Etude du taux de pénétration des énergies renouvelables sur un réseau de distribution HTA sensible

Le gestionnaire d’un réseau de distribution urbain souhaite étudier l’impact de l’insertion massive sur une partie de son réseau de nouvelles centrales de production décentralisée (centrales photovoltaïques HTA et BT et centrale hydraulique basse chute), et de nouveaux usages (véhicules électriques, pompes à chaleurs de fortes puissances…).

Le réseau électrique cible est un réseau de distribution urbain constitué de 3 boucles HTA alimenté par 2 postes sources RTE. Chaque boucle alimente une dizaine de postes de distribution HTA/BT pour des utilisations industrielles et résidentielles.

Cette étude prospective avait donc pour but d’établir les limites en termes de taux de pénétration des ENR et des nouveaux usages. Les risques à couvrir portent sur le dimensionnement, la stabilité et la qualité du réseau.

CAPSIM a constitué un modèle numérique sous le logiciel PowerFactory permettant des simulations statiques et dynamiques du réseau électrique cible.

Ce modèle a permis dans un premier temps de réaliser un audit du réseau existant afin de contrôler la qualité de tension et les marges de dimensionnement existantes. Ont été particulièrement analysés le plan de tension (marges existantes sur les fluctuations de tension), les courants de court-circuit et les taux de distorsion harmoniques. Cette étape a mis en évidence les postes de distribution les plus sensibles pour l’insertion de centrales de production décentralisée.

Dans un second temps, 3 scénarios avec différents taux de pénétration EnR sont définis afin d’évaluer l’impact du raccordement des centrales de productions sur les flux de puissances et la qualité de tension du réseau à l’horizon + 10 ans.

Le modèle, bâti à partir des relevés de consommation du réseau actuel, comprend les modifications prévues à moyen terme sur le réseau :

• Une nouvelle maille HTA destinée à l’alimentation de constructions résidentielles et de bornes de recharges de véhicules électriques.
• Les modifications de consommation des sites industriels.
• 4 centrales de production photovoltaïques HTA.
• 1 centrale de production hydraulique.

Les simulations dynamiques sont effectuées sur une durée de 24h afin de représenter les variations de consommations d’une part et de production (liées à l’énergie photovoltaïque) d’autre part. Les conditions d’ensoleillement, variables selon les saisons et les journées, ont aussi été prises en compte

L’analyse des résultats des scénarios a été menée dans le but de vérifier :

• L’indépendance du réseau vis-à-vis des productions fluctuantes même dans un rapport production/consommation extrême.
• Le dimensionnement du matériel de distribution de sorte à alimenter l’ensemble du réseau avec toutes les modifications prévues.
• Le respect des contraintes de qualité de tension du réseau.
• La stabilité du réseau avec un taux de pénétration EnR maximal avec les projets prévus.

Cette étude a permis de :

• Produire un modèle dynamique du réseau existant et futur.
• D’analyser l’impact des projets de consommation et production.
• De vérifier le dimensionnement du réseau pour l’insertion de ces projets.
• D’établir des règles sur les taux de pénétration maximaux de production décentralisée sur le réseau.