FR3027170A1

FR3027170A1 - Gestion de la production d'un systeme energetique a production intermittente

Info

Publication number: FR3027170A1
Application number: FR1459750A
Authority: FR
Inventors: Shakarchi Franck Al; Franck Bourry; Boris Cambazard
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-04-15
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: FR3027170B1; WO2016055540A1

Abstract

Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) comprenant au moins un dispositif de production d'énergie intermittente (2) et au moins un dispositif de stockage d'énergie (3), comprenant une première phase d'élaboration d'un plan de production déterminant une puissance et une énergie cibles en sortie (6) du système de production d'énergie (1) pour une période future et des valeurs de tolérance pour ces grandeurs, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape préalable d'élaboration d'un plan d'état de charge (E10) pour le dispositif de stockage d'énergie (3) sur la période future, puis en ce qu'il répète les étapes suivantes dans une seconde phase du procédé pour plusieurs instants de la période future : (E30) : calcul d'une puissance et/ou une énergie cible du dispositif de stockage (3) sur une prochaine sous-période pour suivre le plan d'état de charge du dispositif de stockage ; (E40) : calcul d'une commande de puissance, transmise par une unité de gestion (4), pour commander le fonctionnement du système de production d'énergie (1), de sorte que l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie (3) tende vers ladite puissance et/ou énergie cible, lui permettant de suivre l'état de charge du plan d'état de charge tout en respectant les contraintes imposées par le plan de production d'énergie.

Description

1 Gestion de la production d'un système énergétique à production intermittente L'invention concerne la gestion de la production d'un système comprenant une source de production d'énergie de type intermittente, notamment photovoltaïque ou éolienne, associée à un dispositif de stockage d'énergie. Elle concerne à la fois un procédé de gestion de cette production d'énergie et un système de production d'énergie mettant en oeuvre ce procédé de gestion.

L'utilisation des sources de production d'énergie renouvelable, comme à base de composants photovoltaïques et/ou d'éoliennes, se développe de plus en plus. De telles sources de production d'énergie présentent la particularité d'être intermittentes, c'est-à-dire qu'elles ne produisent pas une énergie constante avec le temps. Cette intermittence complique leur utilisation, la maîtrise d'une production en correspondance avec la demande et finalement le coût de cette énergie produite. Pour atténuer ce phénomène d'intermittence, il est connu d'associer à une source de production d'énergie intermittente un dispositif de stockage d'énergie, pour former un système global de production d'énergie, souvent appelé système hybride. Le dispositif de stockage d'un système hybride joue alors par sa nature un rôle tampon permettant d'alterner des phases de stockage de l'énergie produite par la source d'énergie intermittente et des phases de restitution de cette énergie, pour atteindre une production dans le temps plus facile à exploiter. Toutefois, l'optimisation d'un système de production d'énergie de type hybride est complexe. En effet, un plan de production est en général calculé à l'avance pour un tel système hybride, en considérant une 3027170 2 estimation de la production d'énergie qui sera générée dans le futur par la source de production d'énergie intermittente. On rencontre en pratique des situations dans lesquelles sa production réelle s'éloigne finalement fortement de la production estimée. Dans de telles situations, le 5 comportement du système hybride s'éloigne parfois du plan de production. La production réelle est alors parfois non optimisée. Ainsi, un objet général de l'invention est de proposer une solution de gestion optimale de la production d'énergie d'un système de production 10 hybride. A cet effet, l'invention repose sur un procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie comprenant au moins un dispositif de production d'énergie intermittente et au moins un dispositif de 15 stockage d'énergie, comprenant une première phase d'élaboration d'un plan de production déterminant une puissance et une énergie cibles en sortie du système de production d'énergie pour une période future et des valeurs de tolérance pour ces grandeurs, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape préalable d'élaboration d'un plan d'état de charge pour 20 le dispositif de stockage d'énergie sur la période future, puis en ce qu'il répète les étapes suivantes dans une seconde phase du procédé pour plusieurs instants de la période future : - calcul d'une puissance et/ou une énergie cible du dispositif de stockage sur une prochaine sous-période pour suivre le plan 25 d'état de charge du dispositif de stockage ; - calcul d'une commande de puissance, transmise par une unité de gestion, pour commander le fonctionnement du système de production d'énergie, de sorte que l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie tende vers ladite puissance et/ou énergie 30 cible, lui permettant de suivre l'état de charge du plan d'état de 3027170 3 charge tout en respectant les contraintes imposées par le plan de production d'énergie la seconde phase du procédé peut mettre de plus en oeuvre pour les 5 plusieurs instants de la période future une étape de détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée par le système de production d'énergie auxdits instants, pour éviter une dérive hors de la tolérance en énergie et puissance imposée par le plan de production.

