Electric power generation transmission and delivery A NEW

Electric power generation, transmission and delivery A NEW PARADIGM Programme ENERGIE I. N. P. Grenoble

Contexte & Enjeux 1. Libéralisation du marché de l ’énergie électrique 1. 2. Nouveaux acteurs Nouvelle donne (paradigme) Contraintes environnementales 1. 2. 3. Énergie propre Difficulté de construction de nouveaux ouvrages Fonctionnement aux limites 1. 2. 4. Congestions et flux d’énergie « imprévus » risque d’écroulement Enjeux économiques

Sens de l ’énergie Génération RESEAU ELECTRIQUE Transport Distribution Service Consommateur Vision classique du système électrique de puissance

Génération Transport Distribution Service Consommateur tion stribu ” Di es “câbl Trans “prop port riètair e” tion ra Géné Bours e d’éner gie Services système e Servic eur at somm con Marke ting/ trading e tag Comp GRT

Alternatives et technologies g Développement des technologies alternatives de production g g Nouvelles technologies g g éolien, solaire, PAC, m-turbine, m-hydro, … FACTS, GPS, … Distribution « active » g Insertion de la production décentralisée g Nouveaux schémas de protection g Pilotage, impact architectures, qualité de l’énergie, . . . g Apport des NTIC (Internet, …)

Breaking The Rules Yesterday Central power station Tomorrow: distributed/ on-site generation with fully integrated network management Photovoltaics power plant Transmission Network Storage Flow Control House Storage Power Distribution Network quality Local CHP plant device Storage Power quality device Wind power plant House with domestic CHP Factory Commercial building Source ALSTOM

Le contexte : la nouvelle distribution Charges fluctuantes 1. 5 k. V - 50 k. V 400 V 63 k. V - 750 k. V Réseau de distribution Production Réseaux Transport et répartition Sens habituel d’écoulement de l ’énergie Distribution active Charges sensibles Filtrage actif Compensation Charges polluantes Production décentralisée

Une vue d ’ensemble Générateurs Eoliennes Piles à combustible Microcentrales Groupes diesel Géné photovoltaïques Micro turbines. . . Interfaces Intelligentes (I. I) Flux énergétiques I. I Systèmes de stockage Mécaniques : Volants d ’inertie Magnétiques: SMES Électrostatiques et/ou chimiques Systèmes de supervision mesures et contrôle commande Acquisitions Commandes RESEAU Interfaces Intelligentes (I. I) Flux énergétiques

Enjeux scientifiques et thèmes de recherche 1. Intégration massive de la production décentralisée 1. 2. Conception nouvelles architectures 3. 2. Centrale virtuelle Observation des producteurs Nouvelles fonctions de la dérégulation et réseaux de transport 1. 2. Traçabilité de l’énergie 3. Traitement des congestions Valorisation services système, sécurité des réseaux Nouvelles interfaces Production/Réseau 1. Electronique de puissance 2. Commande intelligente

Virtual Utility Company Energy Service Providers • Business Partnering • Energy Mgt & Energy Trading System • Planning & Operations • System Installation and Maintenance • Asset Management and Services Utility Distribution Companies Retail Energy Markets Communication Network (Internet, …) Residential Industrial Commercial Distributed Gen Source: Alstom

Perspectives de recherche n Méthodes et analyse des grands systèmes n Réduction d’ordre n Amélioration des transferts de puissance, traitement des congestions n Intégration GED dans le réseau n n Optimisation transferts énergétiques Nouvelles architectures Méthode d’analyse et d’amélioration de la qualité Méthodes de gestion et de pilotage (centrale virtuelle) n Electronique de puissance très basse tension n Electronique de puissance Moyenne et Haute tension

Les avancées à réaliser n INTEGRATION MASSIVE DE LA PRODUCTION DECENTRALISEE n Gestion des flux d’énergie dans les réseaux(Disponibilité et qualité ) n Outils qualité de l’énergie (matériel et logiciel) n Augmentation des capacités de transfert (FACTS…) n Limitation des défauts n Impact de la production décentralisée n Détection et localisation des défauts n Nouvelles protections (bi-directionnelles) n Observation des producteurs(traçabilité) n Centrales électriques virtuelles n Gestion des réseaux en présence d’un grand nombre de charges et de producteurs intermittents n Méthodes de supervision et de surveillance généralisées( analyse et transfert des données) n Commandes innovantes des interfaces n Nouvelles architectures de réseau ( schémas d’alimentation optimisée) n A courant continu( avec ou sans raccordement) n Stockage

Les avancées à réaliser n ELECTRONIQUE DE PUISSANCE n Electronique de puissance très basse tension(forts courants ) n Composants Si spécifiques : fort courant et faible tension de déchet n Intégration de la commande rapprochée et des protections n Architecture des convertisseurs bien adaptée n Conception globale des convertisseurs incluant les problèmes thermiques , mécaniques , C. E. M. …etc APPLICATIONS: automobile , informatiques , alimentations continues , P. A. C. , photovoltaïque , éclairage n Electronique de puissance HAUTE TENSION n Composants Haute Tension n Composants Carbure de Silicium (V> 10 k. V) n Prospective composants Diamant n Composants à commande optique n Architecture des convertisseurs n Convertisseurs multi-niveaux n Mise en série de composants I. G. B. T. APPLICATIONS: Onduleurs de traction , FACTS , Filtres actifs …