EP4430718A1 - Procédé et système d'exécution d'un effacement de consommation électrique d'une flotte de véhicules de transport électriques - Google Patents

Procédé et système d'exécution d'un effacement de consommation électrique d'une flotte de véhicules de transport électriques

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Publication number
EP4430718A1
EP4430718A1 EP22813588.5A EP22813588A EP4430718A1 EP 4430718 A1 EP4430718 A1 EP 4430718A1 EP 22813588 A EP22813588 A EP 22813588A EP 4430718 A1 EP4430718 A1 EP 4430718A1
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EP
European Patent Office
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frequency
air conditioning
conditioning means
electrical network
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
EP22813588.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Aubin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faiveley Transport Tours SAS
Original Assignee
Faiveley Transport Tours SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Faiveley Transport Tours SAS filed Critical Faiveley Transport Tours SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60H1/00421—Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning
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    • H02J2105/50—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
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Definitions

  • TITLE Method and system for executing a power consumption shedding of a fleet of electric transport vehicles
  • the present invention relates to a method for performing an electrical consumption shedding of a fleet of electric transport vehicles.
  • the present invention also relates to a system capable and configured to execute such a method.
  • the invention applies in particular to fleets of rail transport vehicles, for example trains, metros, trams, trolleybuses, etc., powered by an electrical network.
  • the electrical energy produced by the energy production centers should be equal to the electrical energy consumed by all the electricity consumers.
  • energy consumption predictions are made, for example on a daily basis, in particular for large electricity consumers such as the transport sector, the steel industry, etc.
  • the production of electrical energy by the energy production centers as well as the management of consumption deviations from the forecast consumption are planned by the company managing the electricity network.
  • the company managing the electricity network in charge of maintaining the balance between electricity supply and electricity demand identifies situations in which electricity consumption is not in line with electricity production.
  • the managing company is able to:
  • This strategy consists in temporarily reducing or increasing, according to one or more time periods ranging from a few seconds to 30 minutes for example, the electricity consumption in order to restore the balance between the production and the electricity consumption.
  • This strategy is based on balancing reserves capable of injecting electrical energy into the electrical network and/or shedding electrical energy from the network, i.e. extracting electrical energy from the network.
  • balancing reserves can be provided by balancing actors who come forward to the managing company, such as electrical energy producers, electrical energy consumers, or any other actor capable of injecting or withdrawing energy. electrical energy on the network.
  • the adjustment actors are invited to modify their electricity consumption.
  • the air conditioning system is the equipment that consumes the most electrical energy after the vehicle's traction system.
  • the aim of the invention is to propose a technical solution making it possible to make a fleet of electric transport vehicles an actor of adjustment, by varying in a precise manner the electrical consumption of the fleet, in particular the means of air conditioning, according to the variation in the consumption of energy delivered by the electrical network compared to the variation in the consumption of electricity supplied by the electrical network. Disclosure of Invention
  • the present invention aims at a method for implementing a deletion, during a predefined time range, of an electrical consumption of a fleet of electric transport vehicles powered by an electrical network, the fleet comprising at least an active electric transport vehicle in operation, and each electric transport vehicle comprising air conditioning means capable of modifying a temperature of a passenger compartment of the electric transport vehicle; the method comprising, during the predefined time range: acquiring a difference between a reference frequency and a frequency of a voltage delivered by the electrical network; modifying an electrical consumption of the air conditioning means of said at least one active vehicle as a function of said difference.
  • Such a method makes it possible, when an increase or a decrease in electrical consumption is actually detected, by means of the measurement of the frequency of the electrical network supplying the fleet of vehicles, to respectively reduce or increase the electrical consumption of a fleet of electric transport vehicles to maintain the balance between the energy supplied by the network and the energy consumed from the network.
  • Such a process thus allows the execution of a primary load shedding of the electrical consumption of a fleet of vehicles.
  • the modification of the electricity consumption of the air conditioning means comprises sending a command to modify a consumption of the air conditioning means during the predefined time range, the modification command comprising: sending a first correction value for modifying a supply power of the air conditioning means of said at least one active vehicle during a first time period; and/or send a second correction value to modify the temperature of the cabin of the active vehicle during a second time period; wherein the second time period is greater than the first time period, and wherein the first and/or second correction values are determined from the acquired difference.
  • the method thus allows a double action on the electrical consumption of the air conditioning means.
  • a so-called rapid action makes it possible to reduce or increase, in a short time, the consumption of the air conditioning means, by modulating the power supply of the air conditioning means. This allows a rapid increase or decrease in the electrical power delivered by the electrical network.
  • a so-called slow action makes it possible to reduce, over a longer period, the consumption of the air conditioning means, by reducing or increasing the consumption of the air conditioning means over a second duration, in particular by modifying the temperature at which the passenger compartment of the vehicle is maintained. .
  • the first time period may be less than 30 seconds.
  • the second time period can be greater than 30 seconds and less than or equal to 30 minutes.
  • the acquisition of the difference between a reference frequency and a frequency of a voltage delivered by the electrical network can include: determining a type of supply voltage for the vehicles in the fleet; if the vehicle supply voltage is continuous, determine the harmonics of the supply voltage to deduce the frequency of the voltage delivered by the electrical network; if the vehicle supply voltage is alternating, measure the frequency of the supply voltage to deduce the frequency of the voltage delivered by the electrical network.
  • the acquisition of the difference between a reference frequency and a frequency of a voltage delivered by the electrical network can include: receive the frequency of the voltage delivered by the electrical network.
  • Such a process is thus suitable both for enabling load shedding, regardless of the nature of the voltage delivered by the electric vehicle supply network.
  • the method is then able to determine the frequency of the electrical network, whatever the nature of the supply voltage delivered to the vehicles of the fleet by the electrical supply network.
  • the reference frequency can be in the range [48Hz;52Hz],
  • the method may further comprise during the predefined time range: periodically sending the consumption of the air conditioning means.
  • Such a method makes it possible to carry out a verification of the correct execution of the deletion request during the predefined time range. This makes it possible, in real time, to send to the managing company, for example, the decrease or increase in consumption of air conditioning means.
  • the method may further comprise: receiving geographical information defining a geographical erasure area; determine the location of the vehicle in relation to the geographical area of curtailment; during the predefined time range, the method further comprising the acquisition and modification steps when the vehicle is located in the erasing geographical area.
  • the invention further relates to a system for implementing a reduction in the electrical consumption of a fleet of electric transport vehicles supplied by an electrical network, the system comprising at least one equipment for acquiring a frequency a voltage delivered by the electrical network, the electric transport vehicles of the fleet comprising: air conditioning means capable of modifying a temperature of a passenger compartment of the electric transport vehicle; and a control unit configured to control the air conditioning means and to receive a signal output from the acquisition equipment; wherein the control unit is configured to: acquire a difference between a reference frequency and a frequency of a voltage supplied by the electrical network through the acquisition equipment; modifying a consumption of the air conditioning means of said at least one active vehicle as a function of said difference.
  • Such a system makes it possible in particular to implement primary load shedding by a fleet of electric transport vehicles. Indeed, the system makes it possible to modulate, by detecting a situation of imbalance between the voltage delivered by the electrical network and the voltage consumed by the electrical network, the consumption of the air conditioning means of the various active electric transport vehicles of the fleet.
  • the vehicles of the fleet can each comprise equipment for measuring the voltage frequency delivered by the electrical network.
  • the frequency measuring equipment may be configured to determine a type of a supply voltage of the vehicles of the fleet, the frequency measuring equipment comprises: a first sub-module configured to determine harmonics of the DC supply voltage to deduce the frequency of the voltage delivered by the electrical network; a second sub-module configured to measure the frequency of the AC supply voltage to deduce the frequency of the voltage delivered by the electrical network.
  • the electric transport vehicles further comprise an energy manager module comprising means of connection to a temperature regulation system and to a temperature sensor, the regulation system being associated with air conditioning means and being configured to maintain the temperature of a passenger compartment at a setpoint temperature as a function of a temperature measured by the temperature sensor corresponding to the temperature of the passenger compartment, said module energy manager further comprising temperature offset means capable of offsetting said temperature measured by the temperature sensor by a predetermined value, the control unit being configured to send the second correction value to the temperature offset means to offset the measured temperature.
  • the energy manager module makes it possible in particular to vary the consumption of the air conditioning means, this by fooling the sensor of temperature. This therefore makes the solution generic so that the energy manager module, which can be interfaced with different types of vehicles, is used to reduce the energy consumption of the air conditioning means following confirmation of the deletion request.
  • the vehicles may further comprise: a static contactor, configured to be actuated by the control unit, capable of modifying a power supply to the air conditioning means; the control unit being configured to send a first correction value to the static contactor to modify the supply power of the air conditioning means.
  • the vehicles may further comprise: a contactor connecting the air conditioning means to the power supply network, the contactor comprising a coil through which the power supply of the means of air conditioning to the electrical network is modulated, the control unit being configured to send a first correction value to the contactor to modify, via the coil, the power supply to the air conditioning means.
  • figure 1 represents an example of the chronology of erasure actions
  • FIG. 2 represents a method for implementing an erasure
  • Figure 3 illustrates a system for implementing a consumption erasure of a fleet of electric transport vehicles, able to implement the method described with reference to Figure 2;
  • FIG. 4 illustrates a system for supervising an execution of a deletion request comprising the system illustrated in FIG. 2 for implementing deletion in response to a deletion request from a managing company;
  • Figures 5A and 5B respectively represent two embodiments of a sub-module of the module for measuring the frequency of the voltage delivered by the electrical network included in the system illustrated in Figure 3.
  • Figure 1 shows an example timeline of demand response actions to restore the balance between power generation and power consumption on a given power grid.
  • the restoration of the balance between electricity production and consumption takes place during a failure of an electricity producer, resulting in a drop in the power produced following this interruption.
  • the restoration of the balance can in particular take place in different circumstances, for example during peaks in consumption.
  • Figure 1 thus illustrates the evolution over time of the power produced and the frequency of the network, when the balance between electricity production and consumption is restored.
  • the load shedding mechanism is triggered.
  • the drop in power delivered causes the power produced by the electrical network to drop from the value Pnom to the value Pmin.
  • the load shedding mechanism aims to restore the drop in power AP, through adjustment actors such as producers, consumers, or any other actor capable of injecting or withdrawing electrical energy from the network.
  • the balancing actors thus provide balancing reserves, which, according to the instructions of the managing company, make it possible to rebalance the power supplied by the electricity network.
  • the electricity injection or load shedding reserves of balancing actors are classified, according to predefined specifications, as primary, secondary or tertiary reserves.
  • the primary and secondary reserves make it possible to regulate the electrical power available from the network to compensate for drops or increases in the electrical power supplied by the network.
  • the tertiary reserve makes it possible to modulate the electrical power available from the electrical network in response to a request from the managing company.
  • the injection or load shedding reserves must meet specific conditions, linked to the injection or load shedding speed. For example, in the case of an injection in France, the reserves must meet the following conditions:
  • the time conditions are applied to load the additional power after the action of the primary, secondary and tertiary reserves.
