FR3104843A1 - Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production - Google Patents
Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production Download PDFInfo
- Publication number
- FR3104843A1 FR3104843A1 FR1914211A FR1914211A FR3104843A1 FR 3104843 A1 FR3104843 A1 FR 3104843A1 FR 1914211 A FR1914211 A FR 1914211A FR 1914211 A FR1914211 A FR 1914211A FR 3104843 A1 FR3104843 A1 FR 3104843A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- equipment
- micro
- priority
- production
- consumption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 101000993776 Homo sapiens Protein inturned Proteins 0.000 claims description 2
- 102100031753 Protein inturned Human genes 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 5
- 206010073261 Ovarian theca cell tumour Diseases 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 208000001644 thecoma Diseases 0.000 description 3
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 208000003443 Unconsciousness Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/004—Generation forecast, e.g. methods or systems for forecasting future energy generation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
L’invention vise à équilibrer une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau. Le micro-réseau est isolé d’un réseau principal de distribution d’électricité, et connecté à au moins une source de production par énergie renouvelable (EOL, PV), d’une part, et à des organes (CI1,…,n ; DM1,…,m) de coupure d’alimentation électriques d’équipements (EQ1,…,p) consommateurs d’énergie électrique dans le micro-réseau, d’autre part. On prévoit les étapes :- obtenir des données prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires et des équipements non-prioritaires du micro-réseau, - estimer une production d’énergie électrique par ladite source, et, de là, une quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau, ainsi qu’une consommation par lesdits équipements, à au moins un instant donné, - déterminer si la consommation estimée dépasse la quantité d’énergie disponible, estimée, et dans ce cas, piloter des organes de coupure associés à des équipements non-prioritaires pour couper l’alimentation desdits équipements non-prioritaires. Figure de l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine des micro-réseaux de distribution électrique (ou «microgrids» ci-après).
Un microgrid comporte typiquement:
- un ou plusieurs générateurs (installations de production d’électricité de sources renouvelables variables, mais possiblement aussi d’installations de production conventionnelles),
- éventuellement des installations de stockage d’énergie (type batteries et/ou autres),
- des charges, connectées électriquement à des équipements consommateurs, reliés au micro-réseau.
- un ou plusieurs générateurs (installations de production d’électricité de sources renouvelables variables, mais possiblement aussi d’installations de production conventionnelles),
- éventuellement des installations de stockage d’énergie (type batteries et/ou autres),
- des charges, connectées électriquement à des équipements consommateurs, reliés au micro-réseau.
Dans de nombreuses configurations, qui peuvent être souhaitées, le microgrid doit pouvoir se déconnecter du réseau principal pour «s’îloter» – c’est-à-dire fonctionner indépendamment du réseau principal de distribution d’électricité.
Dans une telle configuration où le microgrid est ainsi isolé (sans connexion possible à un réseau électrique principal), alors qu’il intègre des énergies renouvelables, il convient de garantir sa fiabilité en assurant un équilibre entre la production et la consommation d’énergie, tout en favorisant la production d’énergie renouvelable.
Habituellement, on a recours à des moyens thermiques pour produire un supplément d’électricité, comme par exemple l’usage d’un groupe électrogène pour une fourniture d’appoint (souvent présent pour alimenter les zones isolés en raison de sa simplicité d’utilisation et sa robustesse).
Par ailleurs, un excédent de production électrique peut être stocké dans des batteries par exemple, avec la possibilité ainsi de coupler un tel système de stockage d’énergie, flexible (batterie), avec des moyens de production de sources renouvelables. Ces moyens de production, par exemple à base de cellules solaires et/ou d’éoliennes et/ou autres, ont toutefois une capacité de production limitée parleur puissance et intermittente par les fluctuations liées aux conditions climatiques (ensoleillement, vent, pluie, alternance jour/nuit, etc.). Ainsi, une telle production est dite «variable et fatale». Il se peut donc que, dans certains cas, l’énergie produite soit insuffisante par rapport à la demande. Si l’équilibre entre la production et la consommation ne peut pas être assuré par l’ensemble des systèmes de production électrique présents, alors le réseau électrique est instable et par conséquence il peut survenir un «black-out» électrique ou «panne d’électricité», sur l’ensemble du micro-réseau privant les usagers d’électricité, ce qui nécessite en outre du temps et des manipulations avant de retrouver une situation d’alimentation stable de la totalité des usagers. De tels incidents peuvent en outre détériorer des matériels du réseau de distribution.
