FR3131119A1

FR3131119A1 - Dispositif, procédé, programme d’ordinateur de pilotage de consommation électrique d’un équipement

Info

Publication number: FR3131119A1
Application number: FR2113819A
Authority: FR
Inventors: Quentin FERREIRA; Ali EL AKOUM; Cristian JECU
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: FR3131119B1

Abstract

L’invention concerne un dispositif (100) de pilotage de la consommation électrique d’un équipement consommateur (EQC) relié à un réseau (RD) de consommation de puissance électrique, relié à un point (PDL) de livraison de puissance électrique, caractérisé en ce que le dispositif comporte un dispositif (102) de détermination de la fréquence (f) d’une tension électrique (V) présente au point (PDL), un dispositif (103) de contrôle, configuré pour provoquer un effacement d’un pourcentage (E ) d’une puissance électrique disponible (PD) pour l’équipement consommateur (EQC) selon une consigne prescrite (P(f)) donnant le pourcentage (E ) en fonction de la fréquence (f). Figure pour l’abrégé : Figure. 2

Description

Dispositif, procédé,programme d’ordinateur de pilotage de consommation électrique d’unéquipement

L'invention concerne un dispositif de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur, ainsi qu’un procédé et un programme d’ordinateur pour ce pilotage.

Le domaine de l’invention concerne les grands réseaux électriques de transport et de distribution, dits conventionnels, ainsi que les micro-réseaux électriques, appelés en anglais « microgrids ».

Dans les grands réseaux électriques de transport et de distribution, dits conventionnels, la production d’électricité est majoritairement assurée par des machines synchrones. Le déséquilibre instantané entre production et consommation d’électricité est dans ce cas comblé par l’inertie de ces machines tournantes : un surplus de production accélère la rotation de ces machines, entraînant une augmentation de la fréquence du réseau électrique ; réciproquement, un surplus de consommation ralentit la rotation de ces machines, entraînant une diminution de la fréquence du réseau.

Dans les petits réseaux électriques, la tension et la fréquence sont imposées par une unique source de tension.

Dans les grands réseaux électriques de transport et de distribution, dits conventionnels, l’équilibrage entre l’offre et la demande électrique (en abrégé : EOD) peut être assuré par les réserves primaire, secondaire ou tertiaire (qui peuvent être mobilisées automatiquement ou manuellement avec des temps de réponse distincts), l’effacement de charge diffus, agrégé par un opérateur d’effacement et géré de manière centralisée, et en dernier recours : des contrats d’interruptibilité (activés par la fréquence), des délestages de départs Haute Tension A (activés par la fréquence), le découplage de producteurs (activé par la fréquence) et l’écrêtement de la production via la fréquence.

L’effacement de charge diffus, tel que réalisé aujourd’hui, présente les inconvénients suivants. Il nécessite la mise en place d’un lien de télécommunication entre le gestionnaire de réseau ou l’opérateur d’effacement, et la charge à effacer. Il fonctionne uniquement en tout ou rien.

Un objectif de l’invention est d’obtenir un de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur, pouvant être connecté à un micro-réseau ou à un réseau conventionnel, ainsi qu’un procédé et un programme d’ordinateur pour ce pilotage, qui pallient les inconvénients mentionnés ci-dessus et permettent d’améliorer l’équilibrage de l’offre et de la demande électrique et la continuité de fourniture.

A cet effet, un premier objet de l’invention est un dispositif de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur, qui est relié à un réseau de consommation de puissance électrique, lui-même relié à un point de livraison de puissance électrique,
caractérisé en ce que le dispositif comporte
un dispositif de détermination de la fréquence d’une tension électrique présente au point de livraison de puissance électrique,
un dispositif de contrôle, configuré pour provoquer un effacement d’un pourcentage d’une puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur selon une consigne prescrite donnant le pourcentage en fonction de la fréquence.

Grâce à l'invention, on obtient un effacement dynamique de l’appel de charge électrique d’un consommateur raccordé au réseau ou au micro-réseau, en fonction de la fréquence observée sur le réseau électrique. Cet effacement concerne toute ou partie de la charge du consommateur. L’effacement est opéré indirectement via la fréquence du réseau, sans mise en place de lien de télécommunication avec le contrôleur de la fréquence du réseau ou avec l’opérateur du réseau. L’invention permet un écrêtement de la consommation lorsque des variations à la baisse de la fréquence sont mesurées sur le réseau.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, la consigne prescrite donnant le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est au moins partiellement décroissante en fonction de la fréquence.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le réseau de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est à un plateau bas lorsque la fréquence est supérieure ou égale à la fréquence nominale prescrite.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le réseau de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est à un plateau bas lorsque la fréquence est supérieure ou égale à un premier seuil de fréquence inférieur à la fréquence nominale prescrite.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le réseau de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est à un plateau haut lorsque la fréquence est inférieure ou égale à un deuxième seuil de fréquence inférieur à la fréquence nominale prescrite.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil de fréquence est inférieur au premier seuil de fréquence, le plateau haut est supérieur au plateau bas.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le deuxième seuil de fréquence est égal au premier seuil de fréquence.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est en marches d’escalier.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est égale à un palier intermédiaire prescrit de pourcentage, supérieur au plateau bas et inférieur au plateau haut, entre le deuxième seuil de fréquence et le premier seuil de fréquence.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le palier intermédiaire prescrit de pourcentage entre le deuxième seuil de fréquence et le premier seuil de fréquence est égal à 50 %.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le pourcentage d’effacement de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur est une fonction affine décroissante ayant une pente finie, déterminée et non nulle entre le deuxième seuil de fréquence et le premier seuil de fréquence.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le plateau bas est à 0 %.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le plateau haut est à 100 %.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de contrôle comporte un actionneur associé à chaque équipement consommateur et/ou intégré à chaque équipement consommateur.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, l’actionneur est choisi parmi un dispositif pilotable d’ouverture et de fermeture de circuit, un moyen de contrôler l’équipement en tout ou rien, un contacteur, un disjoncteur, un dispositif de modulation de la puissance, un variateur électronique de puissance.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de contrôle comporte un contrôleur associé à un compteur de consommation électrique et/ou intégré au compteur de consommation électrique, le compteur de consommation électrique étant relié électriquement à chaque équipement consommateur et étant éloigné de chaque équipement consommateur, l’actionneur étant éloigné du contrôleur et étant commandé par le contrôleur via une liaison de télécommunication.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de détermination de la fréquence de la tension électrique est associé au compteur de consommation électrique et/ou intégré au compteur de consommation électrique.

Suivant un mode de réalisation de l’invention, la consigne prescrite donnant le pourcentage de la puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur en fonction de la fréquence est programmable.

Un deuxième objet de l’invention est un procédé de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur, qui est relié à un réseau de consommation de puissance électrique, lui-même relié à un point de livraison de puissance électrique,
caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes :
détermination de la fréquence d’une tension électrique présente au point de livraison de puissance électrique, par un dispositif de détermination,
effacement, par un dispositif de contrôle, d’un pourcentage d’une puissance électrique disponible pour le au moins un équipement consommateur (EQC) selon une consigne prescrite donnant le pourcentage en fonction de la fréquence.

Un troisième objet de l’invention est un programme d’ordinateur, comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur tel que décrit ci-dessus, lorsqu’il est exécuté par un calculateur.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif en référence aux figures ci-dessous des dessins annexés.

représente une vue schématique d’une installation dans laquelle le dispositif de pilotage, le procédé de pilotage et le programme d’ordinateur suivant l’invention sont mis en œuvre.

représente une vue schématique d’un réseau électrique, dans lequel le dispositif de pilotage, le procédé de pilotage et le programme d’ordinateur suivant l’invention sont mis en œuvre.

représente un graphe d’une consigne de pourcentage d’effacement d’une puissance électrique disponible d’un équipement consommateur, utilisée par le dispositif de pilotage, le procédé de pilotage et le programme d’ordinateur suivant l’invention, suivant un mode de réalisation.

représente un graphe d’une consigne de pourcentage d’effacement d’une puissance électrique disponible d’un équipement consommateur, utilisée par le dispositif de pilotage, le procédé de pilotage et le programme d’ordinateur suivant l’invention, suivant un autre mode de réalisation.

représente un organigramme d’un procédé de pilotage suivant l’invention.