  • the times in which the primary, secondary and tertiary reserves replenish the missing power can vary according to the geographical zones.
  • the adjustment actor(s), providing a primary reserve reduce their consumption in order to provide a power partially compensating for the drop in power AP within a period of the order of several seconds, for example 30 seconds from the triggering of the erasure mechanism.
  • the power of the electricity network is restored to a level slightly lower than Pnom before the failure of the electricity producer.
  • the adjustment actor or actors supplying secondary reserves take over in order to gradually supply, taking into account the drop in electrical power supplied to the primary reserve or reserves, electrical power for restore at t3 the power supplied by the electrical network at the same level Pnom as before the failure of the electricity producer.
  • the balancing actor(s) supplying tertiary reserves take over in order to gradually supply, depending on the drop in electrical power supplied to the secondary reserve(s), electrical power to maintain the power supplied by the electricity network at the same level Pnom as before the failure of the electricity producer.
  • the drop in power produced is characterized by a variation in the frequency of the voltage delivered.
  • the frequency of the voltage delivered by the electrical network is substantially stable, and substantially equal to a reference frequency.
  • the value of the reference frequency of the voltage delivered depends on the geographical location of the electrical network. For example, in Europe, the frequency of the voltage delivered by the network can vary between 48 and 52 Hz, so that the reference frequency can be chosen within this range of values. For example, the reference frequency can be equal to 50 Hz.
  • a drop in the power produced leads to a drop in the frequency of the voltage supplied by the electrical network, as can be seen in figure 1.
  • the invention aims to allow through a method and a system for implementing a modification of electricity consumption of an electric transport vehicle to make a fleet of electric vehicles an adjustment player.
  • Figure 2 represents a process flowchart allowing the implementation of a shedding of the electrical consumption in primary or secondary reserve of a fleet of electric transport vehicles supplied by an electrical network.
  • Load shedding is a variation in the electrical power consumed by adjustment actors. This variation, as presented above, is an increase or decrease in consumption.
  • the method is implemented for a fleet of electric transport vehicles comprising at least one active vehicle.
  • An active vehicle is a vehicle in operation, in which the air conditioning means operate. It is not a vehicle simply energized, or being prepared to be put into service, but a vehicle in use in which the means of air conditioning are implemented.
  • air conditioning means configured to heat or to cool a passenger compartment, that is to say capable of modifying the temperature of the passenger compartment of a vehicle.
  • the means of air conditioning can also be known under the term heating, ventilation and air-conditioning system >> (known in English under the expression heating, ventilation and air-conditioning system and the acronym HVAC)
  • air conditioning means configured to heat or cool several passenger compartments.
  • the air conditioning means may comprise an installation for heating the passenger compartment and an installation for cooling the passenger compartment, or comprise a single installation for heating or cooling the passenger compartment.
  • the method 200 includes a first step 210, in which a difference between a reference frequency and a frequency of a voltage delivered by the electrical network is acquired.
  • the frequency of the voltage delivered by the electrical network is acquired. Acquisition of the frequency of the voltage delivered by the network electrical can be made through a measurement. Alternatively, the acquisition of the frequency of the voltage delivered by the electrical network can be the reception of a frequency of a voltage delivered by the electrical network: the measurement can be sent by a remote device for example.
  • the second step 215 of the method 200 aims to send a command to modify a consumption of the air conditioning means of said at least one active vehicle as a function of said difference.
  • the imbalance between the electrical power consumed and the electrical power produced supplying the electrical network is identifiable by a variation in the frequency of the voltage delivered by the electrical network.
  • the second step aims to detect a variation in the frequency of the voltage delivered by the electrical network with respect to the reference frequency.
  • This detection makes it possible in particular to confirm a situation of imbalance between the electrical power consumed and the electrical power produced supplying the electrical network.
  • a decrease in frequency below the reference frequency reflects a situation of imbalance in which the electrical power consumed is greater than the electrical power produced supplying the electrical network.
  • An increase in frequency beyond the reference frequency then reflects a situation of imbalance in which the electrical power consumed is less than the electrical power produced supplying the electrical network.
  • a situation of imbalance is identified: for example, the sign indicates in particular, if the electrical power consumed is less than the electrical power produced feeding the electrical network or vice versa.
  • the electrical consumption of the air conditioning means of active transport vehicles is modified.
  • a command is sent to the air conditioning means of the active vehicles of the fleet. This is a command for modifying the consumption of the air conditioning means, making it possible in particular to modulate the electrical power supplying the air conditioning means.
  • Such a control for modifying the consumption of the air conditioning means makes it possible in particular to increase or reduce in a linear and permanent manner the consumption of the air conditioning means.
  • the modification command is sent continuously and the amplitude of the modification command varies according to the variation of the determined difference.
  • the command to modify the consumption of the air conditioning means thus makes it possible to modulate the power consumed by the air conditioning means over a predefined time range.
  • the command to modify the consumption of the air conditioning means may comprise a first and/or a second correction value.
  • the first correction value is a value for modifying a power supply to the air conditioning means of said at least one active vehicle during a first time period.
  • This value can be, for example, a duty cycle making it possible to modulate the power supply to the air conditioning means, by means of a static contactor for example.
  • the second correction value is a value for modifying the temperature of the cabin of the active vehicle during a second time period.
  • This value can for example be a target temperature, in degrees, to which the air conditioning means must heat the passenger compartment.
  • the air conditioning means are configured to cool the passenger compartment, the increase in the target temperature to which the passenger compartment must be cooled makes it possible to reduce the electrical consumption of the air conditioning means.
  • the air conditioning means are configured to heat, reducing the target temperature to which the passenger compartment must be heated makes it possible to reduce the electrical consumption of the air conditioning means.
  • the result of the application of the correction values makes it possible to modulate the power supply to the air conditioning means during a first time period and to reduce the power supply to the air conditioning means over a second, longer time period, i.e. say greater than the first time period.
  • the action of the first correction value is a so-called "rapid" action, because the modulation of the supply to the air conditioning means occurs from the sending of the correction value over a short period.
  • the action of the first correction value can be of the order of a few seconds, for example less than or equal to 1 second.
  • the action of the second correction value is a so-called “slow” action, because the reduction in the consumption of the air conditioning means, by modifying the target temperature of the passenger compartment, allows a modification of the consumption over a longer period.
  • the action of the second correction value can be between 30 seconds and 30 minutes.
  • the first and second correction values are determined from the difference between the reference frequency and the frequency of a voltage delivered by the electrical network.
  • the first and second correction values can be proportional to the value of the difference between the reference frequency and the frequency of a voltage delivered by the acquired electrical network.
  • the erasure can be qualified as primary erasure.
  • the first and second correction values may be proportional to the sum of the difference value between the reference frequency and the frequency of a voltage delivered by the electrical network and the time integral of this difference.
  • the erasure can be qualified as secondary.
  • the first and second correction values can be expressed in KW/Hz.
  • the method can comprise monitoring the consumption of the air conditioning means. For example, during the time range predefined period during which the erasing is carried out, the method can comprise the periodic sending of the power consumed by the air conditioning means. This sending can be for example for the attention of the managing company or an intermediary, and in real time, in order to allow monitoring of the consumption of the air conditioning means.
  • the sending of the consumption of the air conditioning means can be periodic.
  • the illustrated example of implementation system 300 is an embedded system in one or more vehicles of the electric transport vehicle fleet.
  • the system 300 for implementing a load shedding comprises equipment 310 for acquiring the frequency of the voltage delivered by the electrical network 305.
  • the power supply for electric vehicles is carried out by the electrical network through a set of substations and the electrical supply network.
  • the supply substations and the supply power grid are fed from the power grid.
  • Each substation is configured to provide electrical power to electric vehicles in a predetermined geographic area.
  • the supply voltage supplied to the vehicles can be an alternating voltage or a direct voltage.
  • the frequency of the supply voltage is equal to the frequency of the voltage delivered by the electrical network.
  • the amplitude of the alternating voltage can be between 1500V and 25000V.
  • the direct voltage is obtained, at the level of the substations, by the rectification and the filtering of the alternating voltage delivered by the electrical network.
  • the DC voltage amplitude can be between 600 V and 5000 V, for example be equal to 1500 V.
  • Vehicles can be supplied by means of a pantograph when the supply network is a catenary. Alternatively, the supply of the vehicles can be carried out by means of a shoe when the supply network is a third supply rail.
  • the acquisition equipment 310 can comprise a measurement module able to periodically or continuously measure the frequency of the voltage delivered by the electrical network supplying the fleet of electric transport vehicles.
  • the measurement module can be arranged so as to allow measurement of the frequency of the voltage delivered by the electrical network 305 to a contact point.
  • This point of contact can be at the level of the pantograph of the vehicle or at the level of a shoe.
  • the point of contact can also be at a power substation or anywhere on the power network.
  • the measurement module can include at least two sub-modules:
  • a first sub-module configured to measure the frequency of the alternating voltage supplying the electric vehicles which is the frequency of the electrical voltage delivered by the electrical network.
  • a second sub-module configured to determine the harmonics of the DC supply voltage to deduce the frequency of the voltage delivered by the electrical network. Examples are illustrated in more detail in Figures 5A and 5B.
  • the measurement module can be placed in each vehicle, to measure the voltage delivered by the third rail or by the catenary, respectively at shoe or pantograph level.
  • the measurement module can be placed at the level of a substation or any other point of the supply network where the voltage and the frequency can be measured.
  • the acquisition equipment 310 can comprise one or more communication modules, capable of sending and/or receive measurements of the frequency of the voltage delivered by the electrical network 305.
  • the frequency measured by the measurement module at a substation or at any other point of the supply network is sent through a communication module to the vehicles, also comprising a module Communication.
  • Such communication modules can for example allow the transmission of data via a wireless network, can for example be a radio module compatible with WiFi, 5G or 4G networks for example.
  • the system for implementing a deletion 300 comprises air conditioning means 325 capable of modifying the temperature of the passenger compartment of the vehicle in which the system for implementing a deletion 300 is on board.
  • These air conditioning means being both capable of increasing or reducing the temperature of the passenger compartment of a vehicle, can thus comprise heating means 325b and a compressor 325a.
  • the heating means 325b are configured to heat the air to increase the temperature of the passenger compartment.
  • the 325a compressor is configured to cool the air and reduce the cabin temperature.
  • the erase implementation system 300 further comprises a control unit 315 configured to receive a signal outgoing from the acquisition equipment 310 and to control, according to the signal outgoing from the acquisition equipment 310, the means of air conditioning 325.
  • the control unit 315 is configured to actuate the erasure according to the measured value of the frequency of the voltage delivered by the electrical network by the acquisition equipment.
  • the control unit 315 is thus configured to acquire the difference between the reference frequency and the frequency of the voltage delivered by the electrical network through the acquisition equipment 310.
  • control unit 315 is configured to send a command to modify a consumption of the air conditioning means of said at least one active vehicle as a function of said difference.
  • control unit 315 is connected on the one hand to a static contactor 345 and on the other hand to an energy manager module 330.