De fait, dans un microgrid isolé, lorsque toutes les sources d’énergies renouvelables produisent à leur maximum à un instant donné, le seul moyen d’assurer la production suffisante pour alimenter une potentielle augmentation de la charge (c’est-à-dire de la consommation) est d’augmenter la seule source ajustabledisponible : typiquement le groupe électrogène dans l’exemple précité (et encore, dans sa limite de puissance maximale).
Cette réalisation entraîne donc une baisse en pourcentage de pénétration d’énergie renouvelable parmi les sources de production, ainsi qu’une augmentation du coût de production électrique (compte tenu notamment du prix du carburant, et de l’investissement nécessaire en capacité de production du ou des groupes électrogènes non renouvelables du microgrid considéré).
Un réseau électrique est stable et équilibré lorsque la production d’énergie est égale à la consommation d’énergie. Cela se fait grâce au réglage primaire de la tension et de la fréquence du réseau. Si cet équilibre n’est pas maintenu, le réseau électrique est instable, pouvant provoquer la mise hors-tension de celui-ci (et donc la privation d’électricité aux usagers) et pouvant engendrer des dégâts matériels.
La consommation variant au cours du temps, il convient de produire assez d’énergie afin de maintenir la disponibilité du réseau électrique. Cependant, dans le cas de systèmes électriques isolés («microgrids ilôtés»), la quantité d’énergie maximale d’énergie pouvant être produite est contrainte. En effet, elle est limitée par la quantité de sources présentes, propres à délivrer de l’énergie, et leurs capacités maximales individuelles de production (capacité de production de panneaux photovoltaïques, d’un groupe électrique, d’une batterie, d’une éolienne, etc.) et par les contraintes météorologiques à un instant courant, réduisant leur production potentielle maximale(faible ensoleillement, peu de vent, etc.).
De plus, la consommation étant peu ou non-prédictible sur une longue durée, il est compliqué de garantir dans le temps qu’assez d’énergie puisse être produite pour assurer l’équilibre recherché.
Les solutions de flexibilité (stockage d’énergie) pallient en partie ces contraintes, permettant de stocker et de restituer l’énergie dans le microgrid, mais sont aussi largement dépendantes de la consommation et de la quantité d’énergie produite instantanément.
Résumé
La présente divulgation vient améliorer la situation.
Il est proposé un procédé mis en œuvre par des moyens informatiques,
pour équilibrer une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau,
le micro-réseau étant isolé d’un réseau principal de distribution d’électricité, et connecté:
* à au moins une source de production par énergie renouvelable, d’une part, et
* à des organes de coupure d’alimentation électriques d’équipements consommateurs d’énergie électrique dans le micro-réseau, d’autre part,
le procédé comportant les étapes:
- obtenir des données prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires et des équipements non-prioritaires du micro-réseau,
- estimer:
* une production d’énergie électrique par ladite source, et, de là, une quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau,
* ainsi qu’une consommation par lesdits équipements,
à au moins un instant donné,
- déterminer si la consommation estimée dépasse la quantité d’énergie disponible, estimée, et dans ce cas, piloter des organes de coupure associés à des équipements non-prioritaires pour couper l’alimentation desdits équipements non-prioritaires.
pour équilibrer une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau,
le micro-réseau étant isolé d’un réseau principal de distribution d’électricité, et connecté:
* à au moins une source de production par énergie renouvelable, d’une part, et
* à des organes de coupure d’alimentation électriques d’équipements consommateurs d’énergie électrique dans le micro-réseau, d’autre part,
le procédé comportant les étapes:
- obtenir des données prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires et des équipements non-prioritaires du micro-réseau,
- estimer:
* une production d’énergie électrique par ladite source, et, de là, une quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau,
* ainsi qu’une consommation par lesdits équipements,
à au moins un instant donné,
- déterminer si la consommation estimée dépasse la quantité d’énergie disponible, estimée, et dans ce cas, piloter des organes de coupure associés à des équipements non-prioritaires pour couper l’alimentation desdits équipements non-prioritaires.
Ainsi, selon une telle réalisation, il est possible d’éviter le recours à des sources de production notamment à partir d’énergies fossiles (groupe électrogène ou autre), et adapter la consommation à la production par des sources à énergie renouvelable. Il est possible ainsi d’optimiser (en particulier réduire) le dimensionnement global des capacités de production maximales d’un microgrid puisqu’on peut couper ou réduire tout ou partie de la charge non-critique. Une telle réalisation permet de réduire le niveau des investissements à consentir pour le dimensionnement d’un tel microgrid.
Dans un mode de réalisation, la production d’énergie électrique par la source à énergie renouvelable est estimée pour un instant futur en fonctiond’un historique de production et de données de prévisions météorologiques.
Dans un mode de réalisation, le micro-réseau est connecté en outre à au moins un dispositif de stockage d’énergie électrique, et la quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau est estimée en outre en fonction d’un état de charge du dispositif de stockage.
Dans un mode de réalisation, la consommation par lesdits équipements est estimée pour un instant futur en fonction de données d’historique de consommation moyenne par pas de temps.
Il peut s’agir d’un pas de temps régulier comme par exemple une succession de consommations données par une courbe de charge. Alternativement, il peut s’agir d’une succession de consommations en heures creuses ou en heures pleines.
Dans une mode de réalisation; les données prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires et des équipements non-prioritaires du micro-réseau, sont stockées dans une base de données en correspondance d’un degré de priorité associé à chaque équipement.
Dans un mode de réalisation, un niveau de priorité est estimé en fonction d’une valeur de dépassement de la consommation estimée relativement à la quantité d’énergie disponible, estimée, et les équipements ayant un degré de priorité inférieur au niveau de priorité estimé sont sélectionnés pour une coupure d’alimentation.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie des organes de coupure comporte des disjoncteurs motorisés.
Par exemple, il est possible ainsi de couper l’alimentation au niveau d’un quartier, d’un immeuble ou d’une maison.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie des organes de coupure comporte des compteurs communiquants, chaque compteur étant apte à couper individuellement un équipement dans une installation reliée à ce compteur.
Une telle réalisation permet par exemple de satisfaire une granularité plus fine au niveau individuel des équipements dont l’alimentation peut être coupée.
En outre, dans un tel mode de réalisation, chaque compteur étant configuré pour contrôler qu’une puissance instantanée délivrée dans l’installation ne dépasse pas une puissance maximum autorisée et couper sinon l’alimentation électrique d’au moins un équipement de l’installation, on peut piloter le compteur afin de réduire ladite puissance maximum autorisée, si l’installation reliée à ce compteur comporte des équipements non-prioritaires.
La présente invention vise aussi un dispositif d’assistance à l’équilibrage d’une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau, comportant un circuit de traitement pour la mise en œuvre du procédé ci-avant.
Selon un autre aspect, il est proposé un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé tel que défini précédemment lorsque ce programme est exécuté par un processeur d’un circuit de traitement. Par exemple, la figure 2 commentée plus loin peut illustrer l’algorithme général d’un tel programme. Selon un autre aspect, il est proposé un support d’enregistrement non transitoire, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un tel programme.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels:
Fig. 1
Fig. 2
En référence à la figure 1, un micro-réseau comporte ici typiquement:
- d’une part, des sources de production d’électricité (par exemple une source éolienne EOL, des panneaux photovoltaïques PV, un moyen de stockage d’énergie électrique BAT (type batteries ou autre) pour délivrer en temps voulu de l’énergie, un groupe électrogène d’appoint GE, etc.); et
- d’autre part, des charges électriques d’alimentation des équipements consommateurs d’électricité EQ1, …, p (par exemple un téléviseur, des plaques de cuisson électriques, un chauffe-eau électrique,etc., mais aussi des équipements prioritaires comme un respirateur artificiel par exemple, ou encore une installation de réfrigération avec des aliments à conserver, ou autres).
- d’une part, des sources de production d’électricité (par exemple une source éolienne EOL, des panneaux photovoltaïques PV, un moyen de stockage d’énergie électrique BAT (type batteries ou autre) pour délivrer en temps voulu de l’énergie, un groupe électrogène d’appoint GE, etc.); et
- d’autre part, des charges électriques d’alimentation des équipements consommateurs d’électricité EQ1, …, p (par exemple un téléviseur, des plaques de cuisson électriques, un chauffe-eau électrique,etc., mais aussi des équipements prioritaires comme un respirateur artificiel par exemple, ou encore une installation de réfrigération avec des aliments à conserver, ou autres).
Ces équipements EQ1, …, p peuvent être répartis dans des installations respectives (type logements, locaux professionnels, hôpitaux, ou autre). En général, au moins un compteur électrique est connecté aux équipements dans chaque installation. Ces compteurs CI1,…,n (avec n<p en général) remontent des informations de consommation par pas de temps régulier (par exemple une consommation moyenne pendant les heures creuses et pendant les heures pleines d’une journée, ou encore par pas de l’ordre d’une quinzaine de minutes, définissant ce qui est appelé « courbe de charge »). Ces informations sont remontées en général à un système d’information (via un ou plusieurs concentrateurs, non représentés).
Le dispositif au sens de l’invention, référencés DIS sur la figure 1, comporte alors une interface INTC pour recevoir ces données de consommation CC par pas de temps (type courbe de charge ou profil de consommation en heures creuses/heures pleines).
Le dispositif DIS comporte en outre une interface INTA qui peut être reliée à un ou plusieurs capteurs d’énergie électrique, disponible pour être consommée, et que peuvent fournir les sources EOL, PV, BAT, GE. Il peut être prévu en outre d’autres sources de production fournissant un niveau de fond en énergie constant, comme par exemple de l’énergie issue de biomasse ou d’hydraulique.
Par exemple, l’information de disponibilité d’énergie peut provenir d’un onduleur (non représenté) relié à une éolienne EOL ou à des panneaux photovoltaïques PV. Par ailleurs, l’information de charge de la batterie BAT peut être fournie par un capteur à cet effet, ou encore un onduleur connecté à la batterie, ou autres.
Par ailleurs, le dispositif DIS comporte une interface INTU, pour recevoir (d’un utilisateur ou d’un système de communication distant) des données de règles prédéterminées RP, adaptées à une cartographie courante des équipements consommateurs EQ1,…,p, afin de couper une alimentation électrique de certains équipements, non prioritaires (type téléviseur, chauffe-eau électrique, etc.) mais de conserver une alimentation électrique pour des équipements prioritaires (respirateur artificiel, ou autre).
Ainsi, le dispositif DIS comporte en outre une interface de commande INTC pour piloter une coupure électrique d’alimentation d’équipements non prioritaires, via un ou plusieurs compteurs électriques CI1,…,j. En effet, des compteurs communicants peuvent être pilotés pour couper individuellement certains équipements seulement d’une installation. Ainsi, le dispositif DIS peut délivrer via l’interface INTC une commande COMA destinée à chacun de ces compteurs communicants pour couper certains équipements de l’installation reliée un tel compteur. Alternativement ou en complément, l’interface INTC peut couper l’alimentation électrique d’une installation complète, reliée à un même compteur. Dans ce cas, cette installation n’est pas prioritaire. On peut considérer en revanche qu’une installation telle qu’un hôpital, des locaux professionnels actifs au moment de la coupure, ou autres, sont prioritaires. Il est possible en outre de définir des degrés de priorité, selon les données d’état de disponibilité d’énergie électrique reçues par l’interface INTA. Par exemple, une installation électrique d’un hôpital est prioritaire par rapport à une installation électrique d’un local professionnel, laquelle peut être prioritaire par rapport à une installation domestique.
Comme indiqué précédemment, une commande COMA à destination d’un compteur intelligent peut être suffisamment précise pour couper électriquement, avec une bonne granularité, les équipements non prioritaires (téléviseur, etc.) d’une installation et conserver en revanche une alimentation électrique d’au moins un équipement prioritaire de cette même installation (par exemple un respirateur artificiel d’un particulier). De même, il est possible de définir des degrés de priorité, comme par exemple couper prioritairement un téléviseur, par rapport à une plaque de cuisson. En outre, la commande COMA destinée à un compteur communiquant peut se présenter sous la forme d’une consigne de réduction de la puissance maximum pour couper des équipements non-prioritaires d’une installation, dans le cas où la consommation globale de l’installation dépasse la puissance maximum précitée, indiquée dans la consigne COMA.