Aux figures 1 et 2, une installation électrique IE comporte un réseau RD de consommation de puissance électrique, auquel peuvent être reliés un ou plusieurs équipements EQC consommateurs d’électricité. Le réseau RD peut être un réseau domestique dans une habitation individuelle H par exemple. Le réseau RD de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite fn. Le réseau RD est relié à un point PDL de livraison de puissance électrique. Le réseau RD de consommation de puissance électrique peut comporter un compteur électrique CP de consommation de puissance électrique et un disjoncteur DJ. Le compteur de consommation électrique CP est relié électriquement à chaque équipement consommateur EQC d’électricité et est éloigné de chaque équipement consommateur EQC. Le compteur CP est configuré pour calculer la consommation totale de puissance électrique du ou des équipements EQC consommateurs sur le réseau RD. Le point PDL de livraison de puissance électrique peut être relié à un réseau principal RP de transport et de distribution d’électricité, qui dessert une multiplicité de points PDL de livraison de puissance électrique pour les alimenter en électricité. Le réseau principal RP de transport et de distribution d’électricité s’étend sur un large territoire et est alimenté en électricité par des sources DP de production centralisées distantes (par exemple : centrales de production d’électricité, par exemple nucléaires, hydrauliques ou autres), en pouvant comporter des sources DP de production diffuses distantes (par exemple : éoliennes, panneaux photovoltaïques, ou autres). La fréquence nominale prescrite fn peut dépendre du pays et est prescrite en général par l’opérateur du réseau principal RP de transport et de distribution d’électricité. Ainsi, la fréquence nominale prescrite fn est de 50 Hz en France et est garantie avec une précision de plus ou moins 1 %, mais peut être différente de 50 Hz dans d’autres pays.

Lorsque le réseau RD de consommation de puissance électrique n’est pas relié par son point PDL de livraison de puissance électrique au réseau principal RP de transport et de distribution d’électricité, ce qui est représenté par la déconnexion X d’un élément prévu entre eux, le point PDL de livraison de puissance électrique peut être relié à un (ou plusieurs) équipement B de stockage d’électricité, qui alimente en électricité le réseau RD, le réseau RD de consommation de puissance électrique étant en îlotage par son point PDL de livraison de puissance électrique avec l’équipement B de stockage d’électricité.

L’équipement B de stockage d’énergie peut comporter un convertisseur 11 apte à être relié au point PDL de livraison de puissance électrique. Le convertisseur 11 est configuré pour transformer une énergie fournie par l’équipement B de stockage d’énergie à une (ou plusieurs) entrée 12 du convertisseur 11 en un courant électrique alternatif ayant une fréquence f déterminée et une tension V déterminée sur une (ou plusieurs) sortie 13 du convertisseur 11, lorsque la sortie 13 du convertisseur 11 est reliée au point PDL de livraison de puissance électrique. La sortie 13 comporte au moins deux conducteurs de sortie. La sortie 13 comporte au moins une ou plusieurs phases et peut comporter trois phases et un neutre.

Dans un mode de réalisation, le dispositif comporte comme convertisseur 11 un onduleur 11 transformant un courant électrique continu fourni par l’équipement B de stockage d’énergie à la (ou les) entrée 12 de l’onduleur 11 en un courant électrique alternatif ayant la fréquence f déterminée sur la (ou les) sortie 13 de l’onduleur 11, reliée au point PDL de livraison de puissance électrique, l’équipement B de stockage d’énergie étant dans ce cas un équipement B de stockage d’électricité.

L’équipement B de stockage d’énergie peut être ou comporter un (ou plusieurs) module de stockage électrolytique de l’électricité, tels que par exemple une (ou plusieurs) batterie de stockage d’électricité, auxquels cas la réserve R d’énergie est un état de charge de la batterie et le convertisseur 11 est l’onduleur 11 décrit ci-dessus. L’équipement B de stockage d’énergie peut être ou comporter un (ou plusieurs) groupe électrogènes Diesel utilisant la combustion de fuel, auquel cas la réserve R d’énergie est une réserve de fuel. L’équipement B de stockage d’énergie peut être ou comporter un (ou plusieurs) pile à hydrogène, auquel cas la réserve R d’énergie est une réserve d’hydrogène. L’équipement B de stockage d’énergie peut être autre que ces exemples. Le dispositif 1 de pilotage, l’équipement B de stockage d’énergie et le convertisseur 11 peuvent être regroupés dans un même boîtier.

L’ensemble formé dans ce cas d’îlotage par l’équipement B de stockage d’électricité et le réseau RD de consommation de puissance électrique forme un micro-réseau MG. Le micro-réseau MG est individuel au point PDL de livraison de puissance électrique. Le micro-réseau MG est donc individuel au(x) équipement(s) consommateur(s) EQC du réseau local RD de consommation de puissance électrique. Les équipement(s) consommateur(s) EQC peuvent comprendre tout appareil électrique branché sur le réseau RD, comme par exemple un moteur électrique, un ballon d’eau chaude, un radiateur de chauffage d’une pièce de l’habitation, un véhicule électrique, une borne de recharge de véhicule électrique, ou autres.

On décrit ci-dessous des exemples de dispositif 100 de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur EQC suivant l’invention.

Le dispositif 100 de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur EQC comporte un dispositif 102 de détermination de la fréquence f d’une tension électrique V présente au point PDL de livraison de puissance électrique et sur le réseau RD de consommation de puissance électrique. Le dispositif 102 de détermination comporte une entrée 104 reliée au réseau RD de consommation de puissance électrique, sur laquelle est présente la tension électrique V. Le dispositif 102 de détermination détermine la fréquence f de la tension électrique V présente sur l’entrée 104. Le dispositif 102 de détermination peut être ou comporter un (ou plusieurs) capteur de mesure de la tension électrique alternative V et/ou du courant électrique alternatif I sur l’entrée 104, et un (ou plusieurs) calculateur de calcul de la fréquence f à partir de la tension V mesurée, fournie sur le réseau RD et/ou du courant mesuré I, fourni sur le réseau RD. Par exemple, le dispositif 102 de détermination calcule la fréquence fondamentale f du réseau RD à partir de la ou des tension(s) V fournie(s) par le circuit de mesure via une bibliothèque logicielle existante, ou en filtrant le signal mesuré de la tension et/ou du courant et en calculant sa fréquence à partir des passages par zéro de la tension et/ou du courant. Le dispositif 102 de détermination comporte une sortie 105, sur laquelle il fournit la fréquence f, ayant été déterminée. Le dispositif 102 de détermination de la fréquence f de la tension électrique V peut être associé au compteur CP de consommation électrique et/ou intégré au compteur CP de consommation électrique. Le dispositif 102 de détermination de la fréquence f de la tension électrique V peut être présent dans un boîtier installé sur ou dans l’équipement consommateur EQC. Le dispositif 102 de détermination de la fréquence f de la tension électrique V peut être présent dans le dispositif 103 décrit ci-dessous. Le dispositif 102 de détermination de la fréquence f permet de détecter des surplus de consommation par la baisse de la fréquence f du réseau RD ou de détecter un signal de régulation de la réserve d’énergie ou de la puissance de la source de tension pour le micro-réseau MG.

Le dispositif 100 de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur EQC comporte un dispositif 103 de contrôle, configuré pour provoquer un effacement d’un pourcentage E d’une puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC selon une consigne prescrite P(f) (ou loi de pilotage en fonction de la fréquence f) donnant le pourcentage E en fonction de la fréquence f. La puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est une puissance interruptible pour l’équipement consommateur EQC. Le pourcentage E est la puissance électrique interrompue PI de l’équipement consommateur EQC, divisée par puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC, soit E=PI/PD. La puissance électrique disponible PD est la puissance électrique normalement soutirée du réseau RD par l’équipement consommateur EQC, en l’absence du dispositif 100 de pilotage. Par conséquent, suivant l’invention, le dispositif 103 de contrôle alimente en électricité chaque équipement consommateur EQC avec la puissance électrique P = PD - PI. Le dispositif 103 de contrôle peut être ou comporter un (ou plusieurs) contrôleur et/ou un (ou plusieurs) microcontrôleur et/ou un (ou plusieurs) processeurs et/ou un (ou plusieurs) microprocesseurs et/ou un (ou plusieurs) calculateur et/ou un (ou plusieurs) ordinateur et/ou peut comporter un ou plusieurs programmes d’ordinateur. L’invention permet à un équipement consommateur EQC relié au réseau principal RP de transport et de distribution d’électricité ou au micro-réseau MG d’assurer un service d’effacement diffus de toute ou partie d’une charge. Le dispositif 100 de pilotage peut assurer une modulation de la charge de l’équipement consommateur EQC en fonction de la fréquence f mesurée, lorsque cela est possible sur l’équipement consommateur EQC (par exemple : modulation de la puissance de recharge d’un équipement EQC formé par une borne de recharge d’un véhicule électrique) plutôt qu’une interruption totale, ou bien en tout ou rien lorsque cela n’est pas possible (par exemple : interruption de certains équipements EQC formés par certains chauffages de type non modulable ou certains ballons d’eau chaude électriques de type non modulable). Chaque consigne P(f) consigne prescrite P(f) donnant le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD est individuelle à chaque équipement consommateur EQC.

Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous en référence aux figures 3 à 5, la consigne prescrite P(f) donnant le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est au moins partiellement décroissante pour une fréquence f croissante.