  • the static contactor control module 320 and the static contactor 345 which can be a high-speed static contactor, make it possible to modulate the power supply 340 of the air conditioning means.
  • An example of a high-speed static contactor 345 can be, for example, a transistor.
  • the energy manager module 330 is a module for reducing the electricity consumption of the air conditioning means.
  • the energy manager module 330 can make it possible to modulate the electrical power consumed by the air conditioning means, that is to say to increase or reduce the electrical power consumed by the air conditioning means as a function of the frequency of the voltage delivered by the power grid.
  • the energy manager module can, for example, act by:
  • Modules can in particular allow the air conditioning means to be powered for a predetermined period by batteries on board the vehicle;
  • the proposed energy manager module 330 also called EcoPark, comprises means of connection to a temperature regulation system 335a associated with air conditioning means 325 and a temperature sensor 335b.
  • the regulation system 335a is configured to maintain the temperature of a passenger compartment at a set temperature according to a temperature measured by the temperature sensor 335b corresponding to the temperature of the passenger compartment. In other words, the regulation system 335a makes it possible to control the air conditioning means 325 in order to maintain a target temperature in the passenger compartment of the vehicle.
  • the energy manager module 330 further comprises temperature offset means. These shifting means make it possible to modify the temperature measured by the temperature sensor 335b by a predetermined value: these shifting means thus make it possible to deceive the temperature sensor 335b.
  • the energy manager module 330 can be configured according to a first and second mode of operation, when the vehicles of the fleet reduce their consumption and when the vehicles of the fleet increase their consumption.
  • the offset means of the energy manager module 330 are configured to increase the temperature measured by the temperature sensor 335b when the air conditioning means 325 are configured to heat and to decrease the temperature measured by the temperature sensor 335b when the air conditioning means 325 are configured to cool.
  • the offset means of the energy manager module 330 are configured to increase the temperature measured by the temperature sensor 335b when the air conditioning means 325 are configured to cool and to decrease the temperature measured by the sensor. temperature 335b when the air conditioning means 325 are configured to heat.
  • the regulation system 335a maintains the temperature of the passenger compartment at the setpoint temperature according to the temperature measured by the temperature sensor 335b which has been shifted, that is to say increased or decreased by a value predetermined.
  • the regulation system 335a modulates air conditioning means to heat or cool the passenger compartment until the temperature measured by the shifted temperature sensor 335b decreases or increases respectively to a value close to the setpoint temperature.
  • control unit 315 is configured to determine a load shedding to be performed, expressed in KW/Hz, according to the difference between the reference frequency and the frequency of the voltage delivered by the electrical network. Then, from the determined erasing, the control unit 315 is configured to determine a first and second correction values to be supplied respectively to the control module 320 of the static contactor 345 and to the energy manager module 330 to reduce the consumption of air conditioning.
  • the first correction value supplied to the control module of the static contactor 320 makes it possible to modify the supply power of the air conditioning means 325, in a short time.
  • This first correction value can be, for example, a modification of the duty cycle p, applied to the transistor 345 connecting the power supply network (the power supply 340) to the air conditioning means 325.
  • This duty cycle representing the ratio between the powering and the non-energization of the transistor 345, makes it possible to modify the power supply of the air conditioning means 325, by reducing or increasing it according to the value of the duty cycle.
  • the heating supply is modulated.
  • the supply to the compressor is modulated.
  • the modification of the duty cycle can make it possible to increase or reduce the consumption of the air conditioning means 325 according to the value used.
  • the smaller the duty cycle the lower the electrical consumption of the air conditioning means 325.
  • the greater the duty cycle the more the electricity consumption of the air conditioning means 325 is increased.
  • the second correction value supplied to the energy manager module makes it possible in particular to modify the consumption of the air conditioning means.
  • It can be a corrected target temperature, or a command relating to the power source of the air conditioning means 325.
  • the second correction value can be the predetermined value, in degrees Celsius, used by the shift means to modify the temperature measured by the temperature sensor.
  • the control unit 315 can thus be configured to send the second correction value to the temperature offset means to offset the measured temperature.
  • the modification of the energy consumed by the air conditioning means via the action of the energy manager module is made over a longer period than the action of the contactor 342.
  • Some or all of the vehicles in a fleet may be equipped with a demand response system as described.
  • This contactor 342 which can be an electromechanical controllable switch, which can be controlled using a duty cycle.
  • the actuation (indicated in dotted lines by the arrow 342a through a control module 320 of the contactor 340) of the contactor 342 can be carried out periodically, with periods of the order of 3 minutes for example.
  • the modulation of the supply to the air conditioning means can be done at the level of this contactor 342, by modifying the duty cycle of the command.
  • the modulation of the supply to the air conditioning means can for example be carried out by modifying the duty cycle controlling a coil of the contactor 342, by delaying or advancing the control of the coil.
  • the first correction value may be the duty cycle making it possible to modulate the power supply to the air conditioning means via contactor 342.
  • Figure 4 illustrates an environment 400 in which an example erasure implementation system as shown in Figure 3 is employed.
  • a 420 fleet of electric transport vehicles is shown.
  • the vehicles in the 420 fleet are each equipped with a 425 erasure implementation system.
  • 425 erasure implementation systems For clarity, only one of the 425 erasure implementation systems is shown.
  • the vehicle 420d being prepared to be put into service, not being active cannot implement an erasure by means of its system for implementing an erasure 425. The same for the vehicle 420c which is inactive.
  • the vehicles of the fleet 420 are powered by a power supply substation 410.
  • a module for measuring the frequency of the electrical network 415 is arranged at this substation 410.
  • a communication module 430 is arranged at this substation 410.
  • the communication module 430 is capable of transmitting frequencies measured by the measurement module 415 to the communication module 435 of the system for implementing a load shedding 425 on board the vehicles of the fleet 420.
  • the communication module 435 can also be capable of exchanging data with a server 415, as indicated in the figure.
  • the system for implementing an erasure 425 also a control unit 440, which according to the frequency measurements received, modifies the consumption of the air conditioning means 460, by means of a module energy manager associated with a temperature sensor 425 and with the air conditioning means regulation system 455, and by means of a high-speed static contactor.
  • the control unit 440 determines for each of the active vehicles correction values, making it possible to vary the consumption of a vehicle in kilowatts (kW), over a given time slot.
  • each active vehicle regularly sends measurements of the electrical consumption of the air conditioning means 460 to the server 415.
  • the server can be configured to transmit these measurements to a managing company 405, which can then quantify the primary erasure performed by the fleet 420 of vehicles.
  • the first and second correction values may be defined with respect to geographic information 470.
  • the managing company 405 can provide information relating to geographical locations, where the adjustment actors must modify their electricity consumption.
  • the managing company 405 can provide such geographical indications in real time.
  • the managing company can provide this geographic information in advance the day before, based for example on weather forecasts and electricity consumption predictions.
  • the provision of geographical information can be made through communication modules (not shown) present in the server 415 and/or at the level of the managing company 405.
  • the server then sends this data to the vehicles of the fleet 420, which receive these data by means of communication modules (which can be for example the same as the communication module 435 or another separate communication module). For example, when determining the correction values, only the active vehicles located within a radius of 10 km around the geographical zone provided by the managing company implement primary erasure.
  • the vehicles of the fleet can for example comprise a module allowing the geolocation of the vehicles, such as a GPS chip, connected to the control unit 440.
  • the geographical information provided can be for example a set of GPS coordinates, defining a zone geographical.
  • control unit 440 can be configured to compare a geolocation of a vehicle with the geographical information provided defining a geographical erasure zone. When the control unit 440 determines that the vehicle is in the geographical area, the determination of the correction values is made to maximize erasure at this location. Otherwise, when the vehicle is outside the geographical area provided by the managing company, a lower or zero correction value is determined, i.e. the vehicle then performs a primary and/or secondary erasure of lesser amplitude or even an erasure no.
  • Figures 5A and 5B illustrate an example of a sub-module of the measurement module, able to determine the frequency of the voltage delivered by the electrical network included in the system of Figure 3.
  • the voltage delivered to the electric transport vehicle, via the pantograph or the third rail for example can be an alternating voltage or a direct voltage.
  • the measurement of the frequency is done by known means, such as a frequency meter or any other known assembly making it possible to obtain the frequency of the AC voltage delivered.
  • the frequency of the alternating voltage delivered by the electric network before to be straightened is found. Indeed, when the alternating voltage supplied by the electrical network is rectified and filtered, for example at the level of a substation, the direct voltage obtained at the output contains a frequency linked to the rectification, this frequency being proportional to the frequency of the alternating voltage supplied by the network.
  • the output frequency of the rectifier is six times the frequency of the alternating voltage supplied by the network. electrical, i.e. 300Hz.
  • the DC voltage at the output includes rectifying harmonics of the frequency of 300 Hz.
  • a band-pass filter is arranged in series following the rectifier. Therefore, only a small amplitude of the output DC voltage remains which includes rectifying harmonics.
  • the sub-module illustrated in Figures 5A and 5B is a sub-module capable of determining the frequency of the voltage delivered by the electrical network when the supply voltage of the electric vehicles in the fleet is a direct voltage.
  • the assembly illustrated makes it possible from the frequency of the DC supply voltage, i.e. on the determined rectification harmonic, to determine the frequency of the AC voltage supplied by the electrical network.
  • the sub-module includes a voltage and frequency sensor 500a and a processing module 500b.
  • the probe 500a is directly connected to the high voltage line 505, and makes it possible at the output to extract the part of the DC output voltage which includes rectification harmonics.
  • probe structure 500a An example of probe structure 500a is illustrated in Figure 5A.
  • the probe 500a comprises a capacitor 510, which can preferably be a type Y safety capacitor, suitable for high voltages, for example 15 kV.
  • Capacitor 510 is followed by a double diode for suppressing transient voltages 515, making it possible to protect the assembly from overvoltages.
  • the capacitor in combination with an assembly 520 based on an operational amplifier, makes it possible in particular to extract, and therefore to obtain at the output Vs, part of the voltage comprising the rectification harmonics.
  • the reading of the frequency of the voltage delivered by the high voltage electrical network 505 is carried out by seeking the rectification harmonic at the output (Vs) of this assembly.
  • the type of rectifier used by analyzing the frequencies of the supply voltage. For example, if the supply voltage only includes a 600 Hz frequency, and no 300 Hz frequency, it can be deduced that a six-phase rectifier is used.
  • the digital assembly 500b is used, mounted in series with the probe 500a.
  • the voltage Vs obtained at the output of the probe 500a is filtered by a low-pass filter 530, making it possible to remove the high frequencies from the signal. Preferably, all frequencies above 1000 Hz are removed from the signal.
  • a 545 sampling module samples the signal in order to digitize it. Sampling can be performed at a sampling frequency of the order of 10 kHz.
  • the harmonic frequencies contained in the digital signal at the output of the sampling module 545 are then determined by a module 550.
  • the module 550 can implement a digital Fourier transform (known in English by the acronym FFT for Fast Fourier Transform), in order to determine the component harmonics of the signal at the output of the 545 sampling module.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the frequency of the electrical network is extracted using the module 555.
  • This module 555 can for example implement a locking loop of phase (known in English by the acronym PLL for phase-locked loop), to determine the main frequency of the determined harmonics.
  • the difference 565 with the reference frequency 550 can then be calculated as shown in Figure 5B.
  • the assembly when a failure occurs at the capacitor 515, the assembly operates in open circuit. Also, when a failure occurs at the level of the double diode 515, the assembly operates in short circuit.
  • the device and the method proposed comprise various variants, modifications and improvements which will appear obvious to those skilled in the art, it being understood that these various variants, modifications and improvements are within the scope of the invention as defined by the claims which follow.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de mise en œuvre d'un effacement, pendant une plage temporelle prédéfinie, d'une consommation électrique d'une flotte (420) de véhicules de transport électriques alimentée par un réseau électrique, la flotte (420) comprenant au moins un véhicule de transport électrique actif (420a, 420b) en fonctionnement, et chaque véhicule de transport électrique (420a, 420b, 420c, 420d) comprenant des moyens de climatisation (460) aptes à modifier une température d'un habitacle du véhicule de transport électrique; le procédé comprenant, pendant la plage temporelle prédéfinie : acquérir une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d'une tension délivrée par le réseau électrique; modifier une consommation électrique des moyens de climatisation (460) dudit au moins un véhicule actif (420a, 420b) en fonction de ladite différence.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé et système d’exécution d’un effacement de consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un procédé d’exécution d’un effacement de consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques. La présente invention concerne également un système apte et configuré pour exécuter un tel procédé.
L’invention s’applique en particulier aux flottes de véhicules de transport ferroviaire par exemple les trains, les métros, les tramways, les trolleybus, etc., alimentés par un réseau électrique.
État de la technique
De manière idéale, l’énergie électrique produite par les centres de production d’énergie doit être égale à l’énergie électrique consommée par l’ensemble des consommateurs d’électricité.
Pour atteindre cet objectif, des prédictions de consommation d’énergie sont réalisées, par exemple quotidiennement, notamment pour les grands consommateurs d’électricité tels que le secteur du transport, la sidérurgie, etc. En fonction des prédictions, la production d’énergie électrique par les centres de production d’énergie ainsi que la gestion des écarts de consommation par rapport à la consommation prévue sont planifiées par la compagnie gestionnaire du réseau d’électricité.
Ainsi, la compagnie gestionnaire du réseau d’électricité en charge de maintenir l’équilibre entre l’offre d’électricité et la demande en électricité identifie des situations dans lesquelles la consommation électrique n’est pas en adéquation avec la production électrique. Par exemple, la compagnie gestionnaire est apte à :
- identifier une ou plusieurs périodes de pointe où la consommation est supérieure à la production d’électricité, ou une situation où la consommation d’électricité est légèrement supérieure à la production d’électricité, ce qui entraînerait le démarrage inutile d’une unité de production supplémentaire ;
- identifier une situation où la consommation d’électricité est légèrement inférieure à la production d’électricité, ce qui n’est pas acceptable dans le cadre de l’optimisation de la production d’énergie électrique.
Selon les situations identifiées, la compagnie gestionnaire établit une stratégie d’effacement. Cette stratégie consiste à réduire ou augmenter temporairement, selon un ou plusieurs plages temporelles allant de quelques secondes à 30 minutes par exemple, la consommation électrique afin de rétablir l’équilibre entre la production et la consommation électrique.
Cette stratégie s’appuie sur des réserves d’équilibrage aptes à injecter de l’énergie électrique au réseau électrique et/ou à délester de l’énergie électrique du réseau, c’est-à-dire à soutirer de l’énergie électrique du réseau.
Ces réserves d’équilibrage peuvent être fournies par des acteurs d’ajustement qui se manifestent auprès de la compagnie gestionnaire, tels que les producteurs d’énergie électrique, les consommateurs d’énergie électrique, ou tout autre acteur apte à injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau.
Ainsi, en réponse à une commande d’effacement retranscrivant des directives émises par la compagnie gestionnaire, les acteurs d’ajustement sont invités à modifier leur consommation électrique.
Aujourd’hui, le transport de passagers, et en particulier le transport ferroviaire, est un des plus grands consommateurs d’électricité en France. Dans un véhicule de transport de passagers, tel qu’un véhicule ferroviaire, le système de climatisation est l’équipement le plus consommateur d’énergie électrique après le système de traction du véhicule.
L’invention a pour but de proposer une solution technique permettant de faire d’une flotte de véhicules de transport électriques un acteur d’ajustement, en faisant varier de manière précise la consommation électrique de la flotte, en particulier les moyens de climatisation, selon la variation de la consommation de l’énergie délivrée par le réseau électrique en regard de la variation de la consommation de l’électricité fournie par le réseau électrique. Exposé de l’invention
A cet égard, la présente invention vise un procédé de mise en œuvre d’un effacement, pendant une plage temporelle prédéfinie, d’une consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques alimentée par un réseau électrique, la flotte comprenant au moins un véhicule de transport électrique actif en fonctionnement, et chaque véhicule de transport électrique comprenant des moyens de climatisation aptes à modifier une température d’un habitacle du véhicule de transport électrique ; le procédé comprenant, pendant la plage temporelle prédéfinie : acquérir une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique ; modifier une consommation électrique des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif en fonction de ladite différence.
Un tel procédé permet, lorsqu’une augmentation ou une baisse de la consommation électrique est effectivement détectée, par le biais de la mesure de la fréquence du réseau électrique alimentant la flotte de véhicules, de respectivement réduire ou augmenter la consommation électrique d'une flotte de véhicules de transport électrique pour maintenir l’équilibre entre l’énergie fournie par le réseau et l’énergie consommée du réseau.
Un tel procédé permet ainsi l’exécution d’un effacement primaire de la consommation électrique d’une flotte de véhicules.
En outre, la modification de la consommation électrique des moyens de climatisation comprend un envoi d’une commande de modification d’une consommation des moyens de climatisation lors de la plage temporelle prédéfinie, la commande de modification comprenant : envoyer une première valeur de correction pour modifier une puissance d’alimentation des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif pendant une première période temporelle; et/ou envoyer une deuxième valeur de correction pour modifier la température de l’habitacle du véhicule actif pendant une deuxième période temporelle; dans lequel la deuxième période temporelle est supérieure à la première période temporelle, et dans lequel les première et/ou deuxième valeurs de correction sont déterminées à partir de la différence acquise.
Le procédé permet ainsi une double action sur la consommation électrique des moyens de climatisation.
Une action dite rapide permet de réduire ou d’augmenter, dans un court délai, la consommation des moyens de climatisation, en modulant la puissance d’alimentation des moyens de climatisation. Cela permet une augmentation ou une diminution rapide de la puissance électrique délivrée par le réseau électrique.
Une action dite lente permet de réduire, dans un délai plus long, la consommation des moyens de climatisation, en réduisant ou augmentant la consommation des moyens de climatisation sur une deuxième durée, en modifiant notamment la température à laquelle l’habitacle du véhicule est maintenu.
La première période temporelle peut être inférieure à 30 secondes. La deuxième période temporelle peut être supérieure à 30 secondes et inférieure ou égale à 30 minutes.
L’acquisition de la différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique peut comprendre : déterminer un type d’une tension d’alimentation des véhicules de la flotte; si la tension d’alimentation des véhicules est continue, déterminer des harmoniques de la tension d’alimentation pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique ; si la tension d’alimentation des véhicules est alternative, mesurer la fréquence de la tension d’alimentation pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
L’acquisition de la différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique peut comprendre : recevoir la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
Un tel procédé est ainsi adapté à la fois pour permettre de réaliser un effacement, quelle que soit la nature de la tension délivrée par le réseau d’alimentation des véhicules électriques. Ainsi, que la tension soit continue ou alternative, le procédé est alors apte à déterminer la fréquence du réseau électrique, quelle que soit la nature de la tension d’alimentation délivrée aux véhicules de la flotte par le réseau électrique d’alimentation.
La fréquence de référence peut être comprise dans la plage [48 Hz;52 Hz],
Le procédé peut comprendre en outre lors de la plage temporelle prédéfinie : envoyer périodiquement la consommation des moyens de climatisation.
Un tel procédé permet d’effectuer une vérification de la bonne exécution de la requête d’effacement pendant la plage temporelle prédéfinie. Cela permet, en temps réel, d’envoyer vers par exemple la compagnie gestionnaire la baisse ou la hausse de consommation des moyens de climatisation.
Le procédé peut comprendre en outre : recevoir des informations géographiques définissant une zone géographique d’effacement ; déterminer la localisation du véhicule par rapport à la zone géographique d’effacement ; pendant la plage temporelle prédéfinie, le procédé comprenant en outre les étapes d’acquisition et de modification lorsque le véhicule est situé dans la zone géographique d’effacement.
L’invention concerne en outre un système de mise en œuvre d’un effacement d’une consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques alimenté par un réseau électrique, le système comprenant au moins un équipement d’acquisition d’une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique, les véhicules de transport électriques de la flotte comprenant : des moyens de climatisation aptes à modifier une température d’un habitacle du véhicule de transport électrique ; et une unité de commande configurée pour commander les moyens de climatisation et recevoir un signal sortant de l’équipement d’acquisition; dans lequel l’unité de commande est configurée pour : acquérir une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique par le biais de l’équipement d’acquisition ; modifier une consommation des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif en fonction de ladite différence.
Un tel système permet notamment de mettre en œuvre d’un effacement primaire par une flotte de véhicules de transport électriques. En effet, le système permet de moduler en détectant une situation de déséquilibre entre la tension délivrée par le réseau électrique et la tension consommée par le réseau électrique, la consommation des moyens de climatisation des différents véhicules de transport électriques actifs de la flotte.
Les véhicules de la flotte peuvent comprendre chacun un équipement de mesure de la fréquence de tension délivrée par le réseau électrique.
Cela permet ainsi une rapidité d’exécution de l’effacement primaire, et ne nécessite pas l’échange de données avec un serveur distant.
L’équipement de mesure de la fréquence peut être configuré pour déterminer un type d’une tension d’alimentation des véhicules de la flotte, l’équipement de mesure de la fréquence comprend : un premier sous-module configuré pour déterminer des harmoniques de la tension d’alimentation continue pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique ; un deuxième sous-module configuré pour mesurer la fréquence de la tension d’alimentation alternative pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
Les véhicules de transport électriques comprennent en outre un module gestionnaire d'énergie comportant des moyens de connexion à un système de régulation de température et à un capteur de température, le système de régulation étant associé à des moyens de climatisation et étant configuré pour maintenir la température d'un habitacle à une température de consigne en fonction d'une température mesurée par le capteur de température correspondant à la température de l'habitacle, ledit module gestionnaire d'énergie comportant en outre des moyens de décalage de température aptes à décaler ladite température mesurée par le capteur de température d'une valeur prédéterminée, l’unité de commande étant configurée pour envoyer la deuxième valeur de correction aux moyens de décalage de température pour décaler la température mesurée.
Un tel système de mise en œuvre d’un effacement permet de rendre compatible la mise en œuvre du procédé avec des véhicules existants, le module gestionnaire d’énergie permet notamment de faire varier la consommation des moyens de climatisation, ceci en leurrant le capteur de température. Cela rend donc la solution générique de sorte que le module gestionnaire d’énergie, interfaçable avec différents types de véhicules, est utilisé pour réduire la consommation d’énergie des moyens de climatisation suite à la confirmation de la requête d’effacement.
Dans le système de mise en œuvre d’un effacement, les véhicules peuvent comprendre en outre : un contacteur statique, configuré pour être actionné par l’unité de commande, apte à modifier une puissance d’alimentation des moyens de climatisation; l’unité de commande étant configurée pour envoyer une première valeur de correction au contacteur statique pour modifier la puissance d’alimentation des moyens de climatisation.
Dans le système de mise en œuvre d’un effacement, les véhicules peuvent comprendre en outre : un contacteur reliant les moyens de climatisation au réseau d’alimentation, le contacteur comprenant une bobine par le biais de laquelle la puissance d’alimentation des moyens de climatisation au réseau électrique est modulée, l’unité de commande étant configurée pour envoyer une première valeur de correction au contacteur pour modifier, par le biais de la bobine, la puissance d’alimentation des moyens de climatisation.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
Brève description des figures
L’invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1 ] la figure 1 représente un exemple de chronologie des actions d’effacement ;
[Fig. 2] la figure 2 représente un procédé de mise en œuvre d’un effacement ;
[Fig. 3] la figure 3 illustre un système de mise en œuvre d’un effacement d’une consommation d’une flotte de véhicules de transport électriques, apte implémenter le procédé décrit en référence à la figure 2 ;
[Fig. 4] la figure 4 illustre un système de supervision d’une exécution d’une requête effacement comprenant le système illustré à a figure 2 pour mettre en œuvre un effacement en réponse à une requête d’effacement d’une compagnie gestionnaire ; et
[Fig. 5A] et
[Fig. 5B] les figures 5A et 5B représentent respectivement deux modes de réalisation d’un sous-module du module de mesure de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique compris dans le système illustré à la Figure 3.
Description détaillée
Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont identifiés par des références numériques identiques. La Figure 1 représente un exemple de chronologie des actions d’effacement pour rétablir l’équilibre entre la production d’électricité et la consommation d’électricité sur un réseau électrique donné.
Dans cet exemple, le rétablissement de l’équilibre entre la production et la consommation électrique a lieu lors d’une défaillance d’un producteur d’électricité, entrainant suite à cette interruption, une baisse de la puissance produite. Le rétablissement de l’équilibre peut notamment avoir lieu dans des circonstances différentes par exemple lors des pics de consommation.
La figure 1 illustre ainsi l’évolution temporelle de la puissance produite et de la fréquence du réseau, lors du rétablissement de l’équilibre entre la production et la consommation électrique.
À l’instant t1 où le producteur d’électricité défaillant entraine une baisse de la puissance délivrée AP par le réseau électrique, le mécanisme d’effacement est déclenché. La baisse de puissance délivrée fait passer la puissance produite du réseau électrique de la valeur Pnom à la valeur Pmin.
Le mécanisme d’effacement vise à restaurer la baisse de puissance AP, par le biais d’acteurs d’ajustement tels que les producteurs, les consommateurs, ou tout autre acteur aptes à injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau. Les acteurs d’ajustement fournissent ainsi des réserves d’équilibrages, qui selon les instructions de la compagnie gestionnaire, permettent de rééquilibrer la puissance fournie par le réseau électrique.
Les réserves d’injection ou de délestage d’électricité des acteurs d’ajustement sont classifiées, selon des spécifications prédéfinies, comme des réserves primaires, secondaires ou tertiaires. Les réserves primaires et secondaires permettent de réguler la puissance électrique disponible du réseau pour compenser des baisses ou des hausses de la puissance électrique fournie par le réseau. La réserve tertiaire permet à quant à elle de moduler la puissance électrique disponible du réseau électrique en réponse à une requête de la compagnie gestionnaire. En particulier, pour être classifiées selon l’une des classes, les réserves d’injection ou délestage doivent remplir des conditions spécifiques, liées à la vitesse d’injection ou de délestage. Par exemple, dans le cas d’une injection en France, les réserves doivent remplir les conditions suivantes :
- Pour la réserve primaire, reconstituer au moins partiellement la puissance manquante en moins de 30 secondes à compter de la détection d’une puissance manquante ;
- Pour la réserve secondaire, reconstituer intégralement la puissance manquante après l’action de la réserve primaire sur la puissance manquante, pendant 15 minutes au maximum suite à la détection de la puissance manquante ;
- Pour la réserve tertiaire, de remplacer de manière durable la puissance manquante après les actions des réserves primaire et secondaire, suite à la détection de la puissance manquante.
Dans le cas d’un délestage, les conditions temporelles sont appliquées pour délester la puissance supplémentaire après l’action des réserves primaires, secondaires et tertiaires.
Bien entendu, les délais dans lesquels les réserves primaires, secondaires et tertiaires reconstituent la puissance manquante peuvent varier selon les zones géographiques.
Ainsi comme on peut le voir sur la figue 1 , lors d’une première phase du mécanisme d’effacement, entre les instants t1 et t2, le ou les acteurs d’ajustement, fournissant une réserve primaire, réduisent leur consommation afin de fournir une puissance compensant partiellement la baisse de puissance AP dans un délai de l’ordre de plusieurs secondes, par exemple de 30 secondes à compter du déclenchement du mécanisme d’effacement. Ainsi, à l’instant t2, la puissance du réseau électrique est restaurée à un niveau légèrement inférieur à Pnom avant la défaillance du producteur d’électricité.
Lors de la deuxième phase, entre les instants t2 et t4, le ou les acteurs d’ajustement fournissant des réserves secondaires prennent le relai afin de fournir progressivement, en considérant la baisse de puissance électrique fournie la ou les réserves primaires, une puissance électrique pour restaurer à t3 la puissance fournie par le réseau électrique au même niveau Pnom qu’avant la défaillance du producteur d’électricité. Lors de la troisième phase, à partir de t4, la ou les acteurs d’ajustement fournissant des réserves tertiaires prennent le relai afin de fournir progressivement, en fonction de la baisse de puissance électrique fournie la ou les réserves secondaires, une puissance électrique pour maintenir la puissance fournie par le réseau électrique au même niveau Pnom qu’avant la défaillance du producteur d’électricité.
Comme cela est visible sur l’évolution temporelle de la fréquence et de la tension délivrée par le réseau électrique, la baisse de puissance produite se caractérise par une variation de la fréquence de la tension délivrée.
En effet, lors d’un fonctionnement nominal, lorsque la puissance consommée et la puissance produite distribuée par le réseau électrique sont équilibrées, la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique est substantiellement stable, et sensiblement égale à une fréquence de référence. La valeur de la fréquence de référence de la tension délivrée dépend de la situation géographique du réseau électrique. Par exemple, en Europe, la fréquence de la tension délivrée par le réseau peut varier entre 48 et 52 Hz, de sorte que la fréquence de référence peut être choisie dans cette plage de valeurs. Par exemple, la fréquence de référence peut être égale à 50 Hz.
Ainsi, une baisse de la puissance produite entraine une baisse de la fréquence de la tension fournie par le réseau électrique comme cela est visible sur la figure 1.
De manière générale, lorsqu’il y a un déséquilibre entre la puissance produite, i.e. la puissance délivrée par le réseau électrique, et la puissance consommée, cela entraine des variations de la fréquence et de la tension délivrée par le réseau électrique. Ainsi, lorsque la puissance produite est supérieure à la puissance consommée, la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique augmente et inversement.
Comme évoqué précédemment, une grande part de l’énergie consommée par les véhicules de transport électriques est utilisée pour l’alimentation des moyens de climatisation. L’invention vise à permettre par le biais d’un procédé et d’un système de mise en œuvre d’une modification de consommation d’électricité d’un véhicule de transport électrique de faire d’une flotte de véhicules électrique un acteur d’ajustement.
La Figure 2 représente un logigramme de procédé permettant la mise en œuvre d’un effacement de la consommation électrique en réserve primaire ou secondaire d’une flotte de véhicules de transport électriques alimenté par un réseau électrique.
L’effacement est une variation de la puissance électrique consommée par des acteurs d’ajustement. Cette variation, comme présentée précédemment, est une hausse ou une baisse de la consommation.
Le procédé est mis en œuvre pour une flotte de véhicules de transport électriques comprenant au moins un véhicule actif.
Un véhicule actif est un véhicule en fonctionnement, dans lequel les moyens de climatisation fonctionnent. Il ne s’agit pas d’un véhicule simplement mis sous tension, ou en cours de préparation pour être mis en service, mais d’un véhicule en cours d’utilisation dans lequel les moyens de climatisation sont mis en œuvre.
Dans la suite de la description, on se réfère à des moyens de climatisation configurés pour chauffer ou pour refroidir un habitacle, c’est-à-dire aptes à modifier la température de l’habitacle d’un véhicule. Les moyens de climatisation peuvent être aussi connus sous le terme de système de chauffage, ventilation et climatisation >> (connu en anglais sous l’expression heating, ventilation and air-conditioning system et l’acronyme HVAC)
Bien entendu, la description s'applique également à des moyens de climatisation configurés pour chauffer ou refroidir plusieurs habitacles.
Les moyens de climatisation peuvent comporter une installation pour chauffer l'habitacle et une installation pour refroidir l'habitacle, ou comporter une seule installation pour chauffer ou refroidir l'habitacle.
Le procédé 200 comprend une première étape 210, dans laquelle une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique est acquise.
Pour cela, la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique est acquise. L’acquisition de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique peut être faite par le biais d’une mesure. En alternative, l’acquisition de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique peut être la réception d’une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique : la mesure peut être envoyée par un équipement distant par exemple.
La deuxième étape 215 du procédé 200 vise à envoyer une commande de modification d’une consommation des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif en fonction de ladite différence.
Comme indiqué en référence à la figure 1 , le déséquilibre entre la puissance électrique consommée et la puissance électrique produite alimentant le réseau électrique est identifiable par une variation de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
Ainsi, la deuxième étape vise à détecter une variation de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique par rapport à la fréquence de référence.
Cette détection permet notamment de confirmer une situation de déséquilibre entre puissance électrique consommée et la puissance électrique produite alimentant le réseau électrique.
Comme illustré à la figure 1 , une diminution de la fréquence en deçà de la fréquence de référence traduit une situation de déséquilibre dans laquelle la puissance électrique consommée est supérieure à la puissance électrique produite alimentant le réseau électrique.
Une augmentation de la fréquence au-delà de la fréquence de référence traduit alors une situation de déséquilibre dans laquelle la puissance électrique consommée est inférieure à la puissance électrique produite alimentant le réseau électrique.
Également, selon le signe de la différence entre la fréquence de référence et la fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique, une situation de déséquilibre est identifiée : par exemple, le signe indique notamment, si la puissance électrique consommée est inférieure à la puissance électrique produite alimentant le réseau électrique ou inversement.
Selon la valeur de la différence, la consommation électrique des moyens de climatisation des véhicules de transport actifs est modifiée. Ainsi, une commande est envoyée aux moyens de climatisation des véhicules actifs de la flotte. Il s’agit d’une commande de modification de la consommation des moyens de climatisation, permettant notamment de moduler la puissance électrique alimentant les moyens de climatisation.
Une telle commande de modification de la consommation des moyens de climatisation permet notamment d’augmenter ou de réduire de manière linéaire et permanente la consommation des moyens de climatisation.
La commande de modification est envoyée en continu et l’amplitude de la commande de modification varie en fonction de la variation la différence déterminée.
La commande de modification de la consommation des moyens de climatisation permet ainsi de moduler la puissance consommée des moyens de climatisation sur une plage temporelle prédéfinie.
La commande de modification de la consommation des moyens de climatisation peut comprendre une première et/ou une deuxième valeur de correction.
La première valeur de correction est une valeur pour modifier une puissance d’alimentation des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif pendant une première période temporelle. Cette valeur peut être par exemple un rapport cyclique permettant de moduler l’alimentation des moyens de climatisation, par l’intermédiaire d’un contacteur statique par exemple.
La deuxième valeur de correction est une valeur pour modifier la température de l’habitacle du véhicule actif pendant une deuxième période temporelle. Cette valeur peut être par exemple une température cible, en degrés, à laquelle les moyens de climatisation doivent chauffer l'habitacle. Par exemple, lorsque les moyens de climatisation sont configurés pour refroidir l’habitacle, l’augmentation de la température cible à laquelle l’habitacle doit être refroidi, permet de réduire la consommation électrique des moyens de climatisation. De manière similaire, lorsque les moyens de climatisation sont configurés pour réchauffer, la réduction de la température cible à laquelle l’habitacle doit être chauffé permet de réduire la consommation électrique des moyens de climatisation. Le résultat de l’application des valeurs de correction permet de moduler l’alimentation des moyens de climatisation pendant une première période temporelle et de réduire l’alimentation des moyens de climatisation sur une deuxième période temporelle, plus longue, c’est-à-dire supérieure, à la première période temporelle.
L’action de la première valeur de correction est une action dite « rapide », car la modulation de l’alimentation des moyens de climatisation intervient à compter de l’envoi de la valeur de correction sur une courte période. L’action de la première valeur de correction peut être de l’ordre de quelques secondes, par exemple inférieure ou égale à 1 seconde.
L’action de la deuxième valeur de correction est action dite « lente », car la réduction de la consommation des moyens de climatisation, en modifiant la température cible de l’habitacle, permet une modification de la consommation sur une période plus longue. L’action de la deuxième valeur de correction peut être comprise entre 30 secondes et 30 minutes.
Les première et deuxième valeurs de correction sont déterminées à partir de la différence entre la fréquence de référence et la fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique.
Par exemple, les première et deuxième valeurs de correction peuvent être proportionnelles à la valeur de la différence entre la fréquence de référence et la fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique acquise. Dans ce cas l’effacement peut être qualifié d’effacement primaire.
En alternative, les première et deuxième valeurs de correction peuvent être proportionnelles à la somme de la valeur de différence entre la fréquence de référence et la fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique et l’intégrale temporelle de cette différence. Dans ce cas, l’effacement peut être qualifié de secondaire.
Les première et deuxième valeurs de correction peuvent être exprimées en KW/Hz.
Afin de valider la baisse effective de la consommation des moyens de climatisation, le procédé peut comprendre une surveillance de la consommation des moyens de climatisation. Par exemple, pendant la plage temporelle prédéfinie durant laquelle l’effacement est effectué, le procédé peut comprendre l’envoi périodique de la puissance consommée des moyens de climatisation. Cet envoi peut être par exemple à l’attention de la compagnie gestionnaire ou d’un intermédiaire, et en temps réel, afin de permettre le suivi de la consommation des moyens de climatisation. L’envoi de la consommation des moyens de climatisation peut être périodique.
Un exemple de système de mise en œuvre 300 d’un effacement mis en œuvre selon le procédé décrit en référence à la Figure 2 est illustré à la Figure 3.
L’exemple illustré du système de mise en œuvre 300 est un système embarqué dans un ou plusieurs véhicules de la flotte de véhicules de transport électriques.
Dans cet exemple, le système de mise en œuvre 300 d’un effacement comprend un équipement d’acquisition 310 de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique 305.
L’alimentation électrique des véhicules électriques est effectuée par le réseau électrique par le biais d’un ensemble de sous-stations et le réseau électrique d’alimentation.
Les sous-stations d’alimentation et le réseau électrique d’alimentation sont alimentés par le réseau électrique. Chaque sous-station est configurée pour fournir une alimentation électrique aux véhicules électriques, dans une zone géographique prédéterminée.
La tension d’alimentation fournie aux véhicules peut être une tension alternative ou une tension continue.
Dans le cas d’une tension alternative, la fréquence de la tension d’alimentation est égale à la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique. L’amplitude de la tension alternative peut être comprise entre 1500V et 25000V.
Dans le cas d’une tension continue, la tension continue est obtenue, au niveau des sous-stations, par le redressement et le filtrage de la tension alternative délivrée par le réseau électrique. L’amplitude de tension continue peut être comprise entre 600 V et 5000 V, par exemple être égale à 1500 V. L’alimentation des véhicules peut être faite par le biais d’un pantographe lorsque le réseau d’alimentation est une caténaire. En alternative, l’alimentation des véhicules peut être effectuée par le biais d’un frotteur lorsque le réseau d’alimentation est un troisième rail d’alimentation.
L’équipement d’acquisition 310 peut comprendre un module de mesure apte à mesurer périodiquement ou en continu la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique alimentant la flotte de véhicules de transport électriques. Le module de mesure peut être arrangé de sorte à permettre la mesure de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique 305 à un point de contact.
Ce point de contact peut être au niveau du pantographe du véhicule ou au niveau d’un frotteur.
Le point de contact peut également être au niveau d’une sous-station d’alimentation ou en tout point du réseau d’alimentation.
Étant donné que la tension électrique d’alimentation délivrée par les sous-stations peut être une tension électrique continue ou alternative, le module de mesure peut comprendre au moins deux sous-modules :
- Un premier sous-module, configuré pour mesurer la fréquence de la tension alternative alimentant les véhicules électriques qui est la fréquence de la tension électrique délivrée par le réseau électrique.
- Un deuxième sous-module, configuré pour déterminer des harmoniques de la tension d’alimentation continue pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique. Des exemples sont illustrés plus en détail aux figures 5A et 5B.
Par exemple, le module de mesure peut être disposé dans chaque véhicule, pour mesurer la tension délivrée par le troisième rail ou par la caténaire, respectivement au niveau frotteur ou du pantographe.
Par exemple, le module de mesure peut être disposé au niveau d’une sous-station ou de tout autre point du réseau d’alimentation où l’on peut mesurer la tension et la fréquence. Dans ce cas, l’équipement d’acquisition 310 peut comprendre un ou plusieurs modules de communication, apte à envoyer et/ou recevoir des mesures de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique 305.
En d’autres termes, la fréquence mesurée par le module de mesure au niveau d’une sous-station ou en tout autre point du réseau d’alimentation est envoyée par le biais d’un module de communication aux véhicules, comprenant également un module de communication.
De tels modules de communication peuvent par exemple permettre la transmission de données par un réseau sans fil, peuvent être par exemple un module radio compatible avec les réseaux WiFi, 5G ou 4G par exemple.
Le système de mise en œuvre d’un effacement 300 comprend des moyens de climatisation 325 aptes à modifier la température de l’habitacle du véhicule dans lequel le système de mise en œuvre d’un effacement 300 est embarqué.
Ces moyens de climatisation, étant à la fois aptes à augmenter ou réduire la température de l’habitacle d’un véhicule, peuvent comprendre ainsi des moyens de chauffage 325b et un compresseur 325a. Les moyens de chauffage 325b sont configurés pour chauffer l’air pour augmenter la température de l’habitacle. Le compresseur 325a est configuré pour refroidir l’air et réduire la température de l’habitacle.
Le système de mise en œuvre d’un effacement 300 comprend en outre une unité de commande 315 configurée pour recevoir un signal sortant de l’équipement d’acquisition 310 et pour commander, selon le signal sortant de l’équipement d’acquisition 310, les moyens de climatisation 325.
L’unité de commande 315 est configurée pour actionner l’effacement selon la valeur mesurée de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique par l’équipement d’acquisition.
L’unité de commande 315 est ainsi configurée pour acquérir la différence entre la fréquence de référence et la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique par le biais de l’équipement d’acquisition 310.
Également, l’unité de commande 315 est configurée pour envoyer une commande de modification d’une consommation des moyens de climatisation dudit au moins un véhicule actif en fonction de ladite différence. Pour cela, l’unité de commande 315 est reliée d’une part à un contacteur statique 345 et d’autre part à un module gestionnaire d’énergie 330.
Le module de commande du contacteur statique 320 et le contacteur statique 345, qui peut être un contacteur statique haute vitesse, permettent de moduler l’alimentation 340 des moyens de climatisation. Un exemple de contacteur statique haute vitesse 345 peut être par exemple un transistor.
Le module gestionnaire d’énergie 330 est un module permettant de réduire la consommation électrique des moyens de climatisation.
Le module gestionnaire d’énergie 330 peut permettre de moduler la puissance électrique consommée par les moyens de climatisation, c’est-à-dire d’augmenter ou réduire la puissance électrique consommée par les moyens de climatisation en fonction de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique. Le module gestionnaire d’énergie peut par exemple agir en :
- Modifiant la source d’alimentation des moyens de climatisation par exemple dans un véhicule de la flotte. Des modules peuvent notamment permettre aux moyens de climatisation d’être alimentés pendant une période prédéterminée par des batteries embarquées dans le véhicule ;
- Modifiant le fonctionnement des moyens de climatisation, par exemple pour modifier la température cible, c’est-à-dire la température effective de l’habitacle.
Un exemple de module gestionnaire d’énergie 330, générique pouvant être associé à tout moyen de climatisation présent dans un véhicule de transport, est d’ailleurs divulgué dans la demande de brevet français FR 3 011 912.
Le module gestionnaire d’énergie 330 proposé, aussi appelé EcoPark, comporte des moyens de connexion à un système de régulation de température 335a associé à des moyens de climatisation 325 et à un capteur de température 335b.
Le système de régulation 335a est configuré pour maintenir la température d'un habitacle à une température de consigne en fonction d'une température mesurée par le capteur de température 335b correspondant à la température de l'habitacle. En d’autres termes, le système de régulation 335a permet de commander les moyens de climatisations 325 afin de maintenir une température cible dans l’habitacle du véhicule.