10 L'étape de détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée par le système de production d'énergie peut comprendre le calcul d'une puissance maximum Pmax et d'une puissance minimum Pmin à partir de la production réelle auxdits instants du système de production d'énergie et de données du plan de production.

15 Le calcul d'une puissance maximum et d'une puissance minimum peut comprendre deux formules différentes selon que la production réelle est au-dessus de celle prévue par le plan de production ou en-dessous.

20 Le procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie peut découper la période future en n sous-périodes délimitées par des instants ti (i variant de 0 à n), et la seconde phase du procédé peut mettre en oeuvre la répétition des étapes suivantes selon des intervalles de temps dt : 25 - détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée par le système de production d'énergie ; - calcul d'une puissance cible du dispositif de stockage pour suivre le plan d'état de charge ; 3027170 4 - calcul d'une commande de puissance pour tendre vers la puissance cible dans les limites imposées par lesdits maximum et minimum.

5 L'étape de détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée peut comprendre les calculs suivants : Si la production d'énergie réelle Er(t) à l'instant t considéré est inférieure à l'énergie Eplan(t) prévue par le plan de production alors : 10 Pmax = Pplan + OP et Pmin(t) = [ Er(t) - ( Eplan(ti+i) - DE)] / (ti+1- t) Si la production d'énergie réelle Er(t) à l'instant t considéré est supérieure à l'énergie Eplan(t) prévue par le plan de production alors : 15 Pmax(t) = [ Er(t) - ( Eplan(ti+i) + DE)] / (ti+1- t) Pmin = Pplan - OP Où Pmax et Pmin représentent respectivement une puissance maximum et minimum autorisée pour le système de production d'énergie, 20 OP représente la variation de puissance autorisée par le plan de production, ,8,E représente la variation d'énergie autorisée par le plan de production, Eplan(ti+i) représente l'énergie définie par le plan de production à la fin de la sous-période dans laquelle les calculs sont effectués à l'instant t.

25 L'étape de calcul à l'instant t d'une puissance Pcible (ti+i) et/ou une énergie cible du dispositif de stockage sur une prochaine sous-période peut comprendre le calcul suivant : Pcible (ti+i) = (SOC(ti+i) - SOC(t)) * Capa / (ti±i - t) 3027170 5 Où SOC(ti,i) est l'état de charge défini par le plan d'état de charge à la fin ti+1 de la sous-période dans laquelle les calculs sont effectués à l'instant t celle définie par le plan d'état de charge, SOC(t) est l'état de charge réel du dispositif de stockage à l'instant t, et 5 Capa représentant la capacité du dispositif de stockage. Le procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie peut comprendre une étape intermédiaire consistant en une vérification à un instant ti que les puissances autorisées minimum 10 Pmin et maximum Pmax définies permettent d'atteindre l'énergie cible Eplan(ti,i) fixée par le plan de production à la fin d'une sous-période à l'instant ti+1. Le procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de 15 production d'énergie peut comprendre une étape de comparaison de l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie avec la valeur d'état de charge définie par le plan d'état de charge et une étape de déclenchement d'une alarme si la différence dépasse un seuil prédéfini.

20 L'invention porte aussi sur une unité de gestion d'un système de production d'énergie, caractérisée en ce qu'elle comprend des composants matériel et logiciel, et un dispositif de communication apte à communiquer avec un dispositif de production d'énergie intermittente et un dispositif de stockage d'énergie du système de production d'énergie, et en 25 ce qu'elle met en oeuvre un procédé de gestion de la production d'énergie du système de production d'énergie tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un support d'enregistrement de données lisible par un calculateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur 3027170 6 comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un système de production d'énergie 5 comprenant au moins un dispositif de production d'énergie intermittente et au moins un dispositif de stockage d'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de gestion qui met en oeuvre un procédé de gestion de sa production d'énergie tel que décrit précédemment.

10 Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 15 La figure 1 représente un système de production d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente schématiquement un plan de production utilisé par le procédé de gestion de la production d'énergie selon un mode de 20 réalisation de l'invention. La figure 3 représente une étape d'élaboration d'un plan d'état de charge pour le dispositif de stockage du système de production d'énergie selon le mode de réalisation de l'invention.

25 La figure 4 représente schématiquement un algorithme du procédé de gestion de la production d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention.

3027170 7 La figure 5 illustre schématiquement le principe d'une étape du procédé de gestion de la production d'énergie selon le mode de réalisation de l'invention.

5 La figure 6 illustre schématiquement le principe d'une autre étape du procédé de gestion de la production d'énergie selon le mode de réalisation de l'invention. La figure 7 représente schématiquement le principe du procédé de gestion 10 de la production d'énergie selon le mode de réalisation de l'invention. Les figures 8 à 10 représentent schématiquement les objectifs du procédé de gestion de la production d'énergie selon le mode de réalisation de l'invention.

15 Les figures 11a à 11c représentent les résultats de simulations démontrant les avantages apportés par le mode de réalisation de l'invention dans plusieurs scénarios.

20 La figure 1 représente un système de production d'énergie 1 hybride, comprenant un dispositif de production d'énergie intermittente 2, comme un dispositif photovoltaïque ou éolien, et un dispositif de stockage d'énergie 3, par exemple une batterie. Ces deux dispositifs 2, 3 du système de production d'énergie 1 sont électriquement reliés par une 25 liaison électrique 5, qui permet notamment la charge du dispositif de stockage de tout ou partie de l'énergie générée par le dispositif de production d'énergie intermittente 2 durant certaines périodes. Ce système de production d'énergie comprend de plus une unité de gestion 4, qui forme l'intelligence du système de production d'énergie, et qui se 30 présente sous la forme d'au moins un calculateur, sur lequel est installé 3027170 8 un logiciel de gestion du système de production d'énergie, relié aux différents composants du système par des dispositifs de communications 7 pour pouvoir transmettre des commandes et agir sur le fonctionnement du système, par l'intermédiaire d'actionneurs par exemple. En retour, 5 l'unité de gestion 4 peut recevoir des informations depuis ces mêmes composants du système, par exemple sur leur état électrique comme l'état de charge du dispositif de stockage, la tension et/ou le courant à leurs bornes, la puissance et l'énergie de sortie, etc., par exemple à partir de capteurs et par l'intermédiaire des dispositifs de communication 7. En 10 remarque, cette unité de gestion 4 peut être physiquement à proximité du système de production d'énergie ou à distance, auquel cas elle supervise et commande le système à distance. L'unité de gestion 4 détermine notamment l'énergie qui doit être transmise ou restituée par le dispositif de stockage d'énergie 3. Enfin, une sortie 6 du système de production 15 d'énergie lui permet d'injecter la production sur le réseau électrique selon un plan de vente établi au préalable et/ou d'alimenter des unités de consommation d'énergie selon un plan de consommation établi au préalable, éventuellement par l'intermédiaire d'un réseau électrique, non représenté.

20 En remarque, ce système de production d'énergie peut comprendre plusieurs dispositifs de production d'énergie intermittente et/ou plusieurs dispositifs de stockage, et ces dispositifs peuvent se trouver sur un même site ou éloignés les uns des autres.

25 L'unité de gestion 4 du système de production d'énergie met donc en oeuvre un procédé de gestion de la production d'énergie du système. Ce procédé repose sur une première phase d'élaboration d'un plan de 30 production en puissance et en énergie du système de production 3027170 9 d'énergie, pour une période future choisie par convention, par exemple de 24 heures, à partir de la prise en compte d'une estimation de l'énergie qui sera produite durant cette période future par le dispositif de production d'énergie intermittente. Ce plan de production détermine un 5 fonctionnement optimal du système de production d'énergie sur la future période, et notamment l'évolution temporelle de la puissance et de l'énergie obtenue en sortie du système de production d'énergie. L'invention ne porte pas sur cette première phase, pour laquelle le plan de production peut être élaboré par toute méthode connue.

10 La figure 2 illustre à titre d'exemple et de manière schématique les données déterminées par le plan de production. La courbe 10 représente ainsi l'évolution de la puissance et la courbe 12 l'évolution de l'énergie sur la période future. Le plan de production fixe aussi des tolérances pour ces 15 grandeurs qui sont autorisées à s'éloigner des courbes 10, 12, la puissance devant rester entre les courbes 11 et l'énergie entre les courbes 13. Les tolérances en énergie et en puissance sont différentes et sont associées à des considérations distinctes : d'une part, ne pas s'éloigner des besoins énergétiques estimés et, d'autre part, ne pas 20 perturber le système/réseau électrique employé pour transporter/distribuer la puissance. Les tolérances en énergie sont à minima aussi restrictives que celles en puissances pour deux raisons : d'un côté, le respect des tolérances en puissance amène automatiquement le respect de ces mêmes tolérances en énergie et, d'un autre côté, le contrat de vente et 25 alimentation en en énergie est plus restrictif que les capacités de tolérance du système/réseau électrique employé pour transporter/distribuer la puissance. Ensuite, le procédé de gestion de la production d'énergie comprend une 30 seconde phase de suivi en temps réel ou quasi réel de la production 3027170 10 d'énergie, et la prise de décisions pour modifier l'état du système de production d'énergie, dans le but de suivre le plan de production prédéterminé.

5 En remarque, la difficulté de cette seconde phase provient du fait que la production d'énergie réelle générée par le dispositif de production d'énergie intermittente 2 diffère souvent de l'estimation considérée pour élaborer le plan de production, et parfois de manière significative. Il s'avère alors que les solutions de l'état de la technique sont parfois 10 défaillantes. Il s'ensuit finalement une non-optimisation du système de production d'énergie, l'impossibilité de suivre le plan de production. Après une analyse de ces situations de défaillance, il s'avère qu'on constate que le dispositif de stockage d'énergie 3 ne peut souvent plus remplir un rôle normal dans ces situations de défaillance, par exemple parce qu'il a atteint 15 une pleine charge ou une charge nulle. Ainsi, le mode de réalisation repose sur la détermination d'une consigne d'état de charge du dispositif de stockage et sur la régulation du système à partir de cette consigne. Naturellement, cette régulation se fera en 20 tenant compte des contraintes du plan de production et restera dans la flexibilité qu'il a définie. Ainsi, cette seconde phase du procédé comprend une étape préalable El 0 d'élaboration d'un plan d'état de charge du dispositif de stockage du 25 système de production d'énergie. Ce plan d'état de charge définit l'évolution temporelle de l'état de charge du dispositif de stockage 3 durant la période future considérée. Pour cela, cette période future, qui s'étend entre les instants initial to et final tf, peut être divisée en n sous-périodes. Le plan d'état de charge définit alors, pour chaque instant ti (i 3027170 11 variant de 1 à n) délimitant les sous-périodes, une valeur d'état de charge cible, ou de consigne. Selon un mode de réalisation, l'établissement du plan d'état de charge du 5 dispositif de stockage est mis en oeuvre tel qu'illustré par la figure 3, à partir de la future puissance estimée Pprévision produite par le dispositif de production d'énergie intermittente, et à partir de la puissance Pplan du système de production d'énergie définie par le plan de production. Ainsi, le plan d'état de charge est obtenu par les étapes suivantes : 10 El 1 - calcul pour chaque instant ti de la puissance de stockage Pstockage du dispositif de stockage d'énergie à partir de la future puissance produite estimée Pprévision et de la puissance Pplan du plan de production ; E12 - calcul de la variation d'état de charge ASOC(t) du dispositif 15 de stockage d'énergie sur la sous-période considérée à partir de la puissance de stockage Pstockage du dispositif de stockage d'énergie et de son rendement n, par exemple par calcul de l'intégrale J Pstockage / n sur la sous-période [ ti ; ti+1] ; El3 - calcul de l'état de charge SOC(ti+i) à l'instant ti+1à partir de la 20 variation d'état de charge ASOC(t) et de l'état de charge SOC(ti) de l'instant précédent ti. Ces étapes sont répétées pour pouvoir calculer une valeur d'état de charge cible pour chaque instant associé à chaque sous-période.

25 Le procédé de gestion de la production d'énergie dispose donc en entrée des paramètres suivants : Un plan d'état de charge, définissant des valeurs cibles d'état de charge pour le dispositif de stockage d'énergie 3, comme décrit 30 ci-dessus ; 3027170 12 - Un plan de production, définissant des valeurs cibles d'énergie et de puissance en sortie du système de production d'énergie ; - Une tolérance d'écart supérieur et inférieur par rapport à la puissance du plan de production ; 5 - Une tolérance d'écart supérieur et inférieur par rapport à l'énergie du plan de production. Ensuite, le procédé de gestion de la production d'énergie met en oeuvre les étapes suivantes, illustrées schématiquement par la figure 4, à un 10 instant donné : E20 - détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée par le système de production d'énergie ; E30 - calcul d'une puissance (et/ou une énergie) cible du dispositif de stockage pour suivre le plan d'état de charge du dispositif de 15 stockage ; E40 - calcul d'une commande de puissance pour tendre vers la puissance cible dans les limites imposées par les contraintes du dispositif de production d'énergie, notamment une plage de flexibilité du plan de production.

20 Ensuite, l'unité de gestion 4 transmet la commande par les dispositifs de communication 7 du système de production d'énergie aux composants du système de production d'énergie 1, pour tendre vers la puissance cible définie par les étapes précédentes.

25 Ce procédé est répété à chaque instant. Plus précisément, ce procédé est répété selon un certain pas dt temporel, de préférence inférieur à la durée des sous-périodes prédéfinies, comme explicité précédemment, de la période future considérée. Ainsi, à partir d'un instant ti de début d'une 30 sous-période de la période future considérée, le procédé est mis en 3027170 13 oeuvre tous les intervalles de temps dt pour définir un fonctionnement du système de production d'énergie lui permettant d'atteindre une certaine situation favorable à l'instant ti+1 de fin de la sous-période (et de début de la prochaine sous-période).

5 Les figures 5 à 7 illustrent de manière plus détaillée le procédé de gestion de la production d'énergie selon un mode de réalisation. Ce procédé de gestion du système de production va maintenant être 10 détaillé, selon un mode de réalisation. La figure 5 illustre l'étape E20 de détermination des minimum et maximum de la production du système de production d'énergie. La courbe 21 (droite dans ce mode de réalisation) représente l'évolution temporelle de l'énergie 15 fournie par le système de production d'énergie sur la sous-période considérée, entre les instants ti et ti-o, pour atteindre l'énergie Eplanti±i prévue par le plan de production au prochain instant ti±i en fin de la sous-période. Le plan de production autorise une certaine flexibilité -±AE autour de cette production d'énergie.

20 Deux scénarios différents sont illustrés à titre d'exemple sur cette figure 5. D'abord, il est imaginé que l'énergie réelle Er(t1) produite à l'instant t1 dans la sous-période considérée est sous la courbe 21, donc inférieure à 25 l'énergie du plan de production. Dans cette situation, le procédé calcule deux valeurs de puissance maximum Pmax(t) et minimum Pmin(t) à partir de cet instant t1 de la manière suivante : Pmax(t) = Pplan(t1) + OP Pmin(t) = [ Er(t1) - ( Eplan(ti+i) - DE)] / (ti±i - t) 3027170 14 Où Pplan est la puissance définie par le plan de production, et AP la variation autorisée de cette puissance. Ensuite, il est imaginé que l'énergie réelle Er(t2) produite à l'instant t2 5 dans la sous-période considérée est au-dessus de la courbe 21, donc supérieure à l'énergie du plan de production. Dans cette situation, le procédé calcule les deux valeurs de puissance maximum Pmax(t) et minimum Pmin(t) à partir de cet instant t2 de la manière suivante : Pmax(t) = [ Er(t2) - ( Eplan(ti+i) + DE)] / (t;+1- t) 10 Pmin(t) = Pplan(t) - OP Comme précisé précédemment, la tolérance en énergie DE est naturellement plus restrictive que OP. Les définitions ci-dessus permettent de déterminer une flexibilité variable 15 et adaptée à la situation réelle à l'instant considéré. Ainsi, cette étape E20 permet d'ajuster de manière périodique, notamment en temps quasi-réel, la flexibilité autour de la production définie par le plan. Les valeurs Pmin(t), Pmax(t) ainsi définies permettent de tracer les 20 courbes d'évolution d'énergie suivantes, représentées sur la figure 5 : - La courbe 22 représente l'énergie obtenue avec une puissance maximum définie à partir du scénario de l'instant t1 ; - La courbe 23 représente l'énergie obtenue avec une puissance minimum définie à partir du scénario de l'instant t1 ; 25 - La courbe 24 représente l'énergie obtenue avec une puissance maximum définie à partir du scénario de l'instant t2 ; - La courbe 25 représente l'énergie obtenue avec une puissance minimum définie à partir du scénario de l'instant t2.

3027170 15 En variante, d'autres méthodes de calcul peuvent être choisies pour définir Pmin et Pmax, de sorte d'assurer le respect des contraintes du plan de production, tout en apportant une flexibilité suffisante pour la recherche de l'état de charge de consigne du dispositif de stockage d'énergie.

5 Notamment, ces calculs prennent avantageusement en compte la production réelle à un instant donné, et les données du plan de production. Une étape optionnelle intermédiaire E25 consiste en une vérification que 10 les puissances autorisées minimum Pmin et maximum Pmax définies ci-dessus permettent d'atteindre l'énergie cible Eplan(ti+i) fixée par le plan de production à la fin de la sous-période. La figure 6 illustre ce mécanisme de vérification, qui consiste à considérer que si l'énergie produite dérive, à partir d'un point P qui peut être celui de tl ou t2 de la figure 5 ou de tout 15 autre scénario, selon l'une des puissances Pmin, scénario représenté par la courbe 26, ou Pmax, scénario représenté par la courbe 27, à partir d'un instant t pendant une durée dt' alors la production ultérieure respectivement à une puissance Pplan + OP, représentée par la courbe 28, et Pplan - OP, représentée par la courbe 29, permettra d'atteindre une 20 énergie produite comprise entre Eplan(ti+i)-DE et Eplan(t)+AE à la fin de la sous-période, donc conforme au plan de production. Ensuite, le procédé met en oeuvre une étape E30 de calcul d'une puissance cible Pcible(ti+i) du dispositif de stockage pour suivre le plan 25 d'état de charge du dispositif de stockage. Cette puissance cible est obtenue par la formule suivante selon un mode de réalisation : Pcible (ti+1) = (SOC(ti+i) - SOC(t)) * Capa / (ti+1- t) Où la valeur SOC(ti+i) est celle définie par le plan d'état de charge, Capa représentant la capacité du dispositif de stockage 3.

30 3027170 16 Les étapes précédentes permettent d'atteindre les trois objectifs illustrés par les figures 8 à 10 : - L'énergie évolue sur chaque sous-période de manière conforme au plan de production, comme illustré par la figure 8, 5 - La puissance reste dans la plage autorisée par le plan de production, comme illustré par la figure 9, ces deux premiers objectifs étant atteints grâce à l'étape E20 décrite précédemment, puis - L'état de charge du dispositif de stockage cherche à atteindre 10 l'état de charge planifié par le plan d'état de charge, comme illustré par la figure 10, ce qui est plus particulièrement géré par l'étape E30 décrite précédemment. En remarque, l'étape E20 de traduction des contraintes en énergie et 15 puissance imposées par le plan de production pourrait se faire par un autre mécanisme que le calcul de puissances maximum et minimum à un instant donné. La figure 7 illustre le principe mis en oeuvre selon le mode de réalisation 20 de l'invention selon une approche complémentaire, à l'étape E40 de commande de la puissance. L'unité de gestion 4 cherche à déterminer une commande P de puissance au dispositif de stockage, à transmettre aux composants du système de production d'énergie, pour suivre au mieux une puissance cible du dispositif de stockage, dans des limites 25 imposées par les contraintes de production, définies par la production réelle et une puissance de production maximum et minimum représentant des tolérances en énergie et puissance. Dans cette approche, le système est donc piloté pour suivre un état de charge, dans la limite des contraintes de production et de leur tolérance, ce qui permet d'éviter les 30 dérives des solutions de l'état de la technique. Le procédé met donc en 3027170 17 oeuvre une régulation, selon toute approche méthode connue, pour atteindre l'état de charge cible calculé. Selon un mode de réalisation représenté par la figure 7, l'étape E40 5 consiste alors en l'application instantanée des consignes de pilotage établies aux étapes précédentes : en fonction de la production réelle Pmin et Pmax du système de production d'énergie 1 hybride et de la puissance Pcible du dispositif de stockage 3, et en fonction de la puissance du dispositif de production d'énergie intermittente 2, l'unité de gestion 4 10 transmet la commande de puissance du dispositif de stockage 3 de sorte à être le plus proche de la puissance Pcible tout en respectant les limites globales Pmin et Pmax du système de production d'énergie 1 hybride 1. Une régulation primaire en fréquence est possible de manière optionnelle.

