FR3060890B1 - Transmission d'energie electrique entre entites usageres d'un reseau de distribution - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne la livraison d'une quantité d'énergie électrique entre une entité productrice d'énergie et une entité consommatrice d'énergie. La quantité d'énergie est livrée via un réseau de distribution d'électricité sous la forme d'au moins un flux temporel de puissance électrique, à un niveau constant au moins sur une partie principale du flux. En particulier, le flux comporte en outre, pour une identification de la livraison via le réseau, une partie complémentaire incluant des données d'identification de la livraison, partie complémentaire dans laquelle la puissance électrique est modulée en amplitude, la partie complémentaire présentant ainsi des durées (T0) pendant lesquelles la puissance électrique est inférieure audit niveau constant de la partie principale du flux.

Description

Transmission d’énergie électrique entre entités usagères d’un réseau de distribution
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la gestion de routage d’énergie dans un réseau de distribution électrique.
Le réseau de distribution électrique actuellement, qu’il soit au sein d’un quartier ou à l’intérieur d’un bâtiment, transmet de l’énergie alternative (AC) dont la provenance et la destination n’est pas parfaitement traçable aujourd’hui.
Il n’est donc pas possible de certifier qu’un client qui achète de l’énergie « verte » (issue de la filière photovoltaïque, éolienne, ou autre énergie renouvelable), à un instant T, consomme réellement cette énergie.
Par ailleurs, la réglementation thermique de 2020, en France, impose dans l’habitat neuf de disposer d’un outil de production d’énergie local ainsi que d’un moyen de stockage, tous deux utilisant l’énergie électrique continue (DC), pour pouvoir tendre vers une maison autonome en énergie.
De plus, les usages électriques d’hier, à l’heure de la transformation digitale, renferment aujourd’hui des composants électroniques qui nécessitent de transformer l’énergie alternative en énergie continue pour fonctionner. Il s’agit ainsi de transformateurs largement répandus pour l’alimentation des appareils d’éclairage à diodes électroluminescentes (LED), des appareils tels que les ordinateurs, les recharges de batteries de terminaux (de téléphonie, de tablettes, etc.), et plus généralement de tous les produits bruns, et de plus en plus de produits blancs. L’architecture électrique de production, de distribution et d’utilisation de l’énergie dans l’habitat doit en outre prendre en compte les pertes multiples de conversion d’énergie, être capable de fournir aussi bien de l’alimentation en courant alternatif pour les équipements existants, qu’en courant continu pour les équipements nouveaux ou permettant de Γutiliser directement, de prévoir sa sécurisation en énergie en fonction de ses priorités, ses caractéristiques, de la disponibilité et la traçabilité de l’énergie à moindre coût.
Par ailleurs, en France, l’Ordonnance N° 2016-1019 du 27 juillet 2016 relative à l’autoconsommation collective partagée d’électricité devrait nécessiter de mettre en place des outils tels que, à titre d’exemple, une plateforme d’échange de l’énergie à la maille d’un quartier et/ou d’un poste basse tension (BT) et/ou d’un départ électrique d’un poste BT.
Aujourd’hui, il existe bien sur le marché des offres d’achat d’énergie « verte » (issue de filières d’énergies renouvelables). Toutefois, le courant consommé à un instant donné ne donne aucune information sur son origine. On connaît toutefois la technologie « blockchain » appliquée à l’énergie pour valider le fait qu’un producteur fournit à un consommateur de l’énergie renouvelable par contrat. Toutefois, il manque un « étiquetage » formel du courant au moment de son utilisation qui pourrait garantir une adéquation entre le courant produit en un lieu et le courant consommé dans un autre. Par ailleurs, un tel moyen ne pourrait pas être implémenté typiquement dans le cas de la livraison d’un courant alternatif avec une transmission de données classique associée.
Ainsi, un besoin apparaît pour un outil capable de recenser les transactions entre producteurs et consommateurs, et en particulier capable de tracer une quantité d’énergie électrique reçue d’une entité productrice et destinée à une entité consommatrice.
La présente invention vient améliorer cette situation.
Elle propose à cet effet un procédé de livraison d’une quantité d’énergie électrique entre une entité productrice d’énergie et une entité consommatrice d’énergie, ladite quantité d’énergie étant livrée via un réseau de distribution d’électricité sous la forme d’au moins un flux temporel de puissance électrique, à un niveau constant au moins sur une partie principale du flux.
En particulier, le flux comporte en outre, pour une identification de la livraison via le réseau, une partie complémentaire incluant des données d’identification de la livraison, partie complémentaire dans laquelle la puissance électrique est modulée en amplitude, la partie complémentaire présentant ainsi des durées pendant lesquelles la puissance électrique est inférieure audit niveau constant de la partie principale du flux.
Le terme de « modulation de puissance électrique » est à considérer au sens général et peut englober aussi bien une modulation directe de puissance, mais aussi possiblement une modulation de tension (dont l’effet, en courant continu DC, peut revenir à moduler la puissance).
Par ailleurs, on entend ci-dessus par les termes « via un réseau de distribution électrique » notamment l’emprunt d’un sous-réseau local du réseau général de distribution électrique, tel que par exemple le réseau basse tension typiquement.
