Notre application à SMAP

Nous appliquons dans cette partie les modèles décrits aux données du projet SMAP, pour les deux périmètres « Haies » et « CCRC ».

III.2.1. Application des études de raccordement

Hypothèses

Pour nos études de raccordement de production PV, nous reprenons la majorité des hypothèses en fonction des données disponibles. En complément des données du Chapitre 1, nous avons donc les points suivants :

- Nous utilisons soit les estimations de tension HTA minimales et maximales de chaque poste HTA/BT, soit une tension HTA fixe à +4%. Les estimations HTA sont transmises par Enedis pour les réseaux BT étudiés (à jour en octobre 2018).

26 Ce seuil a été fixé pour compenser les dépassements des ajouts discrets de production PV. On verra plus tard qu’elle permet d’obtenir une médiane des productions calculées proche de l’objectif initial. 27 Cela facilite énormément l’implémentation et évite de manipuler un grand nombre de fois les PV.

- Nous utilisons par défaut les prises +2,5% des postes HTA/BT, sauf dans le rare cas où ces prises sont connues (deux postes des Haies).

- Nous considérons de base que tous nos départs sont mixtes, notamment car nos installations sont sur toiture et vraisemblablement au même nœud qu’un consommateur.

Raccordement de consommateurs :

Pour le périmètre des Haies, nous avons les hypothèses suivantes : - On ne considère que des charges résidentielles ;

- On ne considère que les changements d’usage qui impactent la consommation électrique. À savoir :

 Les modifications de type de consommation pour le chauffage ou l’eau chaude sanitaire (ECS). Par exemple : le passage d’un chauffage au gaz pour un chauffage électrique, ou l’installation d’une Pompe à Chaleur (PAC) ;

 Éventuellement le développement des Véhicules électriques (VE) et de la climatisation.

Pour le périmètre CCRC, nous considérons les mêmes changements d’usages, mais nous avons tout type de charges.

Raccordement de Producteurs :

La production PV suit son propre jeu d’hypothèses et est traitée différemment des charges :

- On ne considère que du PV sur toiture (pas de grande centrale au sol – et uniquement sur la toiture d’un « client ») ;

- L’échelle considérée est suffisamment petite pour que tous les PV produisent suivant une même courbe relative : à puissance de raccordement égale, les PV de même caractéristiques produisent la même chose. La puissance de raccordement, cependant, reste propre à chaque PV, par exemple selon l’orientation des panneaux et les éventuelles solutions appliquées. Si on ne considère pas de variation dans l’orientation des PV, on ne garde que l’orientation plein sud.

- Si l’orientation des PV est prise en compte, les PV de même orientation ont leurs propres courbes minimales, maximales et pondérées (une pour chaque angle considéré).

De plus, contrairement aux charges, les PV ne sont pas tous présents dès le début des simulations. Il faut les ajouter dans le réseau des Haies, en plus de l’éventuelle production PV déjà existante, en fonction du gisement identifié.

Tableaux de couleurs

Grâce à ces hypothèses, nous pouvons déjà simuler des raccordements par points de fonctionnement, c’est-à-dire à production et consommation fixe. Nous étudions ici un cas particulier d’insertion PV qui met en évidence une contrainte en tension haute sur l’un des réseaux des Haies. La Figure 2-9 illustre les résultats obtenus pour l’insertion d’une centrale monophasée de 3 kVA en bout de ligne du réseau 2. La phase (choisie arbitrairement) est la phase B.

Figure 2-9 : Tableau de couleur des contraintes détectées sur le réseau 2 en fonction de pourcentages de puissances produites et consommées pour le raccordement d’une installation PV monophasé de 3 kVA.

Dans cette figure, la croix blanche placée à 6% de puissance consommée et 100% de production est le point de fonctionnement usuellement choisi pour une étude de raccordement de producteur. En effet, cette valeur de 6% correspond, pour le réseau 2 des Haies, à environ 20% de la puissance maximale consommée. Nous avons donc ici une centrale PV possible (3 kVA monophasé) qui ne peut pas directement être insérée sur le réseau suivant les études actuelles.

Ce tableau permet d’avoir une bonne vision des opportunités sur ce réseau BT pour un cas de figure : en fonction des niveaux de consommation et de production, on peut voir quels sont les combinaisons qui fonctionnent, et à l’inverse, quels sont les contraintes qui apparaissent le plus rapidement. Pour ce cas de figure particulier, on peut voir qu’à 80% de production, le raccordement serait théoriquement valide. On observe aussi qu’avec une évolution du minimum de consommation vers 9% de la puissance souscrite, la situation serait également sans contrainte.

Cette méthode permet d’obtenir beaucoup d’information pour un seul cas d’étude, comme lors d’une demande spécifique de raccordement. Cependant, dans cette thèse, nous serons davantage amenés à travailler sur un grand nombre de configurations, et nous devons donc proposer d’autres méthodes d’analyse. La génération de tableau permet principalement de valider le développement d’un cadre d’étude qui permet de réaliser, de manière complète et maîtrisée, de nombreux types d’études de raccordement ou de planification.

III.2.2. Aide à la planification

Grâce aux données de SMAP, nous montrons que nous pouvons aussi proposer une aide à la planification (et au raccordement). Les méthodes développées permettent par exemple d’illustrer la capacité d’accueil PV d’un réseau de distribution BT avec un code couleur, c’est-à-dire ici la limite d’insertion PV d’un réseau avant l’apparition d’une contrainte en courant ou en tension. En une quinzaine de minutes, nous pouvons traiter la capacité d’accueil PV du périmètre de la CCRC pour une insertion « mono-point », c’est-à-dire que l’on s’intéresse à la capacité maximale d’insertion de chaque nœud du réseau indépendamment les uns des autres. Nous obtenons par exemple la Figure 2-10.

Vert : absence de contraintes Orange : contrainte en courant du transformateur Jaune : contrainte en tension basse (non représenté) Rouge : contrainte en tension haute X : Etude de raccordement de producteur

Figure 2-10 : Exemple de calcul de capacité d’accueil pour l’insertion mono-point d’une installation PV dans un réseau de distribution BT. Le carré noir représente le poste de distribution HTA/BT.

Nous avons sur cette figure la représentation d’une évolution classique de capacité d’accueil. Pour l’insertion d’une seule installation supplémentaire PV à la fois, nous testons tous les emplacements du réseau pour trouver la quantité maximale qu’il est possible d’insérer avant contraintes. Avec les hypothèses fixées, nous avons sur ce réseau entre 0 et 36 kVA possible selon l’emplacement : une faible capacité en bout de ligne (à cause de fortes chutes de tension), et à l’inverse une plus forte insertion près du poste HTA/BT (moins de chute de tension, et une capacité de transit suffisante).

On notera bien qu’il s’agit d’un calcul pour un seul PV. La représentation serait tout autre pour l’insertion d’un PV supplémentaire, ou encore différente pour une étude groupée. Bien que ce ne soit pas abordé ici, il est tout à fait possible de réfléchir sur un calcul de capacité d’accueil pour plusieurs PV, mais avec une réflexion à avoir sur les plages possibles de variations de puissance et le nombre de PV à étudier (dès deux installations, le nombre de combinaisons de placements et de puissances peut rapidement fortement augmenter le nombre de calculs nécessaires). Nous nous concentrerons

davantage dans cette thèse sur les calculs technico-économiques, et moins sur l’évaluation des capacités d’accueil ou sur les niveaux d’insertion.

III.2.3. Élargissement géographique du périmètre

Avec les simulations développées dans le cadre de SMAP, nous avons tous les éléments désirés pour étudier le réseau BT du village des Haies. Cependant, le village des Haies ne comporte que six réseaux BT. Leurs topologies sont très différentes, ce qui affecte beaucoup les résultats obtenus et ne permet aucune généralisation pour d’autres réseaux BT, et il serait hasardeux de le faire.

Pour aborder ce problème de réplicabilité, nous proposons une généralisation géographique des résultats. Nous passons de l’échelle du village des Haies à l’échelle de l’ancienne Communauté de Communes de la Région de Condrieu (CCRC) avec 195 réseaux BT. Ceci apporte de nombreux avantages :

- Fiabilisation des résultats obtenus aux Haies

- Observation de la réplicabilité des résultats à une autre maille. Dans tous les cas, les résultats restent à considérer dans leur contexte d’étude (par exemple : réseaux très majoritairement ruraux).

Pour les périmètres de la Communauté de Communes de la Région de Condrieu (CCRC), de la même façon, on ne considère que les modifications d’usages qui changent la consommation électrique. Sur ce périmètre par contre, nous devons considérer des charges de tout type.

Pour la production, nous avons des hypothèses similaires au périmètre SMAP, à savoir :

- Nous utilisons l’estimation par Hespul du gisement PV disponible sur l’ensemble de la CCRC, soit plus de 6000 installations possibles estimées entre 1,5 et 755 kWc. En énergie, nous avons une répartition du gisement PV qui va de 0% à 3,7% du gisement total selon le réseau étudié (pour une médiane à 0,35%).

Figure 2-11 : Monotone croissante des parts du gisement total PV calculé sur le périmètre CCRC

- Les installations sont au maximum à 150 m de leur point de livraison. De plus, en BT, on ne peut pas installer plus de 36 kWc par installation.

- Nous disposons des données de tension HTA utilisées par Enedis pour les études de raccordement de producteurs, ainsi que pour des études à P*max (même contexte que pour le périmètre SMAP). 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0% 3,5% 4,0% 0 50 100 150 P ar t du gi sem ent to ta l pa r rés eau Réseau BT

Ce riche contexte nous permet une grande maîtrise de l’environnement d’études, et nous pouvons donc modéliser et comparer un grand nombre de solution d’insertion. La partie III.3 suivante en est un exemple.

III.3. Exemple d’application : impact de l’incertitude de la production maximale en