Au moins partiellement décroissante signifie comportant une ou plusieurs partie(s) entièrement décroissante(s) et pouvant comporter ou non un ou plusieurs palier(s) constant(s), mais ne comportant pas de parties croissantes.

Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4, le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est à un plateau bas PB de puissance, lorsque la fréquence f est supérieure ou égale à la fréquence nominale prescrite fn, ou est supérieure ou égale à un premier seuil f1 de fréquence inférieur à la fréquence nominale prescrite fn. Le plateau bas PB de puissance peut être par exemple de 0 % aux figures 3 à 6. Dans le cas où le plateau bas PB de puissance est 0 %, le dispositif 103 de contrôle fournit dans cet exemple 100% de la puissance électrique disponible PD à l’équipement consommateur EQC, lorsque la fréquence f est supérieure ou égale à la fréquence nominale prescrite fn, ou est supérieure ou égale au premier seuil f1 de fréquence. Bien entendu, le plateau bas PB de puissance peut être différent de 0 % dans d’autres exemples.

Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4, le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est à un plateau PH haut de puissance, lorsque la fréquence f est inférieure ou égale à un deuxième seuil f2 de fréquence, lequel est inférieur à la fréquence nominale prescrite fn et est inférieur au premier seuil f1 de fréquence. Le plateau PH haut de puissance peut être par exemple de 100 % aux figures 3 à 6. Dans le cas où le plateau PH haut de puissance est 100 %, le dispositif 103 de contrôle ne fournit pas la puissance électrique disponible PD à l’équipement consommateur EQC, lorsque la fréquence f est inférieure ou égale au deuxième seuil f2 de fréquence.

Le plateau PH haut de puissance est supérieur au plateau bas PB de puissance.

Par exemple, dans le mode de réalisation de la , le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est en marches d’escalier. A la , le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC peut être égal à une valeur intermédiaire fixe X1 prescrite de pourcentage (palier intermédiaire X1 prescrit de pourcentage), lorsque la fréquence f est entre le deuxième seuil f2 de fréquence et le premier seuil f1 de fréquence. Ce palier X1 intermédiaire de pourcentage est supérieur au plateau bas PB (qui de par exemple 0 % à la ) et est inférieur au plateau haut PH (de par exemple 100% à la ), et peut être est égale à 50 % par exemple à la . Le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC présente un saut S20 du plateau haut PH au palier X1, lorsque la fréquence f devient supérieure au deuxième seuil f2 de fréquence. Le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC présente un saut S10 du palier X1 au plateau bas PB, lorsque la fréquence f devient supérieure au premier seuil f1 de fréquence.

Les plateaux PB et PH et le palier X1 sont des bandes mortes permettant de ne pas réagir aux fluctuations naturelles de fréquence du réseau.

On décrit ci-dessous un exemple d’utilisation du mode de réalisation de la . On suppose que l’équipement consommateur EQC n’a pas d’installation de chauffage individuelle mais est équipé d’une borne de recharge de véhicule électrique de 7,4 kVA de puissance Pn modulable. Le dispositif 102 mesure chez cet équipement consommateur EQC une chute de la fréquence f du réseau à 48,5 Hz, alors que le consommateur est en train de recharger son véhicule électrique à 7,4 kVA, pour fn =50 Hz, f1 = 49 Hz et f2 = 48 Hz. La fonction P(f) donnée à titre d’exemple en impose qu’à cette fréquence f=48,5 Hz, 50% de la puissance interruptible PI de l’équipement consommateur EQC doit être interrompue. Le boîtier sur l’équipement consommateur EQC envoie donc une consigne à la borne de recharge afin que la puissance de recharge soit réduite à 3,7 kVA.

Le mode de réalisation en tout ou rien, indiqué ci-dessus, est réalisé suivant la en modifiant le mode de réalisation de la , par le fait que le deuxième seuil f2 de fréquence est égal au premier seuil f1 de fréquence. Ainsi, la consigne P(f) du pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC présente par exemple les deux plateaux PB et PH, dont le plateau haut PH, par exemple à 100%, pour f inferieure à f1=f2 et le plateau bas PB, par exemple à 0%, pour toute f supérieure à f1=f2.

Dans le mode de réalisation de la , le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est une fonction affine FD décroissante ayant une pente finie, déterminée et non nulle entre le deuxième seuil f2 de fréquence et le premier seuil f1 de fréquence, et reliée d’une part au plateau haut PH et d’autre part au plateau bas PB.

On décrit ci-dessous un exemple d’utilisation du mode de réalisation de la . On suppose que l’équipement consommateur EQC n’a pas d’installation de chauffage individuelle mais est équipé d’une borne de recharge de véhicule électrique de puissance Pn modulable. Le dispositif 102 mesure chez cet équipement consommateur EQC une chute de la fréquence du réseau à la fréquence f’ (à mi-chemin entre f1 et f2), alors que le consommateur est en train de recharger son véhicule électrique à la puissance Pn. La fonction P(f) donnée à titre d’exemple à la impose qu’à cette fréquence f’, 50% de la puissance disponible PD de l’équipement consommateur EQC doit être interrompue. Le boîtier sur l’équipement consommateur EQC envoie donc une consigne à la borne de recharge afin que la puissance de recharge soit réduite à 0,5 x Pn.

Dans le mode de réalisation de la , le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est une fonction FC décroissante courbe entre le deuxième seuil f2 de fréquence et le premier seuil f1 de fréquence, c’est-à-dire entre les points (f2, E(f2)) et (f1, E(f1)). Selon cette fonction FC décroissante, le pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC est égale au plateau haut PH lorsque la fréquence f est égale au deuxième seuil f2 de fréquence, et est égal au plateau bas PB lorsque la fréquence f est égale au premier seuil f1 de fréquence. Cette fonction FC décroissante peut être par exemple une fonction sigmoïde ou polynomiale. Un dispositif de modulation de puissance peut être prévu sur l’équipement consommateur pour obéir au pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD, envoyé par le dispositif 103 de contrôle. Un dispositif de modulation de puissance peut être prévu sur l’équipement consommateur pour obéir au pourcentage E d’effacement de la puissance électrique disponible PD, envoyé par le dispositif 103 de contrôle.

L’invention concerne également un procédé de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur (EQC) à l’aide du dispositif 100 de pilotage décrit ci-dessus.

Le procédé comporte les étapes suivantes, décrites en référence à la .

Lors de l’étape E11, le dispositif 102 de détermination détermine la fréquence f de la tension électrique V présente au point PDL de livraison de puissance électrique.

Puis, lors de l’étape E12, le dispositif (103) de contrôle efface le pourcentage E de la puissance électrique disponible PD pour l’équipement consommateur EQC selon la consigne prescrite P(f) donnant le pourcentage E en fonction de la fréquence f.

L’invention concerne également un programme d’ordinateur pour la mise en œuvre du procédé de pilotage, comportant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes E11 et E12.

Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la première valeur prescrite f1 de fréquence est identique pour la première consigne prescrite f(P) et la deuxième consigne prescrite f(R), et la deuxième valeur prescrite f2 de fréquence est identique pour la première consigne prescrite f(P) et la deuxième consigne prescrite f(R).

Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la première valeur prescrite f1 de fréquence peut être supérieure ou égale à 97.1 % de la fréquence nominale prescrite fn et inférieure ou égale à 99.5% de la fréquence nominale prescrite fn. Par exemple, la première valeur prescrite f1 de fréquence est égale à 98 % de la fréquence nominale prescrite fn (par exemple f1 = 49 Hz dans le cas où fn = 50 Hz).

Dans les modes de réalisation de l’invention, la consigne prescrite P(f) donnant le pourcentage E de la puissance électrique disponible PD pour le au moins un équipement consommateur EQC en fonction de la fréquence f peut être programmable. Cela permet de déterminer la modulation de puissance théorique à réaliser à partir d’une fonction P(f) dont le gabarit pourra être modifié (par exemple en fonction du type de charges pilotables et des préférences du consommateur).

Le dispositif 100 de pilotage de la consommation électrique de l’équipement consommateur EQC décrit ci-dessus aux figures 1 à 5 peut comporter un actionneur associé à chaque équipement consommateur EQC et/ou intégré à chaque équipement consommateur EQC. L’équipement EQC est pilotable par l’actionneur en ce qui concerne la puissance P consommée par l’équipement consommateur EQC. Le dispositif 103 de contrôle peut être connecté par des sorties logiques et/ou par des sorties analogiques à l’équipement consommateur EQC pour piloter la puissance consommée P selon la consigne prescrite P(f). Cet actionneur peut être un dispositif pilotable d’ouverture et de fermeture de circuit ou un moyen de contrôler l’équipement en tout ou rien ou un contacteur ou le disjoncteur DJ ou un dispositif de modulation de la puissance ou un variateur électronique de puissance.

Le dispositif 103 de contrôle décrit ci-dessus aux figures 1 à 5 peut comporter un contrôleur et l’actionneur, qui est éloigné du contrôleur et qui est commandé par le contrôleur via une liaison de télécommunication et de moyens de télécommunication, le contrôleur mettant en œuvre la consigne prescrite P(f) donnant le pourcentage E en fonction de la fréquence f. Dans ce cas, le contrôleur est prévu dans un premier boîtier, et l’actionneur est prévu dans un deuxième boîtier distinct et distant du premier boîtier. Par exemple, le contrôleur peut être associé au compteur CP de consommation électrique et/ou intégré au compteur CP de consommation électrique, notamment dans les équipements consommateurs EQC, qui ont une consommation P modulable. La liaison de télécommunication peut être filaire ou sans fil et peut être du type WiFi ou Ethernet ou Bluetooth (marques déposées).

Le dispositif 103 de contrôle décrit ci-dessus aux figures 1 à 5 peut également être entièrement intégré à l’équipement consommateur EQC (contrôleur et actionneur). Dans ce cas, le contrôleur et l’actionneur peuvent être prévus dans le même boîtier Le dispositif 103 de contrôle décrit ci-dessus aux figures 1 à 5 peut piloter en tout ou rien des charges interruptibles de l’équipement consommateur EQC (par exemple via des contacteurs alimentant ces charges ou via les moyens de télécommunication de type WiFi ou Ethernet ou Bluetooth), ou moduler les charges compatibles de l’équipement consommateur EQC (via l’actionneur et/ou le contrôleur intégré(s) aux équipements EQC pilotables ou via les moyens de télécommunication type WiFi/Ethernet/Bluetooth).

Le dispositif 100 comporte une partie matérielle (contrôleur mentionné ci-dessus et/ou actionneur mentionné ci-dessus) installée sur l’équipement consommateur EQC. Pour un compteur CP intelligent déjà en place, si le compteur CP peut héberger des lois de pilotage et comporte des sorties logiques et/ou des moyens de télécommunication ou si le compteur peut fournir la mesure de la fréquence f (le compteur comportant dans ce cas le dispositif 102 de détermination de la fréquence f) au boîtier annexe du contrôleur capable d’héberger des lois de pilotage et comportant des sorties logiques et/ou des moyens de télécommunication, cette partie matérielle installée sur l’équipement consommateur EQC peut comporter des dispositifs pilotables d’ouverture et de fermeture de circuits (exemple : contacteur ou disjoncteur) et/ou des dispositifs de modulation de la puissance (exemple : variateur électronique) intégrés à l’équipement piloté EQC et/ou des sorties logiques et/ou les moyens de télécommunication du compteur CP, permettant de piloter ces dispositifs (exemples : contact sec, contact mouillé, carte de télécommunication de type WiFi ou Ethernet ou Bluetooth (marques déposées)), ou un module intelligent au niveau du compteur CP, permettant de programmer les lois de pilotage.

Dans le cas où le dispositif 100 comporte un boîtier autonome, capable d’héberger des lois de pilotage et comportant des sorties logiques et/ou les moyens de télécommunication, la partie matérielle installée sur l’équipement consommateur EQC peut comporter des dispositifs pilotables d’ouverture et de fermeture de circuits (exemple : contacteur ou disjoncteur) et/ou des dispositifs de modulation de la puissance (exemple : variateur électronique) intégrés à l’équipement piloté EQC et/ou des sorties logiques et/ou les moyens de télécommunication du boîtier autonome, permettant de piloter ces dispositifs (exemples : contact sec, contact mouillé, carte de télécommunication de type WiFi ou Ethernet ou Bluetooth (marques déposées)), ou un module intelligent au niveau du boîtier autonome, permettant de programmer les lois de pilotage, ou un circuit de mesure de tension (dispositif 102 de détermination de la fréquence f) installé en aval du compteur CP.

Pour un module intelligent intégré aux équipements EQC pilotables, la partie installée sur l’équipement consommateur EQC peut comporter un moyen de contrôler l’équipement EQC en tout ou rien (exemple: contacteur), et/ou un dispositif de modulation de la puissance (exemple : variateur électronique), ou un module intelligent permettant de calculer la fréquence f du réseau RD et de programmer les lois de pilotage (tout ou rien, et/ou modulation de la puissance), ou un circuit (dispositif 102 de détermination de la fréquence f) de mesure de la tension aux bornes de l’équipement EQC (côté courant alternatif).

Bien entendu, les modes de réalisation, caractéristiques, possibilités et exemples décrits ci-dessus peuvent être combinés l’un avec l’autre ou être sélectionnés indépendamment l’un de l’autre.

Claims

Dispositif (100) de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur (EQC), qui est relié à un réseau (RD) de consommation de puissance électrique, lui-même relié à un point (PDL) de livraison de puissance électrique,
caractérisé en ce que le dispositif comporte
un dispositif (102) de détermination de la fréquence (f) d’une tension électrique (V) présente au point (PDL) de livraison de puissance électrique,
un dispositif (103) de contrôle, configuré pour provoquer un effacement d’un pourcentage (E ) d’une puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) selon une consigne prescrite (P(f)) donnant le pourcentage (E ) en fonction de la fréquence (f).
Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne prescrite (P(f)) donnant le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est au moins partiellement décroissante en fonction de la fréquence (f).
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (RD) de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite (fn), le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est à un plateau bas (PB) lorsque la fréquence (f) est supérieure ou égale à la fréquence nominale prescrite (fn).
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (RD) de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite (fn), le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est à un plateau bas (PB) lorsque la fréquence (f) est supérieure ou égale à un premier seuil (f1) de fréquence inférieur à la fréquence nominale prescrite (fn).
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (RD) de consommation de puissance électrique a une fréquence nominale prescrite (fn), le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est à un plateau haut (PH) lorsque la fréquence (f) est inférieure ou égale à un deuxième seuil (f2) de fréquence inférieur à la fréquence nominale prescrite (fn).
Dispositif suivant les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le deuxième seuil (f2) de fréquence est inférieur au premier seuil (f1) de fréquence, le plateau haut (PH) est supérieur au plateau bas (PB).
Dispositif suivant les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le deuxième seuil (f2) de fréquence est égal au premier seuil (f1) de fréquence.
Dispositif suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est en marches d’escalier.
Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est égale à un palier intermédiaire (X1) prescrit de pourcentage, supérieur au plateau bas (PB) et inférieur au plateau haut (PH), entre le deuxième seuil (f2) de fréquence et le premier seuil (f1) de fréquence.
Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le palier intermédiaire (X1) prescrit de pourcentage entre le deuxième seuil (f2) de fréquence et le premier seuil (f1) de fréquence est égal à 50 %.
Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le pourcentage (E ) d’effacement de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) est une fonction affine (FD) décroissante ayant une pente finie, déterminée et non nulle entre le deuxième seuil (f2) de fréquence et le premier seuil (f1) de fréquence.
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications 3, 4, 6 à 11, caractérisé en ce que le plateau bas (PB) est à 0 %.
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le plateau haut (PH) est à 100 %.
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (103) de contrôle comporte un actionneur associé à chaque équipement consommateur (EQC) et/ou intégré à chaque équipement consommateur (EQC).
Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l’actionneur est choisi parmi un dispositif pilotable d’ouverture et de fermeture de circuit, un moyen de contrôler l’équipement en tout ou rien, un contacteur, un disjoncteur (DJ), un dispositif de modulation de la puissance, un variateur électronique de puissance.
Dispositif suivant la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le dispositif (103) de contrôle comporte un contrôleur associé à un compteur (CP) de consommation électrique et/ou intégré au compteur (CP) de consommation électrique, le compteur de consommation électrique (CP) étant relié électriquement à chaque équipement consommateur (EQC) et étant éloigné de chaque équipement consommateur (EQC), l’actionneur étant éloigné du contrôleur et étant commandé par le contrôleur via une liaison de télécommunication.
Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif (102) de détermination de la fréquence (f) de la tension électrique (V) est associé au compteur (CP) de consommation électrique et/ou intégré au compteur (CP) de consommation électrique.
Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne prescrite (P(f)) donnant le pourcentage (E ) de la puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) en fonction de la fréquence (f) est programmable.
Procédé de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur (EQC), qui est relié à un réseau (RD) de consommation de puissance électrique, lui-même relié à un point (PDL) de livraison de puissance électrique,
caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes :
détermination (E11) de la fréquence (f) d’une tension électrique (V) présente au point (PDL) de livraison de puissance électrique, par un dispositif (102) de détermination,
effacement (E12), par un dispositif (103) de contrôle, d’un pourcentage (E ) d’une puissance électrique disponible (PD) pour le au moins un équipement consommateur (EQC) selon une consigne prescrite (P(f)) donnant le pourcentage (E ) en fonction de la fréquence (f).
Programme d’ordinateur, comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé de pilotage de la consommation électrique d’au moins un équipement consommateur (EQC) suivant la revendication 19, lorsqu’il est exécuté par un calculateur.