Ainsi, dans une réalisation, la quantité d’énergie étant livrée en courant continu, ladite partie complémentaire du flux comporte des durées pendant lesquelles une tension électrique du flux est nulle, la modulation étant appliquée à la tension pour coder les données d’identification de la livraison sur deux valeurs binaires correspondant à une tension nulle et une tension maximum, ladite tension maximum correspondant audit niveau constant de puissance de ladite partie principale du flux.
Dans une réalisation particulière, la livraison d’énergie est effectuée par transmission d’une pluralité de paquets successifs de flux temporels comportant chacun une partie principale de flux et une partie complémentaire incluant des données d’identification de la livraison, la partie complémentaire de flux de chaque paquet précédant la partie principale du flux. On comprendra en outre que la mise en œuvre de l’invention peut se manifester au cas de la livraison d’un unique paquet comportant donc un seul flux, si ce seul paquet suffit à fournir la quantité d’énergie électrique requise.
Dans le cas d’une livraison de plusieurs paquets, ces paquets peuvent être espacés temporellement par une durée choisie, de synchronisation du réseau de distribution, pendant laquelle la puissance est nulle. Cette durée de synchronisation peut permettre à des entités recevant les paquets de commencer à lire l’en-tête des paquets (la partie complémentaire précitée) pour en extraire les données qui y sont codées.
Les données d’identification peuvent comporter par exemple au moins : - un identifiant relatif à l’entité productrice, - un identifiant relatif à l’entité consommatrice, - une quantité d’énergie à livrer.
Les données d’identification peuvent comporter en outre : - un type d’énergie électrique produite au moins selon les filières de production d’énergie renouvelable, ou selon d’autres filières.
On peut prévoir en outre une horodate parmi ces données pour estampiller temporellement la livraison du flux, ou simplement la réception de ces données peut être assurée par un dispositif informatique qui applique alors cette horodate en sus de ces données reçues pour une certification de date de livraison.
Les données d’identification peuvent comporter en outre dans chaque paquet courant : - un nombre total de paquets pour livrer complètement ladite quantité d’énergie, et - un numéro de paquet courant parmi le nombre total de paquets.
Cette réalisation permet ainsi d’identifier les paquets relatifs à la même livraison et leur ordre pour attendre à la réception d’éventuels paquets complémentaires.
Le procédé peut alors comporter les étapes mises en œuvre par un dispositif informatique relié à l’entité productrice : - après une transaction avec l’entité consommatrice pour une quantité d’énergie à livrer, récupérer au moins un identifiant relatif à l’entité consommatrice, - convertir au moins des données : - d’identifiant relatif à l’entité consommatrice, - de la quantité d’énergie à livrer, et - d’identifiant relatif à l’entité productrice, en une modulation binaire de la puissance à délivrer dans la partie complémentaire du flux, et - déclencher la transmission du flux avec ladite partie complémentaire ainsi modulée, via le réseau de distribution.
On peut avantageusement utiliser un routeur d’énergie électrique pour transmettre le flux avec ladite partie complémentaire à destination de l’entité consommatrice.
Il peut s’agir d’un routeur « intelligent » du type décrit dans le document WO-2014/147437.
Le dispositif informatique précité peut être intégré dans le routeur, ou encore directement connecté au compteur d’énergie, de l’entité productrice.
Le procédé peut aussi comporter au moins les étapes mises en œuvre par l’entité consommatrice : - sur réception de la partie complémentaire du flux, mettre en œuvre un dispositif informatique pour * lire les données d’identification dans la partie complémentaire du flux, * comparer l’identifiant relatif à l’entité consommatrice donné dans la partie complémentaire à un identifiant stocké en mémoire de l’entité consommatrice, * ignorer le flux reçu dans le cas d’une incohérence entre les identifiants respectifs de la partie complémentaire et de la mémoire de l’entité consommatrice, et en cas d’une cohérence entre lesdits identifiants respectifs de la partie complémentaire et de la mémoire de l’entité consommatrice : - stocker les données d’identification reçues dans une mémoire, et - accumuler dans un onduleur, en vue de sa consommation, l’énergie du flux reçu en totalité comprenant la partie complémentaire et la partie principale.
Dans une réalisation, le procédé peut comporter aussi au moins une étape ultérieure mise en œuvre par l’entité consommatrice : - à la fin de la réception du flux issu de l’entité productrice, mettre en œuvre le dispositif informatique de l’entité consommatrice pour contrôler une conformité entre une quantité d’énergie accumulée dans l’onduleur et la quantité d’énergie à livrer, indiquée dans les données de la partie complémentaire du flux.
La présente invention vise aussi un système pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, comprenant une entité productrice d’énergie électrique et une entité consommatrice d’énergie électrique, et comportant en outre au moins : - un premier dispositif informatique pour appliquer une modulation à la partie complémentaire du flux codant les données d’identification de livraison, et - un deuxième dispositif informatique pour vérifier les données d’identification de livraison dans ladite partie complémentaire du flux et stocker lesdites données en mémoire.
La présente invention vise aussi isolément le premier dispositif d’un tel système, étant alors configuré pour appliquer une modulation à la partie complémentaire du flux codant les données d’identification de livraison.
La présente invention vise aussi isolément le deuxième dispositif d’un tel système, étant alors configuré pour vérifier les données d’identification de livraison dans ladite partie complémentaire du flux et stocker lesdites données en mémoire.