Le module gestionnaire d'énergie 330 comporte de plus des moyens de décalage de température. Ces moyens de décalage, permettent de modifier la température mesurée par le capteur de température 335b d'une valeur prédéterminée : ces moyens de décalage, permettent ainsi de leurrer le capteur de température 335b.
Le module gestionnaire d’énergie 330 peut être configuré selon un premier et deuxième mode de fonctionnement, lorsque les véhicules de la flotte réduisent leur consommation et lorsque les véhicules de la flotte augmentent leur consommation.
Dans le premier mode de fonctionnement, en vue d’une réduction de consommation électrique, les moyens de décalage du module gestionnaire d’énergie 330 sont configurés pour augmenter la température mesurée par le capteur de température 335b lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour chauffer et pour diminuer la température mesurée par le capteur de température 335b lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour refroidir.
Dans le deuxième mode de fonctionnement, les moyens de décalage du module gestionnaire d’énergie 330 sont configurés pour augmenter la température mesurée par le capteur de température 335b lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour refroidir et pour diminuer la température mesurée par le capteur de température 335b lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour chauffer.
Ainsi, le système de régulation 335a maintient la température de l'habitacle à la température de consigne en fonction de la température mesurée par le capteur de température 335b qui a été décalée, c'est-à-dire augmentée ou diminuée d'une valeur prédéterminée.
Cette augmentation ou diminution amplifie à chaque instant l'écart entre la température de consigne et la température servant comme référence pour le système de régulation, c'est-à-dire la température mesurée par le capteur de température décalée. Ainsi, le système de régulation 335a module des moyens de climatisation pour chauffer ou refroidir l'habitacle jusqu'à ce que la température mesurée par le capteur de température 335b décalée diminue ou augmente respectivement jusqu'à une valeur proche de la température de consigne.
Par conséquent, la consommation d'énergie électrique est modifiée.
Ainsi, l’unité de commande 315 est configurée pour déterminer un effacement à effectuer, exprimé en KW/Hz, selon la différence entre la fréquence de référence et la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique. Puis, à partir de l’effacement déterminé, l’unité de commande 315 est configurée pour déterminer une première et deuxième valeurs de correction à fournir respectivement au module de commande 320 du contacteur statique 345 et au module gestionnaire d’énergie 330 pour réduire la consommation des moyens de climatisation.
La première valeur de correction fournie au module de commande du contacteur statique 320 permet de modifier la puissance d’alimentation des moyens de climatisation 325, dans un délai rapide.
Cette première valeur de correction peut être par exemple une modification de rapport cyclique p, appliqué au transistor 345 reliant le réseau d’alimentation (l’alimentation 340) aux moyens de climatisation 325. Ce rapport cyclique, représentant le rapport entre la mise sous tension et la non-mise sous tension du transistor 345, permet de modifier l’alimentation des moyens de climatisation 325, en la réduisant ou l’augmentant selon la valeur de rapport cyclique.
En particulier, lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour chauffer l’habitacle du véhicule, l’alimentation du chauffage est modulée. Lorsque les moyens de climatisation 325 sont configurés pour refroidir l’habitacle du véhicule, l’alimentation du compresseur est modulée.
La modification du rapport cyclique peut permettre d’augmenter ou de réduire la consommation des moyens de climatisation 325 selon la valeur utilisée. Plus le rapport cyclique est petit, plus la consommation électrique des moyens de climatisation 325 est réduite. Au contraire plus le rapport cyclique est grand, plus la consommation électrique des moyens de climatisation 325 est augmentée.
La deuxième valeur de correction fournie au module gestionnaire d’énergie permet notamment de modifier la consommation des moyens de climatisation.
Il peut s’agir d’une température cible corrigée, ou une commande relative à la source d’alimentation des moyens de climatisation 325.
Par exemple, dans le cas d’un module gestionnaire d’énergie EcoPark, la deuxième valeur de correction peut être la valeur prédéterminée, en degré Celsius, utilisée par les moyens de décalage pour modifier la température mesurée par le capteur de température.
L’unité de commande 315 peut ainsi être configurée pour envoyer la deuxième valeur de correction aux moyens de décalage de température pour décaler la température mesurée.
La modification de l’énergie consommée par les moyens de climatisation via l’action du module gestionnaire d’énergie est faite sur une durée plus longue que l’action du contacteur 342.
Une partie ou l’ensemble des véhicules d’une flotte peut être équipé d’un système de mise en œuvre d’un effacement tel que décrit.
En alternative, la modulation de l’alimentation des moyens de climatisation 325 peut être faite au niveau d’un contacteur 342, reliant les moyens de climatisation 325 au réseau d’alimentation 340.
Ce contacteur 342, qui peut être un interrupteur commandable électromécanique, qui peut être commandé en utilisant un rapport cyclique. L’actionnement (indiqué en pointillé par la flèche 342a par le biais d’un module de commande 320 du contacteur 340) du contacteur 342 peut être effectué périodiquement, avec des périodes de l’ordre de 3 minutes par exemple.
La modulation de l’alimentation des moyens de climatisation peut se faire au niveau de ce contacteur 342, en modifiant le rapport cyclique de commande. La modulation l’alimentation des moyens de climatisation peut par exemple être effectuée en modifiant le rapport cyclique commandant une bobine du contacteur 342, en retardant ou en avançant la commande de la bobine.
Dans ce cas, la première valeur de correction peut être le rapport cyclique permettant de moduler l’alimentation des moyens de climatisation par le biais du contacteur 342.
La Figure 4 illustre un environnement 400 dans lequel un exemple de système de mise en œuvre d’un effacement tel qu’illustré à la figure 3 est employé.
Une flotte 420 de véhicules de transport électriques est illustrée. Les véhicules de la flotte 420 sont chacun équipés d’un système de mise en œuvre d’un effacement 425. Pour plus de clarté, seul un des systèmes de mise en œuvre d’un effacement 425 est représenté.
Dans cette flotte 420 de véhicules, seuls les véhicules 420a et 420b sont actifs et donc peuvent mettre en œuvre un effacement.
Le véhicule 420d, en cours de préparation pour être mis en service, n’étant pas actif ne peut pas mettre en œuvre un effacement par le biais de son système de mise en œuvre d’un effacement 425. De même pour le véhicule 420c qui est inactif.
Les véhicules de la flotte 420 sont alimentés par une sous-station d’alimentation 410. Au niveau de cette sous-station 410 est disposé un module de mesure de la fréquence du réseau électrique 415, relié à un module de communication 430.
Le module de communication 430 est apte à transmettre des fréquences mesurées par le module de mesure 415 au module de communication 435 du système de mise en œuvre d’un effacement 425 embarqué dans les véhicules de la flotte 420.
Le module de communication 435 peut également être apte à échanger des données avec un serveur 415, comme indiqué sur la figure.
Le système de mise en œuvre d’un effacement 425, également une unité de commande 440, qui selon les mesures de fréquences reçues, modifie la consommation des moyens de climatisation 460, par le biais d’un module gestionnaire d’énergie associé à un capteur de température 425 et au système de régulation 455 de moyens de climatisation, et par le biais d'un contacteur statique haute vitesse.
L’unité de commande 440 détermine alors pour chacun des véhicules actifs des valeurs de corrections, permettant de faire varier la consommation d’un véhicule en Kilowatt (kW), sur une plage horaire donnée.
Il peut être envisagé, dans un mode de réalisation, que chaque véhicule actif envoie régulièrement des mesures de la consommation électrique des moyens de climatisation 460 au serveur 415. Ainsi, le serveur peut être configuré pour transmettre ces mesures à une compagnie gestionnaire 405, qui peut alors quantifier l’effacement primaire effectué par la flotte 420 de véhicule.
En variante, les première et deuxième valeurs de correction peuvent être définies par rapport à des informations géographiques 470.
Effectivement, les pics et creux de consommation peuvent être observés dans des zones géographiques en particulier. Dans ce cas, il apparait intéressant de réduire la consommation électrique dans les zones géographiques touchées, plutôt que de réduire la consommation électrique d’autres zones géographiques, plus ou moins éloignées.
La compagnie gestionnaire 405 peut fournir des informations relatives à des endroits géographiques, où les acteurs d’ajustement doivent modifier leur consommation électrique.
Par exemple, la compagnie gestionnaire 405 peut fournir en temps réel de telles indications géographiques. En alternative, la compagnie gestionnaire peut fournir, par anticipation, ces informations géographiques la veille, en se basant par exemple sur les prévisions météo et les prédictions de consommation électrique.
La fourniture des informations géographiques peut être faite par le biais de modules de communication (non représentés) présents dans le serveur 415 et/ou au niveau de la compagnie gestionnaire 405. Le serveur envoie alors ces données aux véhicules de la flotte 420, qui reçoivent ces données par le biais de modules de communication (pouvant être par exemple le même que le module de communication 435 ou un autre module de communication distinct). Par exemple, lors de la détermination des valeurs de corrections, seuls les véhicules actifs se situant dans un rayon de 10 km autour de la zone géographique fournie par la compagnie gestionnaire mettent en œuvre un effacement primaire.
Les véhicules de la flotte peuvent par exemple comprendre un module permettant la géolocalisation des véhicules, telle qu’une puce GPS, relié à l’unité de commande 440. Les informations géographiques fournies peuvent être par exemple un jeu de coordonnées GPS, définissant une zone géographique.
Ainsi, l’unité de commande 440 peut être configurée pour comparer une géolocalisation d’un véhicule avec les informations géographiques fournies définissant une zone géographique d’effacement. Lorsque l’unité de commande 440 détermine que le véhicule est dans la zone géographique, la détermination des valeurs de corrections est faite pour maximiser l’effacement à cet endroit. Dans le cas contraire, lorsque le véhicule est en dehors de la zone géographique fournie par la compagnie gestionnaire, une valeur de correction inférieure ou nulle est déterminée, i.e. le véhicule réalise alors un effacement primaire et/ou secondaire d’amplitude moindre voir un effacement nul.
Les Figures 5A et 5B illustrent un exemple de sous-module du module de mesure, apte à déterminer la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique compris dans le système de la Figure 3.
Comme évoqué, la tension délivrée au véhicule de transport électrique, par le biais du pantographe ou du troisième rail par exemple, peut être une tension alternative ou une tension continue.
Dans le cas où la tension d’alimentation délivrée au véhicule de transport électrique est une tension alternative, la mesure de la fréquence se fait par des moyens connus, tels qu’un fréquencemètre où tout autre montage connu permettant d’obtenir la fréquence de la tension alternative délivrée.
Dans le cas où la tension d’alimentation délivrée au véhicule de transport électrique est une tension continue, i.e. résultant du redressement et du filtrage d’une tension alternative fournie par le réseau électrique, la fréquence de la tension alternative délivrée par le réseau électrique avant d’être redressée est retrouvée. En effet, lorsque la tension alternative fournie par le réseau électrique est redressée et filtrée, par exemple au niveau d’une sous-station, la tension continue obtenue en sortie contient une fréquence liée au redressement, cette fréquence étant proportionnelle à la fréquence de la tension alternative fournie par le réseau.