15 Selon une variante de réalisation, une alarme peut être automatiquement déclenchée lorsque l'état de charge s'éloigne au-delà d'un seuil prédéfini du plan d'état de charge. Un paramètre seuil, représentant une tolérance de l'état de charge, est donc défini. Lorsque l'unité de gestion 4 détecte une dérive au-delà de cette tolérance, une alarme est automatiquement 20 déclenchée. Les figures 11 a à 11 c illustrent les avantages apportés par la solution par une simulation dans trois scénarios différents.

25 Dans chaque scénario, une production photovoltaïque est simulée par une production en forme de créneaux, et le procédé selon le mode de réalisation de l'invention décrit précédemment est mis en oeuvre. Cette mise en oeuvre forme la première solution observée, qui est comparée avec quatre solutions alternatives (numérotées de 2 à 5) de gestion de la 30 production d'énergie.

3027170 18 La seconde solution cherche à atteindre le plan de production sans aucune flexibilité. La troisième solution suit le plan de production avec une variation de 5 puissance autorisée de ±10%. La quatrième solution suit le plan de production avec une variation d'énergie autorisée de ±2,5%. La cinquième solution suit le plan de production avec une variation de puissance autorisée de ±10% et en fixant un plan d'état de charge.

10 Le premier scénario représente la situation idéale dans laquelle la production réelle est égale à celle estimée. Le second scénario représente une situation dans laquelle la production estimée était supérieure de 15% à la réalité, et le troisième scénario une production estimée inférieure de 15 15% à la réalité. Dans chaque scénario, quatre indicateurs de qualité sont mesurés : Le premier indicateur il mesure l'erreur obtenue sur l'énergie, par rapport au plan de production ; 20 Le second indicateur i2 mesure l'erreur sur l'état de charge du dispositif de stockage, par rapport au plan d'état de charge ; Le troisième indicateur i3 calcule un cumul des pertes énergétiques ; Le quatrième indicateur i4 mesure l'écart entre l'état de charge 25 maximal utilisé et l'état de charge minimal, ce qui représente le dimensionnement nécessaire du dispositif de stockage. Les figures montrent les résultats importants suivants : 3027170 19 - les troisième et cinquième solutions ne respectent pas l'énergie définie par le plan de production et ne sont donc pas acceptables ; - parmi les solutions restantes, la première solution permet le 5 meilleur suivi de l'état de charge planifié pour le dispositif de stockage (voir indicateur i2), dans les trois scénarios, tout en donnant des résultats très satisfaisants au niveau des autres indicateurs. Cela illustre bien la performance du procédé de gestion selon le mode de réalisation de l'invention. 10 15

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) comprenant au moins un dispositif de production d'énergie intermittente (2) et au moins un dispositif de stockage d'énergie (3), comprenant une première phase d'élaboration d'un plan de production déterminant une puissance et une énergie cibles en sortie (6) du système de production d'énergie (1) pour une période future et des valeurs de tolérance pour ces grandeurs, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape préalable d'élaboration d'un plan d'état de charge (E10) pour le dispositif de stockage d'énergie (3) sur la période future, puis en ce qu'il répète les étapes suivantes dans une seconde phase du procédé pour plusieurs instants de la période future : (E30) : calcul d'une puissance et/ou une énergie cible du dispositif de stockage (3) sur une prochaine sous-période pour suivre le plan d'état de charge du dispositif de stockage ; (E40) : calcul d'une commande de puissance, transmise par une unité de gestion (4), pour commander le fonctionnement du système de production d'énergie (1), de sorte que l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie (3) tende vers ladite puissance et/ou énergie cible, lui permettant de suivre l'état de charge du plan d'état de charge tout en respectant les contraintes imposées par le plan de production d'énergie.
2. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la seconde phase du procédé met de plus en oeuvre pour les plusieurs instants de la période future une étape de détermination d'un minimum et d'un maximum (E20) de la 3027170 21 production autorisée par le système de production d'énergie auxdits instants, pour éviter une dérive hors de la tolérance en énergie et puissance imposée par le plan de production. 5
3. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de détermination d'un minimum et d'un maximum (E20) de la production autorisée par le système de production d'énergie comprend le calcul d'une puissance maximum 10 (Pmax) et d'une puissance minimum (Pmin) à partir de la production réelle auxdits instants du système de production d'énergie et de données du plan de production.
4. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de 15 production d'énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le calcul d'une puissance maximum (Pmax) et d'une puissance minimum (Pmin) comprend deux formules différentes selon que la production réelle est au-dessus de celle prévue par le plan de production ou en-dessous. 20
5. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il découpe la période future en n sous-périodes délimitées par des instants ti (i variant de 0 à n), et 25 en ce que la seconde phase du procédé met en oeuvre la répétition des étapes suivantes selon des intervalles de temps dt : (E20) - détermination d'un minimum et d'un maximum de la production autorisée par le système de production d'énergie (1) ; (E30) - calcul d'une puissance cible du dispositif de 30 stockage (3) pour suivre le plan d'état de charge ; 3027170 22 (E40) - calcul d'une commande de puissance pour tendre vers la puissance cible dans les limites imposées par lesdits maximum et minimum. 5
6. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de détermination d'un minimum et d'un maximum (E20) de la production autorisée comprend les calculs suivants : 10 Si la production d'énergie réelle Er(t) à l'instant t considéré est inférieure à l'énergie Eplan(t) prévue par le plan de production alors : Pmax = Pplan + OP et Pmin(t) = [ Er(t) - ( Eplan(ti+i) - DE)] / (ti+1- t) 15 Si la production d'énergie réelle Er(t) à l'instant t considéré est supérieure à l'énergie Eplan(t) prévue par le plan de production alors : Pmax(t) = [ Er(t) - ( Eplan(ti+i) + DE)] / (t;+1- t) Pmin = Pplan - OP 20 Où Pmax et Pmin représentent respectivement une puissance maximum et minimum autorisée pour le système de production d'énergie (1), OP représente la variation de puissance autorisée par le plan de 25 production, DE représente la variation d'énergie autorisée par le plan de production, Eplan(ti+i) représente l'énergie définie par le plan de production à la fin de la sous-période dans laquelle les calculs sont effectués à 30 l'instant t. 3027170 23
7. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul à l'instant t d'une puissance Pcible (ti,i) et/ou une énergie cible (E30) du 5 dispositif de stockage (3) sur une prochaine sous-période comprend le calcul suivant : Pcible (ti+1) = (SOC(ti,i) - SOC(t)) * Capa / (ti+1 - t) Où SOC(ti,i) est l'état de charge défini par le plan d'état de charge à la fin ti+1 de la sous-période dans laquelle les calculs sont 10 effectués à l'instant t celle définie par le plan d'état de charge, SOC(t) est l'état de charge réel du dispositif de stockage (3) à l'instant t, et Capa représentant la capacité du dispositif de stockage (3). 15
8. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon la revendication 3 et l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape intermédiaire (E25) consistant en une vérification à un instant ti que les puissances autorisées minimum (Pmin) et maximum (Pmax) 20 définies permettent d'atteindre l'énergie cible Eplan(ti,i) fixée par le plan de production à la fin d'une sous-période à l'instant ti±i.
9. Procédé de gestion de la production d'énergie d'un système de production d'énergie (1) selon l'une des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de comparaison de l'état de charge du dispositif de stockage d'énergie (3) avec la valeur d'état de charge définie par le plan d'état de charge et une étape de déclenchement d'une alarme si la différence dépasse un seuil prédéfini. 30 3027170 24
10. Unité de gestion (4) d'un système de production d'énergie (1), caractérisée en ce qu'elle comprend des composants matériel et logiciel, et un dispositif de communication apte à communiquer avec un dispositif de production d'énergie intermittente (2) et un 5 dispositif de stockage d'énergie (3) du système de production d'énergie (1), et en ce qu'elle met en oeuvre un procédé de gestion de la production d'énergie du système de production d'énergie (1) selon l'une des revendications précédentes. 10
11.Support d'enregistrement de données lisible par un calculateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 15
12.Système de production d'énergie (1) comprenant au moins un dispositif de production d'énergie intermittente (2) et au moins un dispositif de stockage d'énergie (3), caractérisé en ce qu'il comprend une unité de gestion (4) qui met en oeuvre un procédé de gestion de sa production d'énergie selon l'une des revendications 1 20 à 9. 25