La présente invention vise aussi un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, lorsque ce programme est exécuté par un processeur. La figure 2 décrite ci-après peut être un exemple d’ordinogramme d’un algorithme général d’un tel programme informatique.
Ainsi, l’invention permet de disposer d’une nouvelle architecture de distribution en courant continu, capable d’acheminer et de tracer la provenance de paquets d’énergie par la mise en œuvre d’un protocole simple de transmission de données et ne nécessitant pas de moyens supplémentaires autres qu’un simple outil informatique. Plus particulièrement, cet outil informatique est judicieusement programmé à l’aide d’un programme informatique pour appliquer la modulation précitée et incorporer ainsi les données de la provenance de cette énergie, directement dans le flux d’énergie fournie à l’entité consommatrice. L’invention trouve alors une application avantageuse mais non limitative dans le cadre par exemple d’une fourniture d’énergie à la demande en pair à pair, avec une possibilité de tracer la provenance de cette énergie. Ainsi, à tout instant, un producteur local peut fournir de l’énergie à un consommateur désireux de consommer localement et cet outil lui permet de tracer cet échange.
Dans une telle application, l’invention propose ainsi de reconsidérer à la fois la notion de distribution d’énergie, de marquage de la provenance du courant pour sa traçabilité, et celle du routage de ces flux énergétiques au sein d’un quartier, d’un poste basse tension ou d’une artère, pour faciliter les échanges pairs à pairs entre entités productrices d’énergie, d’une part, et entités consommatrices, d’autre part, à un instant donné, à coût attractif, afin de répondre notamment au projet précité d’ordonnance ministérielle concernant « Γ autoconsommation collective partagée ». D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation de l’invention, et à l’examen des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma général d’un système pour la mise en œuvre de l’invention, - la figure 2 illustre les étapes générales d’un procédé au sens de l’invention, - la figure 3 illustre un premier dispositif au sens de l'invention et les paquets successifs mis en forme par un tel premier dispositif, en vue d'une transmission via le réseau de distribution électrique, à partir d'une entité productrice, - la figure 4 illustre un deuxième dispositif au sens de l'invention et le traitement des paquets reçus par un tel deuxième dispositif, en vue d'un stockage de l'énergie reçue dans un onduleur d'une entité consommatrice, et - la figure 5 illustre des paquets successifs transmis via le réseau de distribution électrique, dans une forme de réalisation particulière.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle une entité productrice EPI produit une énergie électrique, ici par effet photovoltaïque PV selon une production d'énergie renouvelable. Le surplus de production de cette entité EPI (par rapport à une consommation locale) peut être stocké dans un onduleur OND en vue d'un transfert ultérieur de cette énergie en surplus vers une entité consommatrice EC1 (par exemple une recharge d'un véhicule électrique chez un tiers) et/ou EC2 (par exemple pour les besoins de consommation électrique d'un autre tiers). De même, une autre entité productrice EP2 de produire une énergie électrique, d'origine éolienne EL, et le surplus de production peut être stocké dans un onduleur OND de cette autre entité productrice EP2, en vue d'approvisionner éventuellement d'autres tiers consommateurs EC1, EC2.
Ainsi, on comprend, dans ces échanges et transferts d'énergie transitant via le réseau de distribution électrique RES, qu'il convient d'organiser ces échanges et de les structurer pour préserver le réseau de distribution électrique. Pour organiser ces échanges, on peut prévoir une plateforme de transaction PP, via laquelle les différentes entités consommatrices EC1, EC2, peuvent solliciter des quantités d'énergie données, avec par exemple un souhait quant à la nature de la production de ces quantités d'énergie (énergies renouvelables ou autres, par exemple ; ou encore : énergie issue d’une production locale voisine ou non, par exemple). Par exemple la plateforme PF peut être connectée par courants porteurs en ligne ou par un autre moyen (tel qu’une communication Internet via un réseau cellulaire ou le réseau commuté) à des dispositifs informatiques DIS auprès de chaque entité EPI, EP2, EC1, EC2, pour organiser chaque transaction et en particulier : - recevoir une demande d’une entité consommatrice (via son dispositif informatique DIS) d'une quantité d'énergie souhaitée, - solliciter une entité productrice (via son dispositif informatique DIS) pour déterminer un éventuel surplus de production qu’est prête à libérer cette entité productrice, et - le cas échéant, émettre à destination de cette entité productrice l'ordre de libérer la quantité d'énergie sollicitée pour qu'elle soit transférée à l'entité consommatrice qui la demande.
Une fois que la quantité d'énergie est délivrée par l'entité productrice, elle est transférée via le réseau, à l'aide de routeurs ROU respectifs de l'entité productrice et de l'entité consommatrice qui définissent des entrées du réseau RES. H peut s'agir typiquement de routeurs tels que décrits dans le document WO-2014/147437.
Ci-après, on décrit en particulier ici les dispositions mises en œuvre pour structurer les échanges d'énergie électrique via le réseau de distribution électrique, on prévoit une mise en œuvre particulière décrite maintenant ci-après.
En référence maintenant la figure 2, à l'issue d'une première étape SI de transaction organisée par la plateforme PF entre une entité productrice EP et une entité consommatrice EC, l'entité productrice EP (ou plus précisément son dispositif informatique DIS) récupère à l'étape S2 des données liées à la transaction et correspondant typiquement à : - un identifiant de l'entité productrice EP, - un identifiant de l'entité consommatrice EC sollicitant la quantité d'énergie (qui peut être reçu de la plateforme PF par exemple), - la quantité d'énergie demandée, - le type de production d'énergie (renouvelable ou non), - et/ou autres.
Le dispositif informatique DIS de l'entité productrice EP élabore alors un code correspondant à ces données, en vue d’appliquer ce code sous la forme d’une modulation du flux temporel de puissance comme décrit ci-après.
En effet, à l'étape S3, l'entité productrice délivre la quantité d'énergie demandée sous la forme d’un flux temporel de puissance électrique (qui peut correspondre plus précisément à une succession de paquets Pl, P2 comme on le verra plus loin en référence aux figures 3 à 5), avec, dans ce flux, une partie qui est modulée en amplitude en fonction du code correspondant aux données ci-avant. En référence à la figure 3 par exemple, le flux temporel du paquet Pl comporte bien une première partie dans laquelle, ici la tension v (en courant continu DC) pend des valeurs successives « 0 » ou « 1 », ce qui permet de coder en binaire les données précitées. Ensuite, le paquet Pl comporte une succession de valeurs de tension maximales (à « 1 ») qui correspondent à la quantité d’énergie demandée (ou à une partie seulement de l'énergie demandée si cette dernière est répartie sur plusieurs paquets successifs).
Ensuite, ce flux temporel, éventuellement sous forme de paquets, est transmis via le réseau RES par le routeur ROU de l'entité productrice. Il transite, de routeur en routeur, dans le réseau selon un mode point à point dans l'exemple décrit, et plus particulièrement chaque routeur qui ne reconnaît pas l'identifiant de l'entité à laquelle il est associé (flèche KO en sortie du test S4) ignore ce flux et le transmet à un routeur voisin (étape S5). En revanche, le routeur ROU de l'entité consommatrice qui est déclarée dans les données encodées en début du flux reconnaît dans ces données l'identifiant de l'entité consommatrice à laquelle il est directement connecté (flèche OK en sortie du test S4). Ce routeur ROU transfert alors ce flux temporel vers l'onduleur auquel il est connecté (comme illustré sur la figure 1), en vue d'un stockage d’énergie dans l'onduleur à l'étape S7 et parallèlement le dispositif informatique DIS connecté à ce routeur ROU stocke en mémoire les données présentées dans ce flux à l'étape S6. A titre d’exemple de mise en œuvre, le dispositif informatique DIS de l'entité consommatrice peut vérifier (étape S8), à la fin de la réception de tout le flux ou de tous les paquets du flux que la quantité d'énergie reçue et stockée dans l’onduleur correspond bien à la quantité d'énergie annoncée dans les données codées dans le flux et, le cas échéant, envoyer à l'étape S9 un message à la plateforme, de conformité de la livraison d'énergie par rapport à la transaction précédemment initiée. Dans ce cas, le procédé peut se poursuivre par l'organisation par la plateforme d'une facturation de l'entité productrice à destination de l'entité consommatrice. Par exemple, si la quantité d'énergie livrée est inférieure à celle prévue dans la transaction, le dispositif informatique DIS de l'entité consommatrice peut être programmé pour transmettre à la plateforme PF la quantité d'énergie effectivement reçue de l'entité productrice, à des fins d’une facturation inférieure à celle prévue. On comprendra ainsi que le procédé ainsi mis en œuvre, essentiellement par des programmes informatiques installés auprès des dispositifs DIS, garantit une facturation respectant scrupuleusement les quantités d'énergie effectivement échangées entre tiers. A ce titre, un tel procédé peut définir une norme de communication d'énergie entre tiers, notamment dans le cadre de « Γautoconsommation collective partagée ».
On décrit maintenant en référence aux figures 3 à 5 un exemple de forme de flux temporel correspondant à l'énergie électrique fournie à une entité consommatrice et incluant en particulier (comme une estampille) des données d'identification de cette énergie (quant à l'entité productrice, l'entité consommatrice, le type de production, etc.).
Dans l'exemple de la figure 3, les données qui peuvent être codées dans le flux sont : - un identifiant d'entité productrice EP, - un identifiant d'entité consommatrice EC (récupéré de la plateforme PF par exemple), - un type de production d'énergie TE (renouvelable (codé à « 1 ») ou non («0 »), par exemple), - un nombre de paquets consécutifs NP permettant de transmettre toute la quantité d'énergie demandée, et - un numéro de paquet courant NUM, parmi ces paquets consécutifs (par exemple le cinquième paquet sur treize paquets en tout).
Toutes ces données sont codées dans une première partie PC du flux, appelée « partie complémentaire » ci-avant. Une partie suivante PP du flux, appelée « partie principale » ci-avant, possède des bits à « 1 » pour transmettre le plus d’énergie possible. Enfin, on peut prévoir aussi en fin de paquet quelques bits de vérification CRC (comme pour des vérifications de trames en communication ETHERNET ou autre).
Dans l’exemple représenté sur la figure 3, deux paquets successifs PI, P2 sont transmis. Sur la partie droite de la figure 3, les débuts des paquets sont identiques et déclarent les identifiants des entités et le nombre total de paquets. Par contre, l’indice de paquet (ou « numéro de paquet courant » précité) change entre PI et P2. Ensuite, on observe une succession de « 1 » participant à la livraison d’énergie. On observe en revanche en fin de paquet P2 une succession de « 0 » qui caractérise ainsi que toute la quantité d’énergie sollicitée a été fournie dans les « 1 » précédents et que seuls des « 0 » peuvent maintenant être utilisés pour finir le paquet P2.
En pratique, dans le mode de réalisation illustré où les énergies proviennent du photovoltaïque ou de l'éolien, le courant est continu (mode DC) et la tension est à basse tension, par exemple 48 volts ou plus, comme détaillé plus loin. Dans cet exemple de réalisation, plutôt que moduler la puissance délivrée dans le flux temporel, on peut moduler la tension (simplement à l'aide d'une fonction d'interrupteur) en appliquant les valeurs binaires « 0 » ou « 1 » correspondant à des niveaux respectifs de tension nulle, ou maximale à 48 V par exemple.
On prévoit à cet effet que le dispositif informatique DIS associé à l'entité productrice EP opère cette modulation pour coder en binaires ces données dans la tension v, pour délivrer une puissance correspondante, ainsi modulée et partant dans le réseau via le routeur ROU de l’entité productrice. A cet effet le dispositif informatique DIS comporte une interface de communication COM avec le routeur ROU, ainsi qu’un processeur pour appliquer le codage et une mémoire MEM stockant des instructions d'un programme informatique au sens de l'invention. Le processeur, en coopérant avec la mémoire MEM, exécute ces instructions afin d'appliquer le codage précité.
Par ailleurs, du dispositif DIS applique une durée de synchronisation Ts (propre au réseau) entre les paquets successifs PI, P2.
Plus particulièrement, une entité de contrôle du réseau peut définir une instanciation des paquets transmis par chaque entité productrice (comme un « scheduler » dans le domaine des télécommunications). Il peut s'agir par exemple de la plateforme PF qui définit, après chaque transaction, les instants de départ de chaque paquet d'énergie demandée via le réseau. Ainsi par exemple, la plateforme peut définir la durée de la synchronisation Ts entre deux paquets P1,P2 qu’envoie l’entité EP. Bien entendu, chaque dispositif DIS se réfère à une même horloge du réseau pour transmettre ses paquets. Alternativement, pour des branches basses tensions locales du réseau (en aval d’un poste transformateur ΗΤ/ΒΤ) auxquelles peu d’entités productrices sont connectées, il peut être programmé simplement des moments de transmission de paquets pour chaque entité productrice (par exemple à des heures assignées à chaque entité et fixes dans une journée).
On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire les opérations que mène un dispositif informatique DIS d'une entité consommatrice à la réception de la succession de ces paquets Pl, P2. De la même manière, un tel dispositif informatique DIS comporte une interface de communication COM avec le réseau (via le routeur ROU de son entité). Cette interface de communication COM coopère avec un processeur PROC qui peut lire les instructions d'un programme informatique au sens de l’invention, stockées dans une mémoire MEM du dispositif. Ainsi, ce dispositif DIS peut mettre en œuvre l'étape S4 de lecture des données en en-tête des paquets, ignorer ces paquets et simplement les transmettre à un routeur suivant s’ils ne sont pas destinés à l'entité EC à laquelle il est associé (étape S5), ou sinon stocker les données en en-tête des paquets (étape S 6) dans une mémoire qui peut être la même que la mémoire MEM précitée (ou encore une mémoire différente), puis commander le routeur pour qu’il bascule l'énergie reçue dans les paquets vers l'onduleur OND de l'entité consommatrice EC (étape S7).
On décrit plus précisément, maintenant en référence à la figure 5, la forme que peut avoir la modulation en en-tête des paquets pour le codage binaire des données. On peut observer des valeurs binaires successives à « 0 » ou à « 1 » (tension maximale). La durée TO pendant laquelle la valeur de tension est à « 0 » pour un bit est préférentiellement de l'ordre d'une à quelques millisecondes. Ainsi, ces durées TO sont donc aussi courtes que possible afin de réduire autant que possible les durées pendant lesquelles aucune énergie n'est transmise. En revanche, les durées Tl pendant lesquelles la tension est maximale peuvent être supérieures à l'ordre des millisecondes (et ainsi T1>TO) pour transmettre autant d'énergie que possible dans un paquet.
On décrit ci-après des détails et perspectives possibles de mise en œuvre de l’invention. A titre d’exemple, il est possible de s’appuyer sur une pluralité de routeurs ROU de flux énergétique (du type décrit dans WO2014147437), situés dans les locaux tertiaires et/ou d’habitations et/ou une borne de recharge de véhicule et/ou au sein d’un poste HTA/BT (pour « haute tension/basse tension), disposant chacun, à minima d’un ou plusieurs réseaux de distribution d’énergie en courant continu DC (d’un niveau de tension adapté en fonction des topologies et des usages). Ces routeurs de flux énergétique peuvent alors assumer le même rôle d’aiguillage qu’un routeur dans les réseaux de transmission de données en assurant et en traçant la transmission des paquets d’énergie d’un point A vers un point B.
Une telle architecture permet une mise en œuvre de la transmission d’énergie électrique par paquets, tels des trames successives de données.
Ces routeurs énergétiques ROU peuvent intégrer directement les dispositifs informatiques précités DIS, de sorte qu’ils ROU disposent d’une intelligence artificielle qui peut se caractériser par un système multi-agents (SMA). Un agent SMA est alors une entité au moins partiellement autonome comportant : • l'intelligence artificielle pour les aspects de prise de décision de l'agent SMA, • l'intelligence artificielle répartie pour la distribution des paquets et l'exécution de consignes dans les données des paquets, • l'intelligence artificielle garantissant un traitement standard des paquets d’un agent SMA à l’autre, • l'intelligence artificielle pour la connaissance des objets électriques, de leurs besoins énergétiques, de leurs cycles d’utilisation, • l'intelligence artificielle pour la prévision en fonction du temps, de la météo et des aléas, qui réactualisent les nouvelles prévisions de besoins d’énergie, de potentiel de production, de niveau des dispositifs de stockage, • l'intelligence artificielle pour la gestion des besoins et des ressources, qui en fonction des demandes des agents SMA environnant, peut communiquer avec la plateforme pour acheter ou vendre de l’énergie, de stocker ou non de l’énergie, de consommer ou non en direct l’énergie par les équipements électriques de l’entité à laquelle cet agent SMA est connecté.
La plateforme PF, elle-même, dispose d’une intelligence artificielle qui permet, sur sollicitation, de rechercher et prévoir, les quantités d’énergie à acheter ou à vendre sur une grille au meilleur prix en fonction des types d’énergies et des moments de la journée. La plateforme PF se présente donc comme un agent de transaction qui met en relation l’équipement électrique désireux de consommer et la source d’énergie, et comptabilise les échanges d’énergie pour un agent de facturation d’unités d’énergie appelées ci-après « WattCoins ». Un agent d’analyse des prévisions et du réalisé peut être prévu en connexion à la plateforme pour enrichir les prévisions et les connaissances auprès des agents SMA.
On peut prévoir ainsi des routeurs de flux énergétique disposés dans un éco-quartier comportant un poste de transformation électrique HTA/BT en DC, une plateforme de services locale pour gérer les échanges d’énergie pair à pair, des moyens de stockage d’énergie électrique (onduleurs ou autres) et des moyens de production (photovoltaïque, éolienne, ou autres). Chaque habitat de ce quartier peut (et devra à terme) disposer d’un outil de production d’énergie local et de stockage électrique. Ainsi, un routeur intelligent disposant d’un agent d’analyse et d’élaboration de paquets d’énergie DC, au sein des habitations, de bornes de recharge et d’un poste HTA/BT permet de transformer l’énergie électrique AC et/ou DC en paquets d’énergie DC, à transmettre vers un consommateur ou à réceptionner ces paquets en provenance d’un producteur afin de les transformer en énergie électrique AC et/ou DC. Un avantage de cette mise en œuvre est qu’elle permet de développer de nouveaux services tels que l’énergie à la demande, l’énergie verte, la provenance, etc.
En effet, la transmission d’énergie peut s’effectuer en continu (AC et/ou DC), dans laquelle on applique une modulation en amplitude pour coder en binaire les données à transmettre. En courant continu DC, on peut générer un signal carré comme représenté sur les figures 3 à 5 (ou de tout autre forme bien entendu), mais à une fréquence d’échantillonnage élevée (période de l’ordre de la milliseconde) qui s’apparente à du hachage d’énergie, pour un niveau de tension quelconque (basse tension à 48 V ou à des voltages comme 400 ou 1500 V).
Ainsi ce hachage permet d’introduire des données dans les flux distribués. Afin de parvenir à des échanges d’énergie entre un ou des producteurs et un ou des consommateurs, il est introduit typiquement des notions d’adressage, de traçabilité, d’étiquetage, de tarification (monnaie réelle ou virtuelle, coupon etc.), avec aussi des aspects d’horloge synchronisée à l’échelle d’un quartier (à titre d’exemple, une synchronisation avec l’horloge atomique dans un poste de transformation).
On peut prévoir une clé numérique de chiffrement pour élaborer un certificat numérique codé en en-tête des paquets prenant en compte, à titre d’exemple pour la France, un identifiant de point de livraison électrique de l’habitat, du tertiaire, de la borne de recharge du réseau de distribution. C’est la signature numérique du lieu de production ou de consommation. A titre d’exemple, il est automatiquement disponible dans les compteurs communicant de type LINKY® sous l’appellation PRM («Point Réseau Mesure»), lorsqu’un seul compteur est nécessaire pour compter la consommation et la production d’une installation électrique, si cette dernière ne constitue que le surplus d’énergie vendu non autoconsommé. A cet effet, un dispositif DIS assurant l’analyse et d’élaboration de paquets d’énergie DC est capable d’élaborer une trame d’alimentation, en fonction des négociations opérées pour une durée telle qu’une journée par la plateforme d’échange d’énergie dans le quartier (connectée ainsi à un agent intelligent jouant le rôle de « trader »). Le dispositif DIS peut coopérer avec un générateur de tension DC de grandeur v (qui à titre d’exemple peut être du 48, 400, 1500 V) en entrée, pour générer en sortie une trame de données classique type « Ethernet ou autre », mais particulièrement ici sous la forme d’une trame d’alimentation à destination d’un consommateur du quartier, disposant lui aussi d’un dispositif DIS de lecture.