Par exemple, dans le cas d’une tension alternative triphasée fournie par le réseau avec une fréquence de 50 Hz, en sortie d’un redresseur triphasé, la fréquence en sortie du redresseur est six fois la fréquence de la tension alternative fournie par le réseau électrique, soit 300Hz. Ainsi dans cet exemple, la tension continue en sortie comprend des harmoniques de redressement de la fréquence de 300 Hz. Pour lisser la tension, un filtre passe-bande est disposé en série à la suite du redresseur. Par conséquent, il ne reste qu’une amplitude faible de la tension continue de sortie qui comprend des harmoniques de redressement.
Le sous-module illustré sur les Figures 5A et 5B est un sous-module apte à déterminer la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique lorsque la tension d’alimentation des véhicules électriques de la flotte est une tension continue.
Le montage illustré permet à partir de la fréquence de la tension continue d’alimentation, i.e. sur l’harmonique de redressement déterminée, de déterminer la fréquence de la tension alternative fournie par le réseau électrique.
Le sous-module comprend un palpeur 500a de tension et de fréquence et un module de traitement 500b.
Le palpeur 500a est directement connecté à la ligne haute tension 505, et permet en sortie d’extraire la partie de la tension continue de sortie qui comprend des harmoniques de redressement.
Un exemple de structure de palpeur 500a est illustré à la figure 5A.
Le palpeur 500a comprend un condensateur 510, qui peut être de préférence un condensateur de sécurité de type Y, adapté aux hautes tensions, par exemple 15 kV.
Le condensateur 510 est suivi d’une double diode de suppression de tensions transitoires 515, permettant de protéger le montage des surtensions. Le condensateur en combinaison avec un montage 520 basé sur un amplificateur opérationnel, permet notamment d’extraire, et d’onc d’obtenir en sortie Vs, une partie de la tension comprenant les harmoniques de redressement.
Ainsi, la lecture de la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique haute tension 505, est effectuée en cherchant l’harmonique de redressement en sortie (Vs) de ce montage.
Ainsi, en connaissance du type de redresseur utilisé, par exemple triphasé ou hexaphasé ou dodécaphasé, il est possible à partir de l’harmonique de redressement de retrouver la fréquence de la tension alternative délivrée par le réseau électrique.
En alternative, il est possible de déduire le type de redresseur utilisé en analysant les fréquences de la tension d’alimentation. Par exemple, si la tension d’alimentation ne comprend qu’une fréquence à 600 Hz, et pas de fréquence à 300 Hz, on peut en déduire qu’un redresseur hexaphasé est utilisé.
Pour cela, le montage numérique 500b est utilisé, monté en série avec le palpeur 500a.
La tension Vs obtenue en sortie du palpeur 500a est filtrée par un filtre passe-bas 530, permettant de retirer du signal les hautes fréquences. De préférence, toutes les fréquences supérieures à 1000 Hz sont supprimées du signal.
Un module d’échantillonnage 545 échantillonne le signal afin de le numériser. L’échantillonnage peut être effectué à une fréquence d’échantillonnage de l’ordre de 10 kHz.
Les fréquences harmoniques contenues dans le signal numérique en sortie du module d’échantillonnage 545 sont alors déterminées par un module 550. Pour cela, le module 550 peut mettre en œuvre une transformée de Fourier numérique (connue en anglais sous l’acronyme FFT pour Fast Fourier Transfom), afin de déterminer les harmoniques composantes du signal en sortie du module d’échantillonnage 545.
Par la suite, selon les harmoniques déterminées à l’aide du module 550, la fréquence du réseau électrique est extraite à l’aide du module 555. Ce module 555 peut par exemple mettre en œuvre une boucle à verrouillage de phase (connu en anglais sous l’acronyme PLL pour phase-locked loop), pour déterminer la fréquence principale des harmoniques déterminées.
La différence 565 avec la fréquence de référence 550 peut alors être calculée comme indiqué sur la figure 5B.
L’avantage d’un tel montage, notamment le 500a au niveau du palpeur, est qu’il assure un double niveau de panne.
En effet, lorsqu’une panne se produit au niveau du condensateur 515, le montage fonctionne en circuit ouvert. Également, lorsqu’une panne se produit au niveau de la double diode 515, le montage fonctionne en court-circuit.
Bien que décrits à travers un certain nombre d’exemples de réalisation détaillés, le dispositif et le procédé proposés comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l’homme de l’art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l’invention, telle que définie par les revendications qui suivent.
De plus, différents aspects et caractéristiques décrits ci-dessus peuvent être mis en œuvre ensemble, ou séparément, ou bien substitués les uns aux autres, et l’ensemble des différentes combinaisons et sous combinaisons des aspects et caractéristiques font partie de la portée de l’invention.
En outre, il se peut que certains systèmes et équipements décrits ci- dessus n’incorporent pas la totalité des modules et fonctions décrits pour les modes de réalisation préférés

Claims

29
REVENDICATIONS
1 . Procédé de mise en œuvre d’un effacement, pendant une plage temporelle prédéfinie, d’une consommation électrique d’une flotte (420) de véhicules de transport électriques alimentée par un réseau électrique, la flotte (420) comprenant au moins un véhicule de transport électrique actif (420a, 420b) en fonctionnement, et chaque véhicule de transport électrique (420a, 420b, 420c, 420d) comprenant des moyens de climatisation (460) aptes à modifier une température d’un habitacle du véhicule de transport électrique ; le procédé comprenant, pendant la plage temporelle prédéfinie : acquérir une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique ; modifier une consommation électrique des moyens de climatisation (460) dudit au moins un véhicule actif (420a, 420b) en fonction de ladite différence ; dans lequel la modification de la consommation électrique des moyens de climatisation (460) comprend un envoi d’une commande de modification d’une consommation des moyens de climatisation (460) lors de la plage temporelle prédéfinie, la commande de modification comprenant : envoyer une première valeur de correction pour modifier une puissance d’alimentation des moyens de climatisation (460) dudit au moins un véhicule actif (420a, 420b) pendant une première période temporelle; et/ou envoyer une deuxième valeur de correction pour modifier la température de l’habitacle du véhicule actif (420a, 420b) pendant une deuxième période temporelle; dans lequel la deuxième période temporelle est supérieure à la première période temporelle, et dans lequel les première et/ou deuxième valeurs de correction sont déterminées à partir de la différence acquise.
2. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon la revendication 1 , dans lequel la première période temporelle est inférieure à 30 secondes ; la deuxième période temporelle est supérieure à 30 secondes et inférieure ou égale à 30 minutes. 30
3. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’acquisition de la différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique comprend : déterminer un type d’une tension d’alimentation des véhicules de la flotte (420); si la tension d’alimentation des véhicules est continue, déterminer des harmoniques de la tension d’alimentation pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique ; si la tension d’alimentation des véhicules est alternative, mesurer la fréquence de la tension d’alimentation pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
4. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’acquisition de la différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique comprend : recevoir la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
5. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la fréquence de référence est comprise dans la plage [48 Hz;52 Hz],
6. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, lors de la plage temporelle prédéfinie : envoyer périodiquement la consommation des moyens de climatisation
(460).
7. Procédé de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant : recevoir des informations géographiques définissant une zone géographique d’effacement ; déterminer la localisation du véhicule actif (420a, 420b) par rapport à la zone géographique d’effacement ; pendant la plage temporelle prédéfinie, le procédé comprenant en outre les étapes d’acquisition et de modification lorsque le véhicule actif est situé dans la zone géographique d’effacement.
8. Système de mise en œuvre d’un effacement d’une consommation électrique d’une flotte de véhicules de transport électriques alimenté par un réseau électrique, le système comprenant au moins un équipement d’acquisition (310) d’une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique, les véhicules de transport électriques (420a, 420b, 420c, 420d) de la flotte (420) comprenant : des moyens de climatisation (325, 460) aptes à modifier une température d’un habitacle du véhicule de transport électrique (420a, 420b, 420c, 420d) ; et une unité de commande (315, 440) configurée pour commander les moyens de climatisation (325, 460) et recevoir un signal sortant de l’équipement d’acquisition (310) ; dans lequel l’unité de commande (315, 440) est configurée pour : acquérir une différence entre une fréquence de référence et une fréquence d’une tension délivrée par le réseau électrique par le biais de l’équipement d’acquisition de l’équipement (310) ; modifier une consommation des moyens de climatisation (325, 460) dudit au moins un véhicule actif (420a, 420b) en fonction de ladite différence.
9. Système de mise en œuvre d’un effacement selon la revendication 8, dans lequel les véhicules de la flotte comprennent chacun un équipement de mesure (415) de la fréquence de tension délivrée par le réseau électrique.
10. Système de mise en œuvre d’un effacement selon la revendication 9, dans lequel l’équipement de mesure de la fréquence (410) est configuré pour déterminer un type d’une tension d’alimentation des véhicules (420a, 420b, 420c, 420d) de la flotte (420), l’équipement de mesure de la fréquence comprend : un premier sous-module configuré pour déterminer des harmoniques de la tension d’alimentation continue pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique ; un deuxième sous-module configuré pour mesurer la fréquence de la tension d’alimentation alternative pour en déduire la fréquence de la tension délivrée par le réseau électrique.
11 . Système de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 8 à 10, où les véhicules de transport électriques comprennent en outre un module gestionnaire d'énergie (445) comportant des moyens de connexion à un système de régulation de température (455) et à un capteur de température (425), le système de régulation (455) étant associé à des moyens de climatisation et étant configuré pour maintenir la température d'un habitacle à une température de consigne en fonction d'une température mesurée par le capteur de température (425) correspondant à la température de l'habitacle, ledit module gestionnaire d'énergie (445) comportant en outre des moyens de décalage de température aptes à décaler ladite température mesurée par le capteur de température d'une valeur prédéterminée, l’unité de commande (315, 440) étant configurée pour envoyer la deuxième valeur de correction aux moyens de décalage de température pour décaler la température mesurée.
12. Système de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 8 à 1 1 , dans lequel les véhicules comprennent en outre : un contacteur statique (345), configuré pour être actionné par l’unité de commande (315, 440), apte à modifier une puissance d’alimentation des moyens de climatisation (325, 460); l’unité de commande (315, 440) étant configurée pour envoyer une première valeur de correction au contacteur statique (345) pour modifier la puissance d’alimentation des moyens de climatisation (325, 460).
13. Système de mise en œuvre d’un effacement selon l’une des revendications 8 à 1 1 , dans lequel les véhicules comprennent en outre : un contacteur (342) reliant les moyens de climatisation au réseau d’alimentation (340), le contacteur (342) comprenant une bobine par le biais de laquelle la puissance d’alimentation des moyens de climatisation (325, 460) au réseau électrique est modulée, 33 l’unité de commande (315, 440) étant configurée pour envoyer une première valeur de correction au contacteur (342) pour modifier, par le biais de la bobine, la puissance d’alimentation des moyens de climatisation (325, 460).
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