement d'énergie
de réglage découlant du
déclenchement, respectivement
enclenchement, intelligent de la
charge
• Soutenir le développement d'un
"smart grid" en Suisse avec un
projet phare
La gestion intelligente de grosses charges et des techniques du
bâtiment contribuent au succès du tournant énergétique
* Centre de distribution Migros Neuendorf SA
Page 25
Installation ponctuelle de
transformateurs de quartier réglables
Sources: Schneider Electric (transformateur)
Prof. Dr.-Ing. Rolf Witzmann
Page 26
Installation de transformateurs de
quartier réglables dans le cadre du
plan de développement du réseau
1. Groupe et réseau BKW
2. Signification du tournant énergétique du point de
vue d'un GRD
3. Implications pour le réseau BKW
4. Exemples concrets
5. Conclusion
Page 27
Conclusion
• Les réseaux de distribution se trouvent face à un défi majeur lié à la
mise en place de la politique énergétique 2050.
• Dans la plupart des cas, le réseau actuel ne pourra pas absorber la
production décentralisée prévue sans la prise de mesures.
• Le réseau doit évoluer afin de pouvoir répondre aux exigences futures
de flexibilité des consommateurs et de variabilité de la production.
• Les solutions combinent la construction de réseau classique et les
technologies innovantes.
• Un déploiement généralisé n'est économiquement pas justifié pour le
moment.
BKW se prépare activement à cette mutation, développe des
solutions en partenariat et propose des prestations innovantes
Page 28

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Les expériences réseaux d’un distributeur suisse

  • 1. Smart Energy Day 2013 Les expériences réseaux d’un distributeur suisse BKW Energie SA Alain Schenk Chef Asset Management Réseaux Sion, 6 septembre 2013
  • 2. Sommaire 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 2
  • 3. 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 3
  • 4. Groupe BKW Fournisseur de prestations énergétiques leader en Suisse  Société cotée en bourse détenue majoritairement par le canton de Berne (52.5%)  Plus de 3'000 collaborateurs  Présent à tous les niveaux de l’approvisionnement énergétique  Approvisionnement de plus 1'000'000 personnes directement ou via ses partenaires  Leader des énergies éoliennes et solaires Page 4
  • 5. Réseaux – éléments essentiels de l'approvisionnement électrique Page 5 Illustration: NNMV-CH 2008 Chiffres selon ElCom 2011 10 % 03 % 14 % 07 % 20 % 07 % 39 % Répartition de la valeur du réseau CH (19.1 Mrd CHF) déjàsmartpas(encore)smart Illustration: MMEE-CH 2011
  • 6. Réseau BKW Postes et transformateurs  80 postes haute tension (niv. 2 – 5)  1‘136 départs  144 transformateurs  4‘769 stations transformatrices (niv. 6)  11‘743 armoires de distribution de quartier (niv. 7) Lignes  Niveau 3: 1'065 km (16% câble)  Niveau 5: 4‘525 km (48% câble)  Niveau 7: 10‘750 km (86% câble) Valeurs 2011Page 6
  • 7. Topologie actuelle des réseaux de distribution UST Worblaufen UST Deisswil UST Gümligen Réseaux bouclés et maillés avec nombreuses possibilités de couplage (90%) UST Schwarzenburg SST* Guggisberg Gurnigel Sangernboden Lignes en antenne avec protection sélective et stations de couplage télécommandées (10%) Page 7
  • 8. 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 8
  • 9. Stratégie 2050: développement des sources d'énergie renouvelable Qui produira quelle quantité et comment l'énergie sera-t-elle acheminée aux consommateurs ? Page 9
  • 10. Variabilité de la production solaire et éolienne Source: Powertage 2012 – Referat S. Linder, ABB Besoin de stockage Hydro, Nuklear, Biomasse, etc. Hydro, Nuklear, Biomasse, etc.Janvier Juin Besoin de stockage Charge Charge Illustration : Suisse avec 30 % de production solaire et éolienne Page 10
  • 11. Impact sur la distribution: modification de la direction des flux d'énergie Flux aujourd'hui Flux futurs Page 11
  • 12. Restriction de l'énergie injectée en raison de la capacité des réseaux Roseto losses of production (%) - 2010: 16.3% - 2011: 13.8% - 2012: 9 % Roseto losses of revenues (%) - 2010: 12,6 % - 2011: 5 % - 2012: 2.7 % Significant reduction due to Terna improved operation and management of the high voltage grid (temperature sensors, seasonal limits, natural cooling in high wind speed conditions) Parc éolien BKW Roseto Valfortore (Italie) Monitoring et "déclenchement" (contrôle des injections) aujourd'hui encore moins cher que le stockage Page 12
  • 13. Solutions techniques Construction de réseau classique • Renforcement des lignes et transformateurs (câblage incl.) • Modification de la topologie du réseau Solutions innovantes • Transformateurs de quartier réglables • Régulateurs de tension • Régulation de l'énergie réactive (onduleurs des installations PV) • Gestion de la production et de la charge • Stockage • Microgrid Source: Schneider Electric Page 13
  • 14. Elément clé: technologies de stockage sec./min.heuresjours/sem, ~ Stock. de masse (>10 MW) ~ Poste (250kW-10MW) ~ Quartier (25-100kW) ~ Maison indiv. (1-10kW) Tempsdedécharge Volants d'inertie Batteries Super Caps / Bobines Air comprimé Pompage- turbinage Power to Gas (H2, SNG) Source: Sterner 2009Page 14
  • 15. Elément clé: mesure / estimation d'état Seite 15
  • 16. Défis liés au tournant énergétique modéré grand très important faible Illustration: MMEE-CH 2011 Page 16
  • 17. 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 17
  • 18. Croissance des installations photo- voltaïques chez BKW 0 1000 2000 3000 4000 2010 2011 2012 2013 Prévision Demandes effectives Signification du domaine photovoltaïque (PV) pour le domaine de la construction de réseau  Actuellement (2011 - 2013) environ 10 % des projets de développement de réseau sont liés à la production décentralisée (raccordements exclus)  Majorité des raccordements de production décentralisée: PV (> 95 %)  Moins de 10% de tous les raccordements PV nécessitent un renforcement du réseau Demandes de raccordements PV Page 18
  • 19. Le graphique montre les différences de développement de la charge selon le scénario. La croissance individuelle de charge pour chaque poste BKW est indiquée par les barres grises, les colonnes représentent les valeurs moyennes. Smax,2040/Smax,2010 Reference Scénarios de développement Green Policy Central Prosperity Stagnation 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 Consommation moyenne jours d'hiver Injection moyenne dimanches d'été Croissance 1,5% p.a. Charge actuelle Croissance moyenne de la charge 0.961.27 1.431.19 0.621.39 0.600.86 – Valeur pour chaque poste Page 19
  • 20. Ville Campagne rural / montagne urbain / banlieue Catégorie selon Distribution Code UST Köniz • Consommation 128 GWh • Habitants: 24‘000 • 0.5 % population agglomérations CH • Toits 1 km2 Simulation sgebiet UST Schwarzenburg • Consommation 60 GWh • Habitants: 10‘000 • 0.4 % population campagnes CH • Toits 4.7 km2 Simulation Capacité d'intégration des installations photovoltaïques dans le réseau BKW * (1/3) Zone d'approvisionnement représentative *: Etude BKW et Meyer Burger Page 20
  • 21. Charge • Profils ¼ heure • Semaine, samedi et dimanche • Hiver, été, entre saisons Sans renforcement réseau et stockage Avec renforcement réseau et stockage Un réseau 400V représentatif pour chaque catégorie a été sélectionné et modélisé Production • Profils ¼ heure • Hiver, été, entre saisons Capacité d'intégration des installations photovoltaïques dans le réseau BKW (2/3) Sans renforcement et sans stockage, une part importante de l'énergie solaire est perdue Page 21
  • 22. Zones rurales • Possibilité d'élévation de tension hors tolérances • Surcharges ponctuelles Zones de montagne • Injections jusqu'à 8 fois supérieures à la pointe de charge • Nombreuses lignes du réseau 16kV surchargées (>200%) Campagne Ville Injection maximale (campagne) • Seul 30% du potentiel total peut être exploité sans surcharge Injection maximale (ville) • Le potentiel peut être exploité à 100% sans surcharge du réseau Capacité d'intégration des installations photovoltaïques dans le réseau BKW (3/3) Sans renforcement du réseau, la différence entre le potentiel total et l'injection maximale peut théoriquement être absorbée grâce à un stockage local Page 22
  • 23. 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 23
  • 24. Pilote A: Tests smart grid depuis 2009 Cockpit (Valeurs 1/4h) Historique Informations tarifaires Rapport mensuel Mesure appareils La valorisation des chauffe-eaux en tant que stockage d'énergie est testée en pratique dans le cadre d'un projet pilote BKW • 300 clients pilote à Ittigen • Portail client (Internet)  Visualisation de la consommation • Rapport mensuel PDF • Depuis octobre 2012  PowerVISU (visualisation de la production photovoltaïque)  Démonstration live: ismart.inergie.ch/iSmart/showview Page 24
  • 25. Pilote B: Gestion de la charge Projet pilote FlexLast Gestion flexible des chambres froides MVN* (accumulation thermique) • Intégration de gros consommateurs industriels dans un "smart grid" • Test de l'engagement d'énergie de réglage découlant du déclenchement, respectivement enclenchement, intelligent de la charge • Soutenir le développement d'un "smart grid" en Suisse avec un projet phare La gestion intelligente de grosses charges et des techniques du bâtiment contribuent au succès du tournant énergétique * Centre de distribution Migros Neuendorf SA Page 25
  • 26. Installation ponctuelle de transformateurs de quartier réglables Sources: Schneider Electric (transformateur) Prof. Dr.-Ing. Rolf Witzmann Page 26 Installation de transformateurs de quartier réglables dans le cadre du plan de développement du réseau
  • 27. 1. Groupe et réseau BKW 2. Signification du tournant énergétique du point de vue d'un GRD 3. Implications pour le réseau BKW 4. Exemples concrets 5. Conclusion Page 27
  • 28. Conclusion • Les réseaux de distribution se trouvent face à un défi majeur lié à la mise en place de la politique énergétique 2050. • Dans la plupart des cas, le réseau actuel ne pourra pas absorber la production décentralisée prévue sans la prise de mesures. • Le réseau doit évoluer afin de pouvoir répondre aux exigences futures de flexibilité des consommateurs et de variabilité de la production. • Les solutions combinent la construction de réseau classique et les technologies innovantes. • Un déploiement généralisé n'est économiquement pas justifié pour le moment. BKW se prépare activement à cette mutation, développe des solutions en partenariat et propose des prestations innovantes Page 28