Outils de planification à Enedis

III.2.1. Schéma directeur [Coi13]

L’impact du coût d’investissement dans le développement du réseau oblige à avoir une vision à moyen et long terme de son évolution. Un nouvel ouvrage doit non seulement pouvoir assurer un fonctionnement suffisant sur sa durée de vie, afin d’éviter un remplacement précoce, mais aussi s’insérer dans un projet de développement du système électrique cohérent à long terme.

Le schéma directeur a pour but de donner une vision à 30 ans du développement du réseau. La cible définit les grandes orientations : postes sources, départs HTA principaux et niveaux de tension, mais ne structure pas les décisions. En revanche, tout choix important conçu dans le cadre d’une étude décisionnelle et qui n’est pas en cohérence avec le schéma directeur donne lieu à l’initialisation d’une mise à jour de ce dernier pour garantir la cohérence des outils et la pertinence du schéma. Celui-ci se fait selon les étapes suivantes :

L’élaboration du diagnostic: analyse de l’environnement et de la sensibilité des clients raccordés.

La prévision des consommations et des puissances produites: il s’agit de déterminer les taux d’accroissement des charges et productions raccordés aux réseaux de distribution ; cette prévision se fait à un niveau régional et prévoit des scénarios de croissance haute et basse. Elle s’appuie sur des connaissances internes (historique des consommations) et externes.

La cible à long terme : la cible représente le schéma du réseau HTA nécessaire et suffisant, à terme, pour alimenter dans de bonnes conditions les utilisateurs du réseau. Les critères utilisés sont précisés dans le Tableau I-2.

La définition des stratégies de développement des réseaux: L’étape consiste à déterminer différentes stratégies de développement des ouvrages permettant de passer de l’état initial à l’état final (la cible à long terme). Chaque stratégie est constituée d’une succession d’opérations élémentaires. L’ensemble des opérations doit rester cohérent avec les règles de fonctionnement des réseaux.

4On doit normalement ajouter les pondérations associées à chaque scénario. Ici on suppose qu’elles sont incluses dans le calcul des poids A, sinon on doit les intégrer à la définition de d.

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L'échéancier des travaux et des investissements: L’utilisation de l’approche technico-économique permet de déterminer la date optimale de chaque opération élémentaire et d’en déduire le bilan actualisé de chaque stratégie étudiée. À l’issue de cette phase, on obtient un échéancier théorique (coût de l’opération, date optimale de réalisation) de l’ensemble des opérations étudiées.

L'estimation du niveau de qualité de fourniture : La conduite des étapes précédentes permet d’évaluer l’évolution probable de la qualité de fourniture en fonction des investissements envisagés. La notion de schéma directeur englobe les différentes cibles à moyen et long terme, en général on distingue une cible intermédiaire à 10 ans. Elle correspond à l’ensemble des opérations justifiées sur la période de 10 ans (sous-ensemble de la cible à long terme) et cohérentes avec le plan de développement à long terme.

Pour obtenir la cible complète à 10 ans, il convient de superposer les autres aspects : · levée des contraintes électriques (U ou I) résiduelles,

· implantation des points télécommandés et des organes de manœuvre manuels, · bouclages éventuels des grappes importantes (P > à 250 kVA).

Dans le cadre de la planification long terme, la prévision de la croissance de la consommation revient à estimer le niveau de croissance moyen correspondant à la zone d’action d’un ou plusieurs postes sources. On distingue la croissance « en surface » liée à l’apparition de nouvelles charges significatives (de l’ordre du MW) et la croissance en profondeur, qui correspond globalement à l’évolution des charges existantes.

L’évolution de la consommation s’estime à partir des relevés disponibles et d’aspects prospectifs dépendants de la région considérée, mais qui concernent généralement des aspects comme l’évolution démographique, celle de l’emploi, la proximité d’infrastructures. Pour chaque critère des taux de croissance, positifs ou négatifs, sont fixés et un taux de croissance global est défini par rapport aux poids attribués à chacun.

La prévision des taux de croissance sur des périodes supérieures à 10 ans reste très incertaine, et on adopte souvent des taux plus faibles que ceux retenus pour les 10 premières années.

III.2.2. Les situations dimensionnantes

Température minimale de base [Erd10]

La température minimale de base est la température froide dont la probabilité d’occurrence est de 1 jour/an. Elle est déterminée statistiquement comme étant la 30ème plus petite valeur moyenne journalière sur une période de 30 années.

La « Puissance à Température Minimale de Base » (Ptmb) d’un départ est la somme des contributions des charges consommatrices HTA et BT à la pointe à température minimale de base, toute(s) production(s) décentralisée(s) découplée(s). On n’est pas forcément capable de mesurer directement cette valeur, la température minimale de base n’étant pas atteinte régulièrement, elle est donc calculée en corrigeant la valeur P*max (définie ci-dessous) d’un effet de température [Erd08].

Température normale d’hiver[Erd10]

La température normale (notée θ) est la température moyenne statistiquement observée par les services de la météo le 15 janvier, sur plusieurs décennies [Erd08]. La puissance « P*max » d’un départ est la

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somme des contributions des charges consommatrices HTA et BT à la pointe à température normale d’hiver, toute(s) production(s) décentralisée(s) découplée(s).

La puissance P*max est révisée tous les ans grâce à la mesure des intensités transitant dans les départs HTA des postes-sources [Erd08]. Le risque de dépassement de la P*maxn’est pas structurellement fixe, et celle-ci est par définition toujours inférieure à la Ptmb.

Production dimensionnante

Si des producteurs sont présents sur la maille HTA, on considère que le réseau doit pouvoir assurer une tenue en tension et courant en régime normal pour une production maximale et une consommation « minimale »⁵, cette dernière étant la plus faible valeur de charge mesurée sur le départ ou par défaut 20% de la P*max [Erd15a] (le ratio correspond à la moyenne constatée entre la puissance basse et la P*max, et constitue une prise en compte du foisonnement des charges).

La situation de production maximale est celle où l’ensemble des générateurs produit à sa puissance maximale (c’est à dire à la puissance qu’il a souscrite). Contrairement à la charge, où la P*max est inférieure à la somme des souscriptions, on ne prend donc pas en compte un éventuel foisonnement des productions.

III.2.3. Critères de décisions pour la cible à long terme [Coi13]

Pour établir la cible à long terme, les critères suivants, ainsi que ceux donnés dans le Tableau I-2 sont utilisés par Enedis.

· En urbain dense, les raccordements des postes HTA/BT se font en double dérivation ou coupure d’artère avec une structure HTA adéquate.

· En urbain, la structure HTA est en artère source à source et boucle simple, l’ensemble des postes HTA/BT est raccordé en coupure d’artère.

· En rural, la structure HTA est en artère source à source et boucle simple, les postes HTA/BT sont raccordés en coupure d’artère ou en antenne.

Tableau I-2 – Critères des structures cibles du schéma directeur

Hypothèses En rural En urbain

20 kV 15 kV 20 kV 15 kV

Taille des postes sources 2 transformateurs HTB/HTA 3 transformateurs HTB/HTA P*max d’un départ ≤ 5 MVA ≤ 3.75 MVA ≤ 6 MVA ≤ 4.5 MVA Longueur développée

maximale d’un départ

≤ 55 km

Produit PL maximal ≤ 100 MVA.km ≤ 55 MVA.km Nombre de départs par

transformateur

Fonction de la puissance nominale du transformateur et de la puissance des départs HTA

5

La consommation « minimale » n’est pas un minorant absolu de la charge mais une valeur seuil pour laquelle il est peu probable d’observer une situation à charge plus basse.

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Les critères présentés dans le Tableau I-2 sont choisis de manière à assurer une qualité de fourniture acceptable. Est notamment utilisée la notion de produit PL, définie comme la P*max du départ multipliée par sa longueur. Comme la probabilité de défaut augmente avec la longueur du départ et que la puissance coupée en cas de défaut est plus importante sur un départ très consommateur, le produit PL est un indicateur qui est fortement corrélé à l’END attendue sur le départ considéré.

La puissance maximale d’un départ est imposée par le choix des structures de réseau et par l’utilisation de cellules « départ » au poste source (généralement calibrées à 400 A). La longueur d’un départ est limitée pour tenir compte du niveau de qualité de fourniture, vu par les utilisateurs rattachés sur les départs les plus longs, et la limitation du produit PL permet de limiter les chutes de tension (cf. la formule de Kapp, équation (I-4), partie II.4.5).

En milieu urbain la densité de charge, et donc la densité de poste source est plus importante qu’en milieu rural. Les départs sont en moyenne plus courts et il n’y a pas lieu de poser une limite en longueur ou en produit PL ; le facteur limitant sera en effet la capacité de transit du réseau et non les chutes de tension.

III.2.4. Critères de décisions pour le raccordement d’un client

Les études de raccordement ont pour objectif de déterminer la meilleure façon de raccorder un nouveau client au réseau. Selon le niveau de tension retenu (HTA ou BT), le GRD détermine quelles sont les possibilités d’adaptation du réseau pour accueillir le client et vérifie la compatibilité de la présence de la nouvelle installation avec le bon fonctionnement du réseau existant.

Dans le cas d’un raccordement en HTA, le client peut être raccordé sur un départ existant ou dédié. La section de câble choisie, dite section économique, est celle qui réalise le meilleur compromis entre investissement et dépenses d’exploitation et de maintenance actualisées sur la durée de vie de l’ouvrage. Les modalités de calcul de celle-ci sont données en annexe A, partie V.2.2. Le GRD s’assure ensuite que les capacités de transit des ouvrages HTA, les plages de tension et le fonctionnement du plan de protection sont respectées dans le cadre des situations dimensionnantes [Erd10]. Le réseau doit assurer une tenue en courant et tension en régime normal (dit « N ») et en régime de secours (décision à bien plaire du GRD, qui peut être contractualisée entre celui-ci et les clients concernés si nécessaire) pour une puissance appelée par le départ de Ptmb [Erd08].

Dans le cas d’un raccordement en BT, l’étude du plan de tension intègre un couplage avec les états possibles des ouvrages en amont. Les seuils retenus intègrent l’incidence effective du réseau HTA et du transformateur sur la tenue de tension BT. L’étude permet de vérifier si la capacité de transit des ouvrages BT et le plan de tension sont respectés.

Si aucune contrainte n’est détectée lors de l’étude de raccordement, le client peut être raccordé directement. Dans le cas contraire, il est possible de renforcer les ouvrages existants amont, ou en créer de nouveaux [Erd16b].

« Load flow » à la maille HTA

La tension en tête de départ HTA est fixée à l’avance et maintenue stable (avec une précision de 0.01 p.u.) grâce au régleur en charge qui compense la fluctuation de tension en HTB. La tension de consigne est choisie entre 1.02 et 1.04 p.u On modélise les transformateurs HTA/BT et les clients HTA comme des nœuds de production ou consommation dont la puissance consommée est modélisée selon le profil des clients et de manière à garantir que la puissance soutirée au niveau du poste

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corresponde à celle fixée dans les situations de référence considérées (Ptmb, P*max…). Cela permet de prendre en compte le foisonnement présent sur la maille réseau considérée.

Par ailleurs le tan φ estfixé à 0.4 pour l’ensemble des consommateurs, celui des producteurs est pris selon la valeur spécifiée dans le contrat d’accès au réseau (CARD), selon les modalités définies ci -dessous.

III.2.5. Seuils pour la planification HTA

Lorsque d’étude décisionnelles visant à éclairer les choix d’investissements sur le réseau. Le GRD peut vérifier si les seuils d’un réseau donné sont susceptibles d’être dépassés, ou si des dépenses pourraient être engagées de manière efficace (par exemple pour garantir un secours sans demande spécifique d’un client, cf. partie III.2.4). Dans ce cas l’étude en régime secours se fait avec une puissance appelée par le départ de P*max.

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