Selon la cartographie du micro-réseau, dans le cas où des équipements prioritaires ne sont pas présents dans une zone géographique telle qu’un quartier ou un immeuble, ou encore une maison individuelle par exemple, il est possible de couper l’alimentation électrique de cette zone, via par exemple des disjoncteurs généraux DM1,…,m, (par exemple des disjoncteurs motorisés). À cet effet, le dispositif DIS peut comporter une interface INTD, de commande COMB de tels disjoncteurs DM1,…,m.
Le dispositif DIS comporte en outre, bien entendu, une mémoire MEM pour le stockage d’un programme informatique au sens de la présente invention, ainsi que les règles prédéterminées RP, précitées, établies selon la cartographie du micro-réseau. Le dispositif DIS comporte en outre un processeur PROC pour traiter les données reçues et piloter les commandes de coupure COMA et COMB en fonction du résultat de traitement de ces données. Bien entendu, d’autres éléments du dispositif DIS peuvent être prévus (une interface de visualisation pour un contrôle d’utilisateur, une interface de saisie pour une entrée de données par un utilisateur, une interface de communication via un réseau local ou étendu, etc.). Néanmoins, le fonctionnement du dispositif DIS peut être complètement automatique, sans intervention humaine. Par exemple, une base de données accessible ou stockée dans la mémoire MEM, peut répertorier tous les équipements consommateurs avec des degrés de priorité pour chacun. Le dispositif DIS peut consulter cette base de données en cas d’insuffisance d’énergie disponible relevée par l’interface INTA et commander les coupures COMA, COMB, destinées aux équipements les moins prioritaires.
Ainsi, par prévision de la consommation (par exemple à partir des courbes de charges CC), et par action automatique, il est possible de réduire la consommation des charges à un minimum critique et garanti lorsque cela est nécessaire. Le but est, d’une part, d’assurer la stabilité du réseau et la continuité de l’alimentation des charges critique, tout en maintenant constant le coût écologique notamment de l’électricité produite d’autre part (sans faire appel aux sources thermiques par exemple).
Plutôt que d’augmenter la capacité de production installée pour assurer l’équilibre vis-à-vis de la consommation, il est possible ainsi, en fonction de la production et de la consommation instantanée et prévue, de réduire la consommation sur une période donnée (par exemple de plusieurs heures), en envoyant des ordres COMA, COMB de limitation de puissance consommée aux équipements consommateurs identifiés comme non prioritaires. On obtient ainsi un gain en dimensionnement des installations de production nécessaires dans le microgrid.
En référence à la figure 2, un procédé selon un tel mode de réalisation peut se découper donc en trois étapesprincipales :
- L’identification (étape générale S-A) d’un futur potentiel déficit en énergie,
- La détermination d’un choix (étape générale S-B) des charges à réduire ou délester,
- L’émission des commandes (étape générale S-C) pour piloter la réduction des charges.
- L’identification (étape générale S-A) d’un futur potentiel déficit en énergie,
- La détermination d’un choix (étape générale S-B) des charges à réduire ou délester,
- L’émission des commandes (étape générale S-C) pour piloter la réduction des charges.
Pour l’implémentation de l’étape S-A, le dispositif DIS détermine, d’une part, une anticipation de la production à un instant t futur, et d’autre part, une anticipation de la consommation à cet instant t.
Pour l’estimation de la production future, le dispositif DIS peut obtenir les données définissant :
- le moment t de la journée considéré (étape S1) pour ces estimations (s’agit-il d’une période en journée ou de nuit? pour estimer typiquement une production photovoltaïque par exemple),
- un historique de production (S2), comme par exempleun relevé moyen de production journalière pour chaque source EOL, PV,
- éventuellement des conditions météorologiques courantes (étape S3), pour pondérer par exemple un tel relevé moyen à l’étape S4 en fonction de ces données météorologiques courantes,
- le cas échéant, la réserve disponible des batteries en énergie (S13).
- le moment t de la journée considéré (étape S1) pour ces estimations (s’agit-il d’une période en journée ou de nuit? pour estimer typiquement une production photovoltaïque par exemple),
- un historique de production (S2), comme par exempleun relevé moyen de production journalière pour chaque source EOL, PV,
- éventuellement des conditions météorologiques courantes (étape S3), pour pondérer par exemple un tel relevé moyen à l’étape S4 en fonction de ces données météorologiques courantes,
- le cas échéant, la réserve disponible des batteries en énergie (S13).
