polycopie cours LA PRODUCTION DECENTRALISEE

TABLE DES MATIERES
Avant-propos
INTRODUCTION GENERALE................................................................. 01
I-GENERALITES SUR LES RESEAUX ELECTRIQUES........................................ 03
I-1-Architecture des réseaux électriques........................................................................... 03
I-1-1-Production... 03
I-1-2-Transport... 04
I-1-3-Répartition... 04
I-1-4-Distribution... 04
I-2-Topologies des réseaux électriques............................................................... 05
I-2-1-Réseau maillé... 05
I-2-2-Réseau bouclé... 05
I-2-3-Réseau radial... 06
I-2-4-Réseau arborescent... 06
I-3 Équipements et architectures des postes..................................................... 06
I-3-1-Qualités recherchées d'un poste............................................................................ 07
I-3-2-Architectures des postes....................................................................................... 08
I-3-3-Schémas des postes à couplage de barres..................................................................... 10
I-3-4-Postes de distribution BT.............................................................................................. 10
II- LA PRODUCTION DECENTRALISEE ............................................................. 12
II-1-Définition... 12
II-2-Caractéristiques de Production Décentralisée .................................................................... 13
II-2-1- Systèmes à alternateurs classiques (machine synchrone)............................................... 13
II-2-2- Systèmes à générateurs asynchrones............................................................................. 14
II-2-3-Systèmes à interface avec convertisseur électronique.................................................... 14
II-3-Différents types de production décentralisée..................................................................... 14
II-3-1-Les moyens de productions d'énergie............................................................................ 14
II-3-1-1-La cogénération............................................................................................... 15
II-3-1-2- Les énergies non renouvelables..................................................................... 16
II-3-1-3- Ressources énergétiques renouvelables......................................................... 16
A) L'énergie solaire ............................................................................................... 17
TABLE DES MATIERES
ii
B) L'énergie éolienne......................................................................................... 20
C) L'énergie biomasse............................................................................................ 22
D) L'énergie géothermique...................................................................................... 22
E) L'énergie hydraulique......................................................................................... 26
F) Les générateurs du futur : les piles à combustible (PAC).................................. 26
III-IMPACT DE LA PRODUCTION DECENTRALISEE SUR LE RESEAU
DE DISTRIBUTION ...........................................................................................
27
III-1-Impacts sur le sens de transit de puissance........................................................................ 29
III-2-Impacts sur la stabilité du système.................................................................................... 29
III-3-Impacts sur la qualité de service........................................................................................ 30
III-4-Impacts sur l'observabilité et de contrôlabilité du système............................................... 30
III-5-Impacts sur la continuité de service................................................................................... 30
III-6-Impacts sur le plan de protection....................................................................................... 30
III-6-1-Influence du producteur sur la sensibilité et la sélectivité du plan de protection ........ 31
III-6-2-Déclenchement intempestif d'un départ sain................................................................ 31
III-6-3-Aveuglement de la protection du départ en défaut........................................................ 32
III-6-4-Protection de découplage.............................................................................................. 33
III-7- Intégration de la GED sur les réseaux de distribution .......................................... 33
III-7-1- Généralités... 33
III-7-2- Étude de raccordement d'une installation ....................................................... 34
IV- LES RESEAUX ELECTRIQUES DU FUTUR-LES SMART-GRIDS............ 35
IV-1- Description générale........................................................................................... 35
IV-2- Compteurs intelligents........................................................................................ 36
IV-3 Maison intelligente et smart grids........................................................................ 36
CONCLUSION ... 38
BIBLIOGRAPHIE ... 39
Annexe A- Energie Eolienne ......................................................................................... 40
Annexe B- Panneau Solaire Photovoltaïque.................................................................. 41
Annexe C-Comparaison d'une Centrale Photovoltaïque (PV) de 5 MW avec une
Centrale Electrique Classique (au charbon) de 5 MW...................................................

INTRODUCTION GENERALE
Le mouvement mondial de désintégration et de recomposition qui touche dans la plupart des
pays le secteur électrique, conduit à accroître les gains de productivité dans tous les domaines
et tout particulièrement à utiliser les réseaux électriques plus près de leurs limites pour
valoriser au maximum les actifs investis. Dans le même temps, la multiplication des acteurs
du marché de l'électricité (producteurs indépendants, commercialisateurs, courtiers en énergie,
etc.) et la séparation des rôles entre producteurs, transporteurs et distributeurs rendent plus
complexes le développement et l'exploitation des systèmes électriques interconnectés. Il en
résulte une attention toute particulière qui doit être portée à la sûreté et à l'économie de
fonctionnement des systèmes électriques, non seulement pris globalement, mais aussi au
niveau de leurs composants et de leurs sous-systèmes.
Les réseaux de distribution sont la dernière phase dans la procédure d'acheminement de
l'énergie électrique à partir des centrales de productions aux consommateurs. Ils constituent
conventionnellement des circuits électriques passifs dans lesquels les flux de puissance active
et réactive s'écoulent des hautes vers les basses tensions. Ces flux ainsi que les tensions sont
déterminés par les charges. Les systèmes de protection et le réglage de la tension sont
actuellement basés sur ce caractère unidirectionnel de l'échange d'énergie.
Cependant, les incitations réglementaires en faveur des énergies renouvelables conjuguées à
l'ouverture du marché de l'électricité ont eu un premier impact direct sur le réseau de
distribution. Ce sont des raccordements de productions décentralisées sur ce réseau. Ceci va
avoir des conséquences très importantes dans la mesure où les réseaux de distribution n'ont
pas été conçus pour recevoir de la production. Avec ces dernières, le réseau de distribution
devient un ensemble de circuits électriques actifs dans lesquels les flux de puissance et les
tensions seront gouvernés non seulement par les charges, mais aussi par les sources. Les flux
de puissance pourront fort bien, dans certaines conditions, remonter des basses tensions vers
le réseau de transport.
Stimulée par des conditions favorables, la production décentralisée notamment à base
d'énergie renouvelable pénètre de plus en plus dans le réseau électrique. Dans la mesure où
leur puissance est limitée et leur installation se situe majoritairement dans le réseau de
distribution (la limite actuelle pour les raccordements HTA est de 12MW), ces producteurs
sont généralement désignés sous le terme de "Génération d'Energie Dispersée" ou GED.
Il est prévu que l'insertion de la production décentralisée soit dans un avenir proche de plus en
plus important. Plus le taux de pénétration des GED sera significatif, plus son influence sera
particulièrement conséquente car ces moyens de production contribuent à davantage
d'incertitudes et d'aléas et rendent le réseau plus fragile à cause de leur sensibilité.
En premier lieu, nous présentons une généralité sur les réseaux électriques, la structure et
l'architecture des réseaux de distribution. En second lieu, nous démontrerons les différentes
sources d'énergies -les énergies dites non renouvelables et les énergies dites renouvelables-et
la production décentralisée avec les différents impacts, et pour finir, nous parlerons sur les
réseaux électriques intelligents du future et les Maisons intelligentes.