Le 1er mars 2019 verra la création d’un nouveau GT intitulé Réseaux et Systèmes Electriques qui sera également un inter-GdR entre SEEDS et MACS (Modélisation Analyse et Contrôle des Systèmes).

L’animateur actuel est Marc Petit, Professeur à CentraleSupelec et membre du GeePs.

Contexte

Depuis une vingtaine d’année les systèmes électriques sont entrés dans une phase de profonde mutation initiée sous le double effet du développement des sources d’énergie renouvelables, et de la libéralisation du secteur avec la fin des monopoles historiques. Ces sources renouvelables ont fortement changé le paysage du système électrique avec le raccordement massif d’unités de production décentralisées (fermes éoliennes, installations photovoltaïques, …) qui impactent la gestion des réseaux électriques de transport et de distribution pour assurer la sûreté du système et la continuité d’alimentation. Avec les taux d’insertion atteints et qui vont continuer à augmenter, il sera indispensable d’exploiter les flexibilités de ressources (production, consommation, unités de stockage) et d’intégrer ces flexibilités dans l’optimisation du système. Par ailleurs, la libéralisation du secteur contribue à définir des cadres régulatoires pour la fourniture de services (réserves de puissance et services système) par les acteurs. Ces cadres influencent l’exploitation des flexibilités et les modèles d’affaires des acteurs (par exemple les opérateurs de flexibilité), et à l’inverse les possibilités techniques peuvent influer les cadres régulatoires.

Les projets de développement de la production renouvelable impactent les schémas de développement du réseau, avec en particulier un développement attendu des grandes infrastructures à courant continu (HVDC), et l’évolution vers un système mixte AC et DC avec moins d’inertie naturelle qui sera plus complexe à gérer. A une échelle plus locale, les stratégies d’autoconsommation vont modifier les schémas d’utilisation du réseau, et l’amplification du développement de la mobilité électrique va nécessiter une gestion intelligente de la recharge tout en apportant des opportunités de flexibilité via les batteries qui peuvent être vues comme des unités de stockage stationnaires virtuelles.

Tous ces sujets nourrissent intensément les travaux de recherche des laboratoires académiques et des industriels pour permettre d’aller vers un système électrique avec un fort mix énergétique renouvelable et une mobilité faiblement carbonée.

Verrous scientifiques

Ainsi de nombreuses perspectives de recherche du fait des évolutions du système électrique sur plusieurs couches :

  • Celle des systèmes interconnectés avec des moyens de production centralisés (renouvelables ou non) qui continueront à assurer une part de la production. La gestion de l’équilibre et de la stabilité du système à l’échelle européenne dans un contexte de marchés unifiés requiert le développement de nouvelles infrastructures. Il y a des enjeux de modélisation de grands système, d’optimisation et de commande de ces infrastructures pour qu’elles contribuent pleinement à la sûreté du système ;
  • Celle des systèmes locaux avec plus de productions décentralisées, et des flexibilités locales qu’il faut piloter avec des objectifs d’équilibre offre-demande local pour éviter un dimensionnement excessif et forcément couteux ;
  • Des systèmes exploités de plus en plus à proximité de leurs limites ;
  • Le développement des moyens de stockage de petites/moyennes taille pour résoudre des contraintes locales, avec des technologies variées selon les services envisagés (énergie ou puissance). Les opérateurs de stockage pourront aussi optimiser les services proposés (échelle locale ou globale) en arbitrant selon les opportunités offertes par les marchés ;
  • Enfin, les systèmes énergétiques sont amenés à être de plus en plus interconnectés car les vecteurs énergétiques tels que l’électricité, le gaz (CH4 ou H2) ou la chaleur sont complémentaires surtout quand il s’agit de maximiser l’utilisation des ressources renouvelables. Il s’agit ici de faire des modélisations couplées des systèmes énergétiques et de leurs interactions, puis de chercher à optimiser le dimensionnement et le fonctionnement.

Structuration

Les systèmes énergétiques représentent des systèmes complexes qui sont de formidables cas d’application pour les théories du contrôle. Cela justifie la pertinence de ce GT mixte entre les GdR MACS (pour sa composante automatique et contrôle) et SEEDS.

Ce GT s’articulera donc autour de deux axes complémentaires :

  • Un axe méthodologique pour la modélisation des systèmes selon leur taille, l’échelle temporelle (transitoire, dynamique, régime permanent, prévisionnel), la conduite des systèmes distribués, décentralisés ou centralisés. Des systèmes mixtes continus et discrets ;
  • Un axe application qui proposera les cas d’études pour la validation des méthodes.