Sur le réseau de distribution sont donc acheminés en permanence des paquets d’énergie de provenance et de destination multiples (qui s’apparente en ce sens à du courant continu). Chaque paquet d’énergie est séparé par une information de synchronisation de durée Ts. Chaque dispositif récepteur DIS, suite à la détection de cette synchronisation, lit l’entête du nouveau paquet qui transite, afin de déterminer s’il est ou non destinataire. S’il est destinataire, il peut piloter le stockage de l’énergie, et s’il ne l’est pas, il attend la synchronisation suivante.
Comme présenté sur les figures 3 à 5, la trame transmise comporte deux parties distinctes, l’entête (octets d’identification) et le corps (le paquet d’énergie lui-même). L’ensemble de la trame constituée est convertie en énergie. Les « 1 » logiques d’une durée Tl, correspondent au niveau de tension transmis (à titre d’exemple peut être du 48, 400, 1500 V) et les « 0 » logiques d’une durée T0, correspondent au zéro de tension : T0 étant inférieur ou égal à Tl.
Il n’est pas prévu spécifique de relation entre les durées T0, Tl d’un côté et la période de synchronisation Ts de l’autre. Les durées peuvent équivalentes ou différentes, voire ne pas correspondre du tout si l’information de synchronisation était par exemple une fréquence ou un puise avec une forme caractéristique en tension, en fréquence et en durée. A l’opposé, côté consommateur, l’agent d’analyse et d’élaboration de paquets d’énergie DC du dispositif DIS permet de déterminer si les paquets reçus proviennent bien du producteur avec lequel le consommateur a passé une offre d’achat via la plateforme, si les paquets d’énergie sont bien pour lui, combien de paquets il lui reste à recevoir, si l’énergie réceptionnée est d’origine renouvelable ou non, locale ou non (dite « verte » ou « rouge »). L’ensemble des trames d’énergie sont alors stockées dans un onduleur, une batterie, un ultra condensateur, un véhicule électrique, ou autre pour être convertie en énergie (et ce y compris les octets d’identification afin de compenser d’éventuelles pertes réseaux). Ensuite, il est possible de déstocker cette énergie pour les usages électriques concernés chez le consommateur. D’ailleurs, il n’est pas forcément nécessaire d’attendre d’avoir entièrement réceptionné tous les paquets d’énergie pour commencer à utiliser cette énergie. Il peut être judicieux comme dans le cas d’un streaming d’un fichier de données, d’utiliser l’onduleur OND comme une mémoire tampon, mémoire d’autant plus judicieuse si elle fait appel à une technologie du type « ultra condensateur » car les cycles de charge et de décharge sont plus rapides et potentiellement plus nombreux.
Pour effectuer ces échanges pairs à pairs d’énergie, la plateforme collaborative PF de mise en relation client/producteur collecte au niveau d’un quartier ou d’une branche (ou artère) basse tension du réseau les besoins et mises à dispositions d’énergie, les tarifs en vigueur et éventuellement la monnaie virtuelle d’échange « Wattcoins ».
En fonction des besoins d’énergie recensés, une demande d’énergie d’une entité consommatrice peut être adressée à la plateforme collaborative pour une quantité Q, pour et dans un temps donné T, avec le type d’énergie choisie. La plateforme sélectionne une liste de producteurs (dans le quartier ou à l’amont du poste HTA/BT) qui pour ce lapse de temps sont susceptibles de fournir cette quantité d’énergie, ainsi que les différents tarifs proposés. L’énergie peut provenir d’un seul ou de plusieurs producteurs en fonction de la quantité demandée, des différences de tarifications, du type d’énergie, et du nombre de « Wattcoins » que dispose le consommateur.
Une fois que le dispositif demandeur a validé la transaction avec la plateforme, les modalités de quantité, de délai, et de coût, et de type d’énergie, la plateforme met en relation directement les dispositifs du producteur et du consommateur, et si nécessaire du poste HTA/BT pour l’aiguillage, en leur transmettant à chacun les identifiants d’adresses respectives.
Le dispositif du consommateur peut effectuer sa demande vers le ou les producteurs sélectionnés de sa demande de quantité Q d’énergie renouvelable ou non, en fonction des tarifs et du délai demandé. Le dispositif du ou des producteurs génèrent des paquets d’énergie qui seront réceptionnés par le dispositif du consommateur.
Une fois le nombre de paquets d’énergie réceptionnés, à titre d’exemple, une trame d’échange entre consommateur et producteurs et/ou entre consommateur, plateforme d’échange et producteurs, peut être prévue à titre de notification pour payer le nombre de « Wattcoins » prévus, par l’intermédiaire d’un agent de facturation connecté à la plateforme par exemple (ou sous la forme d’un module informatique stocké dans chaque dispositif DIS). La vente permet d’obtenir des Wattcoins qui à leur tour permettent d’acheter de l’énergie, ou du temps d’usage électrique, ou de recharge d’un véhicule électrique dans le quartier.
Une telle réalisation permet les échanges tracés, pairs à pairs d’énergie, entre producteurs et consommateurs sur une même artère BT, dans une zone privative à la maille d’un quartier, d’un poste basse tension (BT) ou d’un départ BT, ou au sein d’un bâtiment, d’un habitat entre deux équipements, et garantit la provenance de la production du courant électrique (énergie verte ou non, local dans l’éco quartier, ou nationale, etc.).
Les routeurs de flux énergétique peuvent alors assumer le même rôle d’aiguillage qu’un routeur dans les réseaux de transmission de données en assurant et en traçant la transmission des paquets d’énergie d’un point A vers un point B, comme les communications dans un réseau de télécommunications.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de livraison d’une quantité d’énergie électrique entre une entité productrice d’énergie et une entité consommatrice d’énergie, ladite quantité d’énergie étant livrée via un réseau de distribution d’électricité sous la forme d’au moins un flux temporel de puissance électrique, à un niveau constant au moins sur une partie principale du flux, Caractérisé en ce que le flux comporte en outre, pour une identification de la livraison via le réseau, une partie complémentaire incluant des données d’identification de la livraison, partie complémentaire dans laquelle la puissance électrique est modulée en amplitude, la partie complémentaire présentant ainsi des durées pendant lesquelles la puissance électrique est inférieure audit niveau constant de la partie principale du flux.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la quantité d’énergie étant livrée en courant continu, ladite partie complémentaire du flux comporte des durées pendant lesquelles une tension électrique du flux est nulle, la modulation étant appliquée à la tension pour coder les données d’identification de la livraison sur deux valeurs binaires correspondant à une tension nulle et une tension maximum, ladite tension maximum correspondant audit niveau constant de puissance de ladite partie principale du flux.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la livraison d’énergie est effectuée par transmission d’une pluralité de paquets successifs de flux temporels comportant chacun une partie principale de flux et une partie complémentaire incluant des données d’identification de la livraison, la partie complémentaire de flux de chaque paquet précédant la partie principale du flux.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les paquets sont espacés temporellement par une durée choisie, de synchronisation du réseau de distribution.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données d’identification comportent au moins : - un identifiant relatif à l’entité productrice, - un identifiant relatif à l’entité consommatrice, - une quantité d’énergie à livrer.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les données d’identification comportent en outre : - un type d’énergie électrique produite au moins selon les filières de production d’énergie renouvelable, ou selon d’autres filières.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, prises en combinaison avec l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les données d’identification comportent en outre dans chaque paquet courant : - un nombre total de paquets pour livrer complètement ladite quantité d’énergie, et - un numéro de paquet courant parmi le nombre total de paquets.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes mises en œuvre par un dispositif informatique relié à l’entité productrice : - après une transaction avec l’entité consommatrice pour une quantité d’énergie à livrer, récupérer au moins un identifiant relatif à l’entité consommatrice, - convertir au moins des données : - d’identifiant relatif à l’entité consommatrice, - de la quantité d’énergie à livrer, et - d’identifiant relatif à l’entité productrice, en une modulation binaire de la puissance à délivrer dans la partie complémentaire du flux, et - déclencher la transmission du flux avec ladite partie complémentaire ainsi modulée, via le réseau de distribution.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’un routeur d’énergie électrique est mis en œuvre pour transmettre le flux avec ladite partie complémentaire à destination de l’entité consommatrice.
  10. 10. Procédé selon l’une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes mises en œuvre par l’entité consommatrice : - sur réception de la partie complémentaire du flux, mettre en œuvre un dispositif informatique pour * lire les données d’identification dans la partie complémentaire du flux, * comparer l’identifiant relatif à l’entité consommatrice donné dans la partie complémentaire à un identifiant stocké en mémoire de l’entité consommatrice, * ignorer le flux reçu dans le cas d’une incohérence entre les identifiants respectifs de la partie complémentaire et de la mémoire de l’entité consommatrice, et en cas d’une cohérence entre lesdits identifiants respectifs de la partie complémentaire et de la mémoire de l’entité consommatrice : - stocker les données d’identification reçues dans une mémoire, et - accumuler dans un onduleur, en vue de sa consommation, l’énergie du flux reçu en totalité comprenant la partie complémentaire et la partie principale.
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une étape ultérieure mise en œuvre par l’entité consommatrice : - à la fin de la réception du flux issu de l’entité productrice, mettre en œuvre le dispositif informatique de l’entité consommatrice pour contrôler une conformité entre une quantité d’énergie accumulée dans l’onduleur et la quantité d’énergie à livrer, indiquée dans les données de la partie complémentaire du flux.
  12. 12. Système pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une entité productrice d’énergie électrique et une entité consommatrice d’énergie électrique, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins : - un premier dispositif informatique pour appliquer une modulation à la partie complémentaire du flux codant les données d’identification de livraison, et - un deuxième dispositif informatique pour vérifier les données d’identification de livraison dans ladite partie complémentaire du flux et stocker lesdites données en mémoire.
  13. 13. Premier dispositif d’un système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’il est configuré pour appliquer une modulation à la partie complémentaire du flux codant les données d’identification de livraison.
  14. 14. Deuxième dispositif d’un système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’il est configuré pour vérifier les données d’identification de livraison dans ladite partie complémentaire du flux et stocker lesdites données en mémoire.
  15. 15. Programme informatique caractérisé en ce qu’il comporte des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 11, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
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