Evaluation des pertes d’énergie
L’énergie perdue dans une ligne est déterminée par l’intégration dans le temps de la puissance perdue sur le réseau.
(5.11) Le calcul de cette intégrale donne :
Eperdue = Pjoules × T
Eperdue est l’énergie perdue en kWh
T : Le temps en heures
L’énergie n’étant pas disponible à plein temps sur notre réseau d’étude, nous supposons un temps de coupure de 4 heures par jour, soit 1460 heures de coupure par an. L’équation devient alors :
Eperdue=Pjoules (T - Tc)
Tc : temps moyen de coupure par an
Eperdue= 390,99 (8760-1460)
Eperdue= 2 854 227 kWh
104
Si on considère que l’énergie électrique est fournie aux consommateurs à un tarif moyen de Tm= 104F CFA/kWh alors :
C= 104 × 2 854 227.
C= 296 839 608 F CFA/an.
Nous en déduisons que la SBEE perd en moyenne la somme de 296 839 608 F CFA par an.
Rentabilité
Le temps de retour sur investissement est donné par : TRI
=
Soit TRI = 29 mois environ Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons fait l’étude technico-économique du renforcement optimal et de la compensation de la puissance réactive sur le réseau électrique de distribution de Cotonou-est en vue de la réduction des pertes et des chutes de tension. Il en ressort donc une mobilisation de 697.189.289 F CFA par la SBEE afin de mettre en place une méthode de compensation de l’énergie réactive qui fera un bénéfice de 24 677 778 par an. Ce qui atteste de la rentabilité du projet
105
CONCLUSION GENERALE
106
Le réseau de distribution HTA de Cotonou-est alimenté par le poste source d’Akpakpa et les postes de répartition D1 et D2 nécessite une gestion efficace, compte tenu du caractère dynamique et des contraintes liées à son exploitation.
Dans cette étude, il était question d’améliorer le profil de tension sur ce réseau par la réduction des pertes techniques.
Pour y arrivé, nous avons déterminé l’état électrique du réseau d’étude afin de mieux diagnostiquer les problèmes liés à son exploitation.
Cet état électrique a été obtenu grâce à l’analyse du réseau avec le logiciel PSAT/MATLAB. Il en ressort deux problèmes tels que les chutes de tension hors norme et les pertes joules.
Afin de corriger les problèmes relevés, il est proposé dans cette étude un renforcement optimal du réseau et l’installation des batteries de condenseurs à gradins automatique qui permettront de compenser la puissance réactive appelée par le réseau. La mise en œuvre de cette solution a permis d’avoir une chute de tension maximale de 3,28%
respectant la NF 50160 et de réduire les pertes joules de 57,86%.
Le coût de réalisation du projet a été évalué à 697 189 289 F CFA avec un recouvrement de l’investissement en vingt-neuf (29) mois.
Comme perspectives, nous pensons qu’il faudrait :
étudier, de manière très détaillée le passage, du réseau électrique HTA de Cotonou à 20 kV ;
intégrer au réseau électrique de distribution HTA de Cotonou-Est les dispositifs FACTS pour une meilleure compensation
107
de l’’énergie réactive et pour un meilleur maintien des tensions aux nœuds ;
étudier l’intégration de sources d’énergies renouvelables dans le réseau de distribution de Cotonou-Est, permettant la réduction des chutes de tension, notamment chez les consommateurs les plus éloignés.
D’autre part, compte tenu de l’augmentation croissante de la charge de Cotonou-Est, nous proposons l’alimentation de la ville de Porto-Novo à partir d’une autre source afin de permettre une meilleure satisfaction des consommateurs.
108
BIBLIOGRAPHIE
109
[1] Direction de la Production, des Mouvements d’Energie et des Energies Renouvelables (SBEE/DPMEER/SUPEEC/Centrale de Akpakpa) Fiche de relevé des charges.
[2] Service Cartographie et Modélisation des réseaux de la SBEE, « Schéma unifilaire actualisé du réseau de Cotonou-Est», 2013
[3] Dr Ramanou BADAROU et WOUINSOU Deen «Contribution à la réduction des pertes techniques sur le réseau HTA de la ville de Cotonou-est»
[4] « Rénovation et Renforcement des réseaux de Cotonou, Porto-Novo, Calavi et Lokossa », Rapport d’Avant-projet Simplifié, Cotonou, 2011/SBEE
[5] LILIEN Jean-Louis, «Transport et Distribution de l’Energie Electrique», Université de Liège, Institut d’Electricité Montefiore, 2009.
[6] ERDF-PRO-RES-43E, « Principes d’étude et de développement du réseau pour le raccordement des clients consommateurs et producteurs BT », 2011.
[7] Federico Milano, « Power System Analysis Toolbox », Documentation for PSAT version 2.1.6 May 13, 2010.
[8] Olivier RICHARDOT, Nouredine HADJSAÏD & Yