FR2977400A1 - Procede d'optimisation et regulation d'un centre de production electrique - Google Patents

Abstract

Procédé d'optimisation et de régulation d'un centre de production d'énergie électrique relié au réseau par un point de connexion, ledit centre comprenant une unité de contrôle destinée à agir sur des organes de réglage continu de la puissance réactive, les organes de réglage discret et sur des générateurs d'énergie électrique. Le procédé consiste : • à relever l'état du centre de production en déterminant l'état des organes discrets et continus, • à calculer les limites hautes et basses de puissance réactive de production et d'absorption en fonction de la tension et de la puissance globale active générée ; • à créer une matrice des états discrets intégrant la liste des dispositifs discrets et de leurs positions de fonctionnement, • à optimiser les réglages des organes continus pour chaque état discret de la matrice ; • à déterminer une solution optimale parmi toutes les configurations étudiées et définies dans la matrice des états discrets ; • à envoyer des consignes des états des organes continus et des consignes des états des organes discrets à chacun des organes ; • à réguler la tension au point de connexion.

Description

1 PROCEDE D'OPTIMISATION ET REGULATION D'UN CENTRE DE PRODUCTION ELECTRIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un procédé d'optimisation et de régulation d'un centre de production d'énergie électrique relié au réseau par un point de connexion, ledit centre comprenant une unité de contrôle destinée à agir sur des organes de réglage continu de la puissance réactive, les organes de réglage discret et sur des générateurs d'énergie électrique dont les grandeurs sont surveillées pour améliorer la performance dudit centre ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Depuis plusieurs années, on voit que le nombre et la taille des parcs éoliens ne cessent d'augmenter. La connexion des parcs éoliens au réseau électrique se fait alors avec de plus en plus de contraintes. En effet, la connexion des parcs introduit notamment des problèmes de stabilité du réseau.

Pour limiter les perturbations du réseau liées à la présence des centres production d'énergie décentralisés, des conditions de raccordement strictes sont imposées aux centres de production d'énergie décentralisés. Lesdits centres doivent à la fois gérer leur production, diminuer les perturbations susceptibles d'être engendrées sur le réseau, et aussi soutenir ledit réseau quand celui-ci est en difficulté. On parle alors de « service système ». Les conditions de raccordement sont plus communément appelées, « Grid Code », le terme anglais correspondant. Ainsi les centres de productions d'électricité (éolien, photovoltaïque, cogénération...) doivent répondre aux mêmes exigences que les générations conventionnelles. Les « Grid Codes » sont différents selon les pays et dépendent essentiellement du taux d'insertion de production d'énergie décentralisée et de la topologie du réseau électrique existant.

Devant la diversité et le changement éventuel de ces conditions de raccordements, un gestionnaire de centre de production d'énergie décentralisé peut souhaiter disposer d'un procédé de régulation apte à gérer tout les dispositifs du centre, quelque soit le fabricant et la technologie. Ce procédé de régulation devra pouvoir être adaptable au cas où il y ait un changement de législation ou une expansion du centre. En outre, le procédé doit permettre de contrôler le flux de puissance à l'intérieur du centre tout en minimisant les pertes dans celui-ci. Le procédé doit en outre respecter les exigences des différents "Grid Codes" ainsi que des contraintes liées aux limites techniques des machines, et des limites de bonnes conduites comme les tensions minimales et maximales dans le réseau électrique du centre. A l'heure actuelle, il existe plusieurs moyens utilisés par les gestionnaires du réseau de distribution pour réguler la tension. Ces moyens peuvent avoir un réglage linéaire ou par paliers.

Les moyens utilisés pour réguler la tension sont soit de manière directe, par modification du rapport de transformation ou soit de manière indirecte, par injection ou absorption de puissance réactive. Il y a deux types de réglage. Les réglages dits statiques sont des réglages occasionnels s'opérant hors tension et nécessitant l'intervention d'un opérateur. 20 Les réglages automatiques sont des réglages réguliers automatisés. Les réglages statiques concernent notamment les réglages de transformateur. Le transformateur à régleur à vide est un transformateur Haute Tension A / Basse tension HTA/BT sur lequel on peut modifier le rapport de transformation par l'intervention d'un agent de maintenance et une mise hors tension de celui-ci. 25 Les réglages automatiques concernent notamment le transformateur à régleur en charge, très utilisé au niveau des postes sources Haute Tension B / Très Haute tension HTB/THA. Il permet d'ajuster la tension au secondaire, côté distribution, par changement automatique du rapport de transformation. Ce type de transformateur dispose d'une dizaine de points de réglage appelés prises, d'une mesure de tension et dans certains cas de mesures de courant : on parle alors de régleur en charge avec compoundage. Cette mesure de courant permet de tenir compte de la chute de tension dans les conducteurs se trouvant au secondaire du transformateur.

Les réglages automatiques concernent aussi les bancs de condensateurs destinés à corriger le facteur de puissance, en injectant de la puissance réactive au noeud où ils sont raccordés. On les retrouve particulièrement à la sortie des usines qui consomment une grande quantité de réactif, pour ramener le facteur de puissance à la limite de 0.4 afin de ne pas avoir à payer de pénalités qui sont ~o relativement onéreuses. On les trouve aussi au niveau des postes sources afin de limiter le transit de puissance réactive dans les réseaux de répartition et de transport. Les bancs de condensateurs sont composés de plusieurs gradins qui permettent d'ajuster la puissance réactive à injecter. Les réglages automatiques concernent aussi les générateurs synchrones. Les 15 générateurs sont plus ou moins excités de manière à réguler la tension à leurs bornes dans le cas d'un réseau de puissance de court-circuit faible et d'injecter ou consommer de la puissance réactive dans le cas d'un réseau de puissance de court circuit élevée. Le fait de surexciter une machine synchrone augmentera la tension à ses bornes si le réseau est faible ou injectera de la puissance réactive 20 sur le réseau électrique si le réseau est fort. Le fait de sous exciter une machine synchrone diminuera la tension à ses bornes si le réseau est faible ou consommera de la puissance réactive sur le réseau électrique si le réseau est fort. Le compensateur synchrone est une machine synchrone qui n'est pas entraînée mécaniquement. Son fonctionnement est similaire au générateur synchrone sauf 25 qu'il ne produit pas de puissance active. Enfin, les réglages automatiques concernent aussi Les FACTS (Flexible Alternative Current Transmission System). Les FACTS sont des dispositifs de soutient au réseau à base d'électronique de puissance. Ils injectent ou consomment de la puissance réactive. Grace à l'électronique de puissance, le 30 réglage apporté par ces dispositifs est continu. On a deux types de FACTS. Les premiers contrôlent le courant dans des capacités et des inductances. C'est le cas des SVC (Static Var Compensator) avec le courant contrôlé, par des gradateurs pour les inductances, et par des interrupteurs ou des gradateurs pour les condensateurs. Les seconds, appelés STATCOM (STATic COMpensator), utilisent un convertisseur DC-AC raccordé au réseau via une réactance qui peut- être une inductance ou un transformateur. En faisant varier la tension en sortie du convertisseur DC-AC par rapport à la tension du réseau, on obtient un comportement inductif ou capacitif, ils ont un résultat similaire au fonctionnement d'un compensateur synchrone à la différence près qu'ici la machine tournante est remplacée par un convertisseur et une réactance.

Chaque pays a sa réglementation et à l'intérieur de ces pays chaque gestionnaire du réseau (GRD) a sa propre réglementation. Afin de maintenir la tension sur le réseau dans les bornes admissibles, il est demandé aux centres de productions d'électricité de contrôler la tension au point de connexion et la puissance réactive injectée sur le réseau. Les exigences en termes de raccordement sont de plus en plus complexes, elles varient en fonction du type de la puissance raccordée, du niveau de tension, de la localisation du centre de production sur le réseau de distribution ou de transport. La puissance réactive est contrôlée, soit pour réguler la tension, soit pour gérer le flux de puissance. Dans les deux cas la finalité est de minimiser l'impact de la production décentralisée sur le plan de tension du réseau, et dans certains cas le soutenir, comme le font les générations classiques. A ce jour, les difficultés rencontrées concernent la capacité de permettre au gestionnaire d'un centre de production d'énergie de répondre aux critères de raccordement exigés ou incités financièrement par le gestionnaire du réseau (GRD). En pratique les « grid codes » définissent d'une part des critères statiques telles que notamment : - La régulation du facteur de puissance ou de la puissance réactive, cette contrainte de régulation est en général définie par un diagramme qui détermine la puissance réactive à fournir ou à absorber en fonction d'une puissance active donnée ; - La régulation de la puissance active et de la fréquence. cette contrainte de régulation est souvent définie par une régulation de type statisme qui définit la fréquence en fonction de la puissance active délivrée Les « grid codes » définissent d'autre part des critères dynamiques tels que : - La réponse aux creux de tension : Un gabarit de creux de tension est défini par le gestionnaire du réseau GRD, le centre de production devant supporter ce creux de tension sans se déconnecter du réseau, ou être capable de redémarrer suite à ce creux de tension. - La réponse aux courts-circuits : Certains « grid code » définissent le comportement du centre de production lors d'un court-circuit sur le réseau de distribution. Pour répondre aux contraintes définies ci-dessus, il est nécessaire de coordonner d'une part les différents dispositifs à réglage discret et d'autre part les dispositifs à réglage continu. Les différents dispositifs à réglage discret comprennent les transformateurs à régleur en charge et les bancs de capacités. Les dispositifs à réglage continus comprennent les convertisseurs d'électronique de puissance DC-AC tels que les onduleurs et les STATCOM, les convertisseurs AC-AC tels que les convertisseurs associés aux générateurs électriques et les SVC, et les machines synchrones de génération d'énergie active et réactive ou de compensation d'énergie réactive. Il n'existe pas de procédé de régulation permettant au gestionnaire d'un centre de production de gérer la puissance réactive et les niveaux de tension à l'intérieur de son centre de production tout en gérant tous les organes discrets et continus de réglage de tension (ou de puissance réactive) du centre de production. Cette gestion doit se faire de préférence tout en minimisant les pertes à l'intérieur de ce centre de production d'énergie et les dispositifs de réglage à utiliser. En outre, les dispositifs de gestion actuels ne permettent pas d'optimiser le rendement de la ferme en jouant sur les différents dispositifs de réglage de la tension et de la puissance réactive pour minimiser les pertes. De plus, les dispositifs de gestion actuels ne permettent pas de faire cohabiter plusieurs technologies ayant par exemple des degrés d'ancienneté de générateurs, des productions de valeurs assignés différentes et des sources d'énergie différentes. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de ~o manière à proposer un procédé de régulation d'un centre de production d'énergie électrique efficace quelles que soient les conditions matérielles et temporelles d'installation. Le procédé selon l'invention consiste dans une première étape, à relever l'état du centre de production en déterminant l'état des organes discrets et continus de 15 gestion de l'énergie réactive, pour chaque organe discret étant relevés la tension, les puissances active et réactive échangées, la position des régleurs en charge des transformateurs et des gradins des bancs de condensateurs ; pour chaque organe continu étant relevées la tension, puissance active et 20 réactive échangées. Le procédé selon l'invention consiste dans une seconde étape, à calculer les limites hautes et basses de puissance réactive de production et d'absorption en fonction de la tension et de la puissance globale active générée ; lesdites limites dépendant des limites techniques des organes et de leur point de 25 fonctionnement ; Dans une troisième étape, il consiste à créer une matrice des états discrets intégrant la liste des organes discrets et de leurs positions de fonctionnement pouvant être adoptées. Dans une quatrième étape, le procédé consiste à optimiser les réglages des organes continus pour chaque état discret de la matrice. Dans une cinquième étape, il consiste à déterminer une solution optimale de fonctionnement parmi toutes les configurations étudiées et définies dans la matrice des états discrets. Dans une sixième étape, des consignes de fonctionnement sont envoyées aux organes continus et aux organes discrets. Dans une septième étape, la tension au point de connexion est régulée. Avantageusement, au cours de la seconde étape, le procédé consiste à déterminer des zones sensibles dans lesquelles les composants peuvent fonctionner mais où il y a un risque pour la stabilité, la définition de ces zones ~o sensibles permettant d'avoir une marge sur l'énergie réactive échangée pour rendre le centre de production plus robuste vis-à-vis des variations rapides de production. De préférence, au cours de la troisième étape, la liste des états possibles des organes discrets enregistrés dans la matrice contient tous les tous les états N+1, 15 N et N-1 des organes discrets. Selon un mode de réalisation du procédé, au cours de la cinquième étape, pour chaque configuration d'état discret, un algorithme d'optimisation visant à minimiser les pertes dans le centre de production définit les consignes de puissance réactive des organes continus pour respecter les conditions de 20 raccordement tout en minimisant les pertes joules issues des organes discrets et continus, des câbles et des transformateurs. Avantageusement, l'algorithme d'optimisation utilise une méthode d'optimisation déterministe dite Méthode SQP (Programmation Séquentiel Quadratique). BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 25 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre des modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre une vue générale d'un parc de production d'énergie électrique géré par un procédé de régulation selon un premier mode préférentiel de réalisation ; la figure 2 représente un schéma fonctionnel d'une boucle de régulation telle que déployée dans un procédé de régulation d'un centre de production électrique selon un mode préférentiel de réalisation ; la figure 3 représente un algorithme détaillant des étapes de fonctionnement du procédé de régulation d'un centre de production électrique selon un mode préférentiel de réalisation. ~o DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Le procédé d'optimisation et régulation d'un centre de production électrique 1 selon l'invention consiste à trouver l'état le plus favorable d'un système. Ce procédé d'optimisation comportera des variables de contrôle, des contraintes et une fonction « objectif ». On entend par fonction « objectif », la fonction qui va 15 permettre d'atteindre un objectif. A titre d'exemple de réalisation, le centre de production peut comporter différents type de générateur électrique 10 tels que notamment des éoliennes et ou des panneaux photovoltaïques. Les variables de contrôle sont des variables qui permettent de changer l'état du 20 système, ces variables peuvent être discrètes ou continues. Les contraintes correspondent à des états du système. Ces contraintes peuvent être des contraintes physiques, techniques ou même des exigences quelconques. Enfin, la fonction « objectif » correspond à une mesure du système que l'on souhaite résoudre, cette fonction peut être de types différents (linéaire, non-linéaire, mufti- 25 variables, simple variable, ...). Le type de la fonction « objectif » est déterminant pour le choix de l'algorithme de résolution utilisé. L'objectif du procédé selon l'invention est d'apporter au gestionnaire du centre de production une solution qui lui permettrait de contrôler les différents organes de son centre de production de manière à respecter les engagements qu'il a pris avec les gestionnaires du réseau lors de son raccordement. Un des enjeux principaux, est la gestion de la tension à travers la gestion du flux de la puissance réactive. Pour pouvoir répondre, de manière certaine aux conditions de raccordement du gestionnaire du réseau, ces conditions ont été définies en tant que contraintes et non en tant que objectif. Ce qui signifie que toutes les solutions trouvées respecteront les conditions de raccordement. A ces contraintes s'ajoutent des contraintes physiques, comme la puissance réactive maximale et minimale que peuvent fournir les générateurs ou les autres organes de génération de puissance réactive. Afin de garantir le bon fonctionnement du centre de production électrique 1, des contraintes internes au ~o centre, telles que les limites de tension à l'intérieur du centre ont aussi été définies. Lesdites limites sont propres à chaque niveau de tension et peuvent aussi être ajustées et modifiées localement en fonction du cahier des charges du gestionnaire. Le respect des conditions de raccordement étant assuré par des contraintes, le choix d'une minimisation des pertes actives dans le centre de 15 production électrique 1 comme fonction objectif a été définie. Ce choix permet d'augmenter le rendement du centre sans pour autant investir dans des dispositifs couteux, la rentabilité du centre de production électrique 1 est améliorée sans frais. La fonction « objectif » étant définie, il sera utile de trouver les variables, qui 20 permettront de changer l'état du système, de manière à remplir les objectifs. Premièrement les centres de productions disposent de générateurs de différentes technologies. A titre d'exemple de réalisation, dans le cas d'un générateur électrique 10 comprenant une éolienne à pas variable pouvant faire partie d'un centre de production, il est possible de contrôler la puissance active 25 extraite de l'éolienne. Cependant, ce contrôle de la puissance entraine une perte d'énergie desservant les intérêts du gestionnaire de la ferme qui cherche à délivrer une puissance active maximale. L'utilisation de la variable puissance active doit donc être évitée. Dans le cas des technologies d'éolienne à vitesse variable qui utilisent des convertisseurs à transistor, il est possible de contrôler la 30 puissance réactive de sortie. Dans le cas d'éolienne à vitesse fixe il est possible de contrôler une partie de la puissance réactive injectée en jouant sur les gradins des bancs de condensateurs qui sont toujours associés à cette technologie. 10 Le centre de production 1 comporte des organes dits « discrets ». Un organe discret est un composant consommant et/ou produisant de l'énergie réactive dont le réglage s'effectue par palier. A titre d'exemple, des bancs de capacités 60 ou des transformateurs avec régleur en charge 30 sont des organes dits discrets.

Le centre de production comporte des organes dits « continus » Un organe continu est un composant consommant et/ou produisant de l'énergie réactive dont le réglage s'effectue de manière continue. A titre d'exemple, des convertisseurs d'électronique de puissance DC/AC 40 tel que des onduleurs, des STATCOM 80 (STATic COMpensator) ou AC/AC tel que des SVC 70 (Static Var Compensator), ou des machines synchrones sont des organes dits continus. Dans les centres de production, il est courant de trouver des batteries de condensateurs 60, c'est un moyen discret de générer de la puissance réactive. Comme représenté sur la figure 1, certains centres de production 1 disposent de transformateurs avec régleur en charge 30 au niveau du point de liaison avec le réseau de distribution ou de transport 20, ce qui permet, par un changement de prise, de faire varier le rapport de transformation entre les tensions des deux réseaux. Enfin, dans les centres production d'énergie décentralisés, il existe aussi dans des organes additionnels, tels que des STATCOM 80 ou SVC 70 ou des compensateurs synchrones 85 qui permettent de réguler la puissance réactive de manière continue. Le procédé de régulation selon l'invention est particulièrement destiné à des centres de production disposant d'organes de réglage de la puissance réactive continu. Autrement dit, la puissance réactive gérée par ces organes, doit pouvoir être commandée de manière linéaire à opposer à un réglage par palier. Il faut que par combinaison des organes discrets et continus de réglage de la puissance réactive, on obtienne un réglage résultant continu. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté à des centres de production disposants de plusieurs générateurs 10 afin de collecter les informations sur la répartition des services pour améliorer la fiabilité et la performance. Ainsi, plus le centre de production sera sur un territoire étendu et plus le nombre de générateurs 10 sera important plus il y a d'intérêt à utiliser ce Il type de réglage. A titre d'exemple, le centre de production prendra le nom de ferme lorsque ce dernier comprend des éoliennes comme moyens de production de l'énergie électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le centre de production 1 comprend une unité de contrôle 90 relié par des moyens de communication à l'ensemble des organes de production et/ou de régulation. L'ensemble des informations relatives à la tension, la puissance réactive et la puissance active sont collectées et envoyées au niveau de l'unité de contrôle 90. Par ailleurs, l'unité de contrôle est apte à envoyer des ordres de réglage relatifs à la puissance réactive et à des niveaux de tension. Les organes de production et/ou de régulation sont alors aptes, dans un temps imparti après la réception d'une consigne à adapter leur fonctionnement. Autrement dit, en fonction des informations reçues, l'unité de contrôle 90 est apte à déterminer un point de fonctionnement optimal qui respecte toutes les contraintes du centre de production. La recherche d'un point de fonctionnement se fera soit à intervalle de temps régulier ou soit, lorsque la sécurité de centre de production devient critique. Le procédé d'optimisation et de régulation d'un centre de production 1 électrique selon l'invention peut être lancé de manière régulière. En effet, si le temps (AT) entre deux optimisations est écoulé alors l'optimisation est relancée. Cette condition permet de garantir que les optimisations soient faites régulièrement et donc qu'elles soient adaptées à l'état actuel du centre de production. En outre, l'ordre peut aussi être relancé si les limites de fonctionnement d'un organe sont atteintes. En effet, si un des organes de production/consommation d'énergie réactive atteint la « zone sensible » alors il faut relancer l'optimisation car l'état du centre de production aura subit une variation importante en un temps court. Le procédé selon l'invention comprend une phase 100 préalable d'identification des différents organes composant le centre production. Les organes sont des composants qui consomment ou produisent de l'énergie réactive. On entend par organe, les lignes électriques 3, les transformateurs à régleur hors charge 50 et les transformateurs à régleur en charge 30, les organes de production 10, les bancs de condensateur 60, les STATCOM 80 et/ou SVC 70 et/ou tout autre convertisseur d'électronique de puissance DC-AC ou AC-AC 40 et le réseau de distribution ou de transport 20 connecté en amont du centre de production 1. A titre d'exemple, les organes de production 10 du centre de production 1 comportent des générateurs électriques tels que des éoliennes et/ou des panneaux photovoltaïques et/ou toute autre turbine entrainant un générateur électrique. Tel que représenté sur la figure 3, dans une première étape 100, le procédé de régulation d'un centre de production électrique selon l'invention consiste à relever l'état du centre de production 1. Pour gérer avec précision un centre de production il faut connaitre l'état de tous les organes discrets et continus de gestion de l'énergie réactive. Il faut donc qu'un système d'acquisition de surveillance et de contrôle soit installé. En général, les centres de production d'énergie (Photovoltaïque, éolien...) sont toujours sous surveillance car les gestionnaires ont besoin de connaître avec précision, la production et l'état des composants pour délivrer le maximum de puissance et être réactif en cas d'incident. Durant cette étape, l'unité de contrôle 90 relève l'état du réseau interne au centre de production. Pour chaque organe discret sont notamment relevés la tension, les puissances active et réactive échangées, la position des régleurs en charge des transformateurs et des gradins des bancs de condensateurs. Pour chaque organe continu sont notamment relevés la tension, puissance active et réactive échangées. Dans une seconde étape 200, le procédé de régulation d'un centre de production électrique selon l'invention consiste à calculer les limites hautes et basses de puissance réactive Qmax, Qmin en fonction de la tension et de la puissance globale active générée. La puissance active d'un centre de production peut dépendre d'une énergie primaire dont on n'a pas le contrôle (exemple : vent, soleil...). Une des variables qui a une influence pour le respect des conditions de raccordements est la puissance réactive. Elle permet de contrôler la tension dans le centre de production et au point de connexion. Au cours de cette étape, on définit les limites de production et d'absorption d'énergie réactive de tous les organes discrets et continus. Les limites de production ou d'absorption d'énergie réactive dépendent des limites techniques des composants (banc de capacité, générateur synchrone, Statcom, convertisseur d'électronique de puissance...), et de leur point de fonctionnement. Une fois les limites maximales définies, on détermine des zones sensibles, dans lesquelles les composants peuvent fonctionner mais où il y a un risque pour la stabilité. La définition de ces zones sensibles permet d'avoir une marge sur l'énergie réactive échangée, et de rendre le centre de production plus robuste vis-à-vis des variations rapides de production. Dans une troisième étape 300, le procédé de régulation d'un centre de production électrique selon l'invention consiste à créer une matrice. En effet, la liste des dispositifs discrets et de leur position, permet de construire une matrice, que l'on nome matrice des états discrets. La matrice des états discrets permet de lister tous les cas discrets qui seront testés. Cette matrice est construite en sachant que les régleurs en charge des transformateurs peuvent rester sur la même prise, augmenter d'une prise ou diminuer d'une prise par rapport à l'état actuel. Il en est de même pour les batteries de condensateurs qui peuvent soit passer au gradin supérieur ou passer au gradin inférieur ou soit ne rien faire. Pour éviter de faire trop de manoeuvres sur les éléments discrets ce qui diminuerait leur durée de vie, on impose à chaque dispositif discret un temps mort suite à un changement. Ainsi, pendant ce temps mort les manoeuvres sur ce dispositif ne sont pas autorisées. Lors de la création de la matrice des états discrets qui seront testés pendant l'optimisation, seul les dispositifs qui sont autorisés à manceuvrer y sont ajoutés, ainsi on ne testera pas les dispositifs qui ne devront pas être manoeuvrés. Si l'optimisation ne trouve pas d'état possible et que des dispositifs discrets n'ont pas été testés alors le dispositif qui aurait dû être le plus prochainement testé est ajouté à la matrice des états discrets, et ainsi de suite jusqu'à ce que il y ait un état possible. Autrement dit, à partir des informations calculées au cours de la seconde étape 200 du procédé, on détermine pour chaque organe discret (régleur en charge des transformateurs, bancs de condensateurs...) les états dans lesquels ils vont pouvoir varier suite à l'optimisation. Comme cela est représenté dans le tableau matriciel ci-dessous, le procédé autorise aux organes discrets une plage de fonctionnement de N+1, N-1 et N ou N correspond à l'état actuel de l'organe discret. Cette limitation vise à minimiser les contraintes mécaniques sur les organes discrets. A titre d'exemple, cela signifie qu'un banc de condensateurs 60 peut varier au maximum d'un gradin suite à l'optimisation A titre d'exemple, cela signifie qu'un transformateur à régleur en charge 30 pourra lui aussi varier d'une prise ou bien rester dans le même état. La restriction à tester les prises positionnées de part et d'autre de la prise en cours d'utilisation, permet d'éviter l'explosion combinatoire du nombre de possibilités et de ce fait limiter le temps d'exécution de l'optimisation. Cette restriction, ne pénalise pas l'optimisation, car en temps normal, le changement de plusieurs prises en une fois n'a pas lieu d'exister si l'optimisation est faite régulièrement. Ci-dessous, à titre d'exemple de réalisation, est représentée une matrice des états discrets pour un centre de production comportant deux bancs de capacités 60 et un transformateur à régleur en charge 30. N° de combinaison Banc de condensateur 1 Banc de condensateur 2 Régleur en charge 1 -1 -1 -1 2 0 -1 -1 3 1 -1 -1 4 -1 0 -1 5 0 0 -1 6 1 0 -1 7 -1 1 -1 8 0 1 -1 9 1 1 -1 10 -1 -1 0 11 0 -1 0 12 1 -1 0 13 -1 0 0 14 0 0 0 1 0 0 16 -1 1 0 17 0 1 0 18 1 1 0 19 -1 -1 1 0 -1 1 21 1 -1 1 22 -1 0 1 23 0 0 1 24 1 0 1 -1 1 1 26 0 1 1 27 1 1 1 1.4 Dans une quatrième étape 400, le procédé de régulation d'un centre de production électrique selon l'invention consiste à optimiser les réglages des organes continus pour chaque état discret. Pour chaque combinaison d'éléments discrets, un problème d'optimisation continue est résolu : minimisation des pertes dans le réseau grâce à la puissance réactive injectée ou absorbée par les acteurs continus. Ces acteurs continus sont des organes qui disposent d'un contrôle linéaire de leur production de puissance réactive, à savoir des convertisseurs d'électronique de puissance DC-AC 40 tels que des onduleurs et des systèmes additionnels de compensation tels que des STATCOM 80 ou des convertisseurs d'électronique de puissance AC-AC tels que les convertisseurs des éoliennes à vitesse variable et des systèmes additionnels de compensation tels que des SVC 70 ou des générateurs de puissance réactive tel que des compensateurs synchrone 85. En effet, l'algorithme selon une mode de réalisation de l'invention définit les consignes de puissance réactive des organes continus pour respecter les conditions de raccordement tout en minimisant les pertes joules issues des organes discrets et continus mais également des câbles et des transformateurs. A titre d'exemple d'application, l'algorithme d'optimisation utilise de préférence une méthode d'optimisation déterministe dite Méthode SQP (Programmation Séquentiel Quadratique). D'autres algorithmes pourraient fournir des résultats similaires à la méthode SQP. Dans une cinquième étape 500, le procédé de régulation d'un centre de production électrique selon l'invention consiste à déterminer la solution optimale et envoyer les consignes aux organes discrets et continus. En effet, parmi toutes les configurations étudiées et définies dans la matrice des états discrets, celle qui a les pertes joules les plus faibles est retenue. L'étape suivante 600 du procédé consiste à envoyer des consignes de fonctionnement aux organes continus 601 et aux organes discrets 602. Dans une dernière étape 700, le procédé de régulation d'un centre de production électrique 1 selon l'invention consiste à réguler la tension au point de connexion 2. Etant donné que le centre de production peut être alimenté par une source d'énergie primaire variable (vent, ensoleillement...) il est impératif d'assurer une régulation dynamique. Autrement dit, il est nécessaire qu'entre deux lancements du procédé d'optimisation selon l'invention, il y ait une régulation dynamique, pour garantir à tout moment la consigne au point de connexion 2.

Comme représenté sur la figure 2, cette régulation consiste à ajuster la consigne des organes continus afin de maintenir la tension au point de connexion constante. Cette régulation peut-être réalisée par un correcteur de type PI ou PID, ou par un correcteur à variable d'état. La consigne envoyée par cette régulation dépend de deux valeurs, le point de fonctionnement définit par l'optimisation et de la variation entre ce point de fonctionnement et de la valeur de la tension mesurée au point de connexion. C'est lors de cette phase de régulation que les marges d'énergie réactive et de tension définies à la troisième étape sont utiles, car ainsi il y a une réserve d'énergie réactive et une plage de fonctionnement suffisante pour assurer la régulation. Selon un mode particulier de réalisation, entre deux lancements du procédé d'optimisation et de régulation selon l'invention, la consigne est soustraite à la mesure, afin de calculer une erreur de fonctionnement. Cette erreur est corrigée, par le correcteur de type PID. De cette correction dépendra la consigne de puissance réactive envoyée aux différents organes de réglage continu de la puissance réactive tels que par exemple les éoliennes à vitesse variable, les STATCOM 80 et les SVC 70. La consigne envoyée dépend premièrement du point de fonctionnement envoyé par l'optimisation auquel on additionne une variation qui dépend de la puissance réactive disponible, multipliée par un facteur dépendent de l'erreur corrigée, déterminée comme la différence entre la consigne au point de connexion et la valeur mesurée au point de connexion. Ainsi chaque organe participe au réglage et l'ensemble reste proche du point optimal. Pour le fonctionnement du réglage dynamique, il faut que les organes qui disposent d'un réglage continu aient suffisamment de réserves pour assouvir les besoins de réglage entre deux optimisations. Pour cela, il faut que lors de l'optimisation une réserve leur soit allouée. II faudra ajuster cette marge pour que les besoins dynamiques entre deux simulations puissent être satisfaits et que les objectifs de l'optimisation ne soient pas trop dégradés.

17 Ainsi le procédé de gestion selon l'invention est adapté à tout centre de production. En effet, le procédé peut être associé à un centre de production nouveau ou un centre de production en cours d'extension ou de rénovation.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation et de régulation d'un centre de production d'énergie (1) électrique relié au réseau (20) par un point de connexion (2), ledit centre comprenant une unité de contrôle (90) destinée à agir sur des organes de réglage continu de la puissance réactive (40, 80, 70), les organes de réglage discret (30, 60) et sur des générateurs d'énergie électrique (10) dont les grandeurs sont surveillées pour améliorer la performance dudit centre ; procédé, caractérisé en ce en qu'il consiste : - dans une première étape (100), à relever l'état du centre de production en 10 déterminant l'état des organes discrets et continus de gestion de l'énergie réactive, - pour chaque organe discret étant relevés la tension, les puissances active et réactive échangées, la position des régleurs en charge des transformateurs et des gradins des bancs de condensateurs ; 15 - pour chaque organe continu étant relevées la tension, puissance active et réactive échangées. - dans une seconde étape (200), à calculer les limites hautes et basses de puissance réactive de production et d'absorption en fonction de la tension et de la puissance globale active générée ; lesdites limites dépendant des 20 limites techniques des organes et de leur point de fonctionnement ; - dans une troisième étape (300), à créer une matrice des états discrets intégrant la liste des organes discrets et de leurs positions de fonctionnement pouvant être adoptées, - dans une quatrième étape (400), à optimiser les réglages des organes 25 continus pour chaque état discret de la matrice ; - dans une cinquième étape (500), à déterminer une solution optimale de fonctionnement parmi toutes les configurations étudiées et définies dans la matrice des états discrets ; dans une sixième étape (600), à envoyer des consignes de fonctionnement 30 (601, 602) aux organes continus et aux organes discrets ; 18- dans une septième étape (700), à réguler la tension au point de connexion (2)-
2. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au cours de la seconde étape (200), le procédé consiste à déterminer des zones sensibles dans lesquelles les composants peuvent fonctionner mais où il y a un risque pour la stabilité, la définition de ces zones sensibles permettant d'avoir une marge sur l'énergie réactive échangée pour rendre le centre de production plus robuste vis-à-vis des variations rapides de production.
3. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de la troisième étape (300), la liste des états possibles des organes discrets enregistrés dans la matrice contient tous les tous les états N+1, N et N-1 des organes discrets.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au cours de la cinquième étape (500), pour chaque configuration d'état discret, un algorithme d'optimisation visant à minimiser les pertes dans le centre de production définit les consignes de puissance réactive des organes continus pour respecter les conditions de raccordement tout en minimisant les pertes joules issues des organes discrets et continus, des câbles et des transformateurs.
5. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'algorithme d'optimisation utilise une méthode d'optimisation déterministe dite Méthode SQP (Programmation Séquentiel Quadratique).