Le dispositif DIS calcule ainsi à l’étape S5 une prévision de l’énergie totale qui peut être délivrée à l’instant t. Comme indiqué ci-dessous, l’historique de production peut être pondéré par les prévisions météorologiques à l’instant t (en prenant par exemple un maximum de production dans des conditions idéales et en affectant une pondération). Alternativement et sans limitation par rapport à l’une ou l’autre des réalisations, une base de données d’historiques de production peut être stockée en correspondance d’au moins un paramètre quantifiant les conditions météorologiques, et en fonction de la prévision météorologique, on peut estimer ce paramètre pour le futur instant t et la production d’énergie correspondante qui peut être attendue.
Pour l’estimation de la consommation à anticiper, le dispositif obtient les données définissant :
- un historique de consommation (S6), comme par exemple une courbe de charge «type» sur l’ensemble des charges qu’alimente le micro-réseau (on peut distinguer une courbe de charge en semaine, d’une courbe de charge de weekend ou en période de fêtes, de fin d’année ou autre),
- en fonction de l’instant t futur, il est possible d’anticiper à l’étape S7 la consommation à prévoir à cet instant t.
- un historique de consommation (S6), comme par exemple une courbe de charge «type» sur l’ensemble des charges qu’alimente le micro-réseau (on peut distinguer une courbe de charge en semaine, d’une courbe de charge de weekend ou en période de fêtes, de fin d’année ou autre),
- en fonction de l’instant t futur, il est possible d’anticiper à l’étape S7 la consommation à prévoir à cet instant t.
Le dispositif DIS peut alors comparer à l’étape S8 cette estimation de prévision de consommation à la quantité d’énergie prévue comme étant disponible sur la même période (à partir des productions disponibles et des réserves en énergie). Le dispositif DIS peut ainsi estimer une baisse de la production future (moins de production photovoltaïque par exemple, de nuit) et identifier un besoin de réduction de la consommation (flèche OK en sortie du test S8).
Bien entendu, ces estimations par anticipation de tels paramètres peuvent s’effectuer pour un instant futur t ou sur plusieurs heures. Le dispositif DIS peut ainsi décider ou non d’un besoin de réduire la consommation pour assurer l’équilibre production-consommation à l’instant courant t ou sur une durée supérieure.
A l’étape générale suivante S-B, en fonction des charges disponibles, de leurs consommations respectives et du fait qu’elles aient été au préalable indiquées comme critiques ou non dans une base de données DB, le dispositif DIS choisit à l’étape S11 les charges à limiter en puissance consommée ou à déconnecter afin d’assurer d’une part l’équilibre production-consommation et de garantir l’alimentation des charges critiques d’autres part. Par exemple, en fonction de l’excédent de consommation anticipé à l’étape S8, il est possible de définir à l’étape S9 un niveau de priorité k définissant la criticité des charges à conserver. Par exemple, un respirateur artificiel RA est d’un niveau de priorité k-1 et son alimentation est donc conservée, alors qu’un téléviseur TV est d’un niveau de priorité inférieure k+1 et peut être déconnecté. Ces données sont disponibles à l’étape S10 dans la base de données DB, et peuvent être utilisées à l’étape S11 pour sélectionner les équipements de niveau de priorité 1 à k par exemple comme étant des charges critiques à ne pas déconnecter.
Ensuite, à l’étape générale S-C, les ordres de déconnexion COMA, COMB sont envoyés (étape S12) par le dispositif DIS de pilotage du microgrid, qui assure ainsi l’équilibre production-consommation. Typiquement, suivant la configuration du microgrid, deux moyens sont possibles pour agir sur les charges et leurs consommations. Il peut s’agir:
- d’un disjoncteur motorisé comme indiqué précédemment (présent en général sur chacun des départs électriques des charges et relié au dispositif DIS de pilotage du microgrid: il est possible de le commander afin de lui ordonner des ordres de déclenchement, qui permettent de déconnecter électriquement une ou plusieurs charges, et ainsi réduire la consommation globale. Il est possible ensuite de le reconnecter de la même façon);
- d’un compteur intelligentCI installé en amont de la charge, comme indiqué précédemment (pour communiquer en outre directement au dispositif de pilotage DIS diverses informations sur la production instantanée, la limite de puissance, etc.).
- d’un disjoncteur motorisé comme indiqué précédemment (présent en général sur chacun des départs électriques des charges et relié au dispositif DIS de pilotage du microgrid: il est possible de le commander afin de lui ordonner des ordres de déclenchement, qui permettent de déconnecter électriquement une ou plusieurs charges, et ainsi réduire la consommation globale. Il est possible ensuite de le reconnecter de la même façon);
- d’un compteur intelligentCI installé en amont de la charge, comme indiqué précédemment (pour communiquer en outre directement au dispositif de pilotage DIS diverses informations sur la production instantanée, la limite de puissance, etc.).
Il convient de noter que le compteur CI peut être configuré déjà à travers sa puissance souscrite qui est la puissance instantanée maximum autorisée. Le dispositif DIS de pilotage du microgrid peut donc directement agir sur ce paramètre afin de réduire ou augmenter la puissance maximum autorisée. Une telle réalisation permet donc un réglage plus fin qu’une utilisation directe de disjoncteur.
Cette solution intègre en outre une approche de «puissance instantanée» (outre l’estimation temporelle via le contrôle de l’énergie tel que détaillé précédemment en référence à la figure 2).
Claims (11)
1. Procédé mis en œuvre par des moyens informatiques,
pour équilibrer une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau,
le micro-réseau étant isolé d’un réseau principal de distribution d’électricité, et connecté:
* à au moins une source de production par énergie renouvelable (EOL, PV), d’une part, et
* à des organes (CI1,…,n; DM1,…,m) de coupure d’alimentation électriques d’équipements (EQ1,…,p) consommateurs d’énergie électrique dans le micro-réseau, d’autre part,
le procédé comportant les étapes:
- obtenir (S10) des données (DB) prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires (RA) et des équipements non-prioritaires (TV) du micro-réseau,
- estimer:
* une production d’énergie électrique par ladite source (S5), et, de là, une quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau,
* ainsi qu’une consommation par lesdits équipements (S7),
à au moins un instant donné (t),
- déterminer si la consommation estimée dépasse la quantité d’énergie disponible, estimée, et dans ce cas, piloter des organes de coupure associés à des équipements non-prioritaires pour couper l’alimentation desdits équipements non-prioritaires.
pour équilibrer une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau,
le micro-réseau étant isolé d’un réseau principal de distribution d’électricité, et connecté:
* à au moins une source de production par énergie renouvelable (EOL, PV), d’une part, et
* à des organes (CI1,…,n; DM1,…,m) de coupure d’alimentation électriques d’équipements (EQ1,…,p) consommateurs d’énergie électrique dans le micro-réseau, d’autre part,
le procédé comportant les étapes:
- obtenir (S10) des données (DB) prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires (RA) et des équipements non-prioritaires (TV) du micro-réseau,
- estimer:
* une production d’énergie électrique par ladite source (S5), et, de là, une quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau,
* ainsi qu’une consommation par lesdits équipements (S7),
à au moins un instant donné (t),
- déterminer si la consommation estimée dépasse la quantité d’énergie disponible, estimée, et dans ce cas, piloter des organes de coupure associés à des équipements non-prioritaires pour couper l’alimentation desdits équipements non-prioritaires.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la production d’énergie électrique par ladite source est estimée pour un instant futur (t) en fonctiond’un historique de production (S2) et de données de prévisions météorologiques.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le micro-réseau est connecté en outre à au moins un dispositif de stockage (BAT) d’énergie électrique, et la quantité d’énergie disponible dans le micro-réseau est estimée en outre en fonction d’un état de charge (S13) du dispositif de stockage.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la consommation par lesdits équipements est estimée pour un instant futur (t) en fonction de données (CC) d’historique de consommation moyenne par pas de temps (S6).
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les données (DB) prédéfinissant, parmi lesdits équipements, des équipements prioritaires (RA) et des équipements non-prioritaires (TV) du micro-réseau, sont stockées dans une base de données en correspondance d’un degré de priorité (k-1; k+1) associé à chaque équipement.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel un niveau de priorité est estimé (S9) en fonction d’une valeur de dépassement de la consommation estimée relativement à la quantité d’énergie disponible, estimée, et les équipements ayant un degré de priorité inférieur au niveau de priorité estimé sont sélectionnés (S11) pour une coupure d’alimentation.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des organes de coupure comporte des disjoncteurs motorisés (DM1,…,m).
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des organes de coupure comporte des compteurs communiquant (CI1,…,n), chaque compteur étant apte à couper individuellement un équipement dans une installation reliée à ce compteur.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, chaque compteur étant configuré pour contrôler qu’une puissance instantanée délivrée dans l’installation ne dépasse pas une puissance maximum autorisée et couper sinon l’alimentation électrique d’au moins un équipement de l’installation, on pilote le compteur afin de réduire ladite puissance maximum autorisée, si l’installation reliée à ce compteur comporte des équipements non-prioritaires.
10. Dispositif (DIS) d’assistance à l’équilibrage d’une consommation électrique en fonction d’une production d’énergie électrique dans un micro-réseau, comportant un circuit de traitement (INTA, INTU, INTC, INTD, PROC, MEM) pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes.
11. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 9, lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur (PROC) d’un circuit de traitement.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1914211A FR3104843B1 (fr) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1914211 | 2019-12-11 | ||
| FR1914211A FR3104843B1 (fr) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3104843A1 true FR3104843A1 (fr) | 2021-06-18 |
| FR3104843B1 FR3104843B1 (fr) | 2022-01-07 |
Family
ID=69903415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1914211A Active FR3104843B1 (fr) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3104843B1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108054775A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 江苏欣云昌电气科技有限公司 | 一种微网控制方法 |
-
2019
- 2019-12-11 FR FR1914211A patent/FR3104843B1/fr active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108054775A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 江苏欣云昌电气科技有限公司 | 一种微网控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3104843B1 (fr) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017026287A1 (fr) | Dispositif de commande, dispositif de gestion d'énergie, système, et procédé de commande | |
| US10461535B2 (en) | Power management system, power management method, and computer program | |
| Tuckey et al. | Decentralized control of a microgrid | |
| JP6921529B2 (ja) | 配電系統の潮流制御方法及び配電システム | |
| FR3029326A1 (fr) | Procede et systeme pour la gestion d’energie | |
| EP2237387B1 (fr) | Système d'alimentation électrique et procédé de contrôle de charge de générateurs électrochimiques | |
| JP7108524B2 (ja) | 充放電制御装置及び充放電制御方法 | |
| EP3422519B1 (fr) | Procédé de distribution d'une énergie électrique issue d'une énergie solaire à une pluralité de groupes d'au moins une installation électrique | |
| FR3104843A1 (fr) | Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production | |
| FR2998111A1 (fr) | Dispositif intermediaire de gestion d'energie et procede de gestion d'energie associe. | |
| Mishan et al. | Co-optimization of operational unit commitment and reserve power scheduling for modern grid | |
| WO2020216881A1 (fr) | Systeme et methode de distribution d'energie electrique | |
| EP3816524A1 (fr) | Dispositif de chauffage d'eau | |
| EP2533391B1 (fr) | Système de gestion multi-sources de générateurs électriques | |
| EP4066340B1 (fr) | Micro-réseau résilient d'appareils de chauffage de type radiateur électrique | |
| Qazi et al. | Power balance provision through co-ordinated control of modern storage heater load | |
| FR2991823A1 (fr) | Dispositif et procede de repartition de la puissance electrique issue de differentes sources d'electricite | |
| Basu | Optimal dispatch in Smart Power Grids with partially known deviation | |
| EP4302378A1 (fr) | Procede et dispositf de controle d'un reseau electrique | |
| WO2023111166A1 (fr) | Dispositif, procédé et programme d'ordinateur de pilotage d'une source de tension | |
| FR3087286A1 (fr) | Optimisation d'un partage d'energie electrique en contexte d'autoconsommation et d'autoproduction collectives | |
| FR3012646A1 (fr) | Procede d'optimisation de la consommation et de la production d'une installation electrique | |
| FR3131119A1 (fr) | Dispositif, procédé, programme d’ordinateur de pilotage de consommation électrique d’un équipement | |
| Kaddah | Demand response solutions Based on connected appliances | |
| FR3116960A1 (fr) | Procédé de régulation d’un réseau de distribution électrique basse tension |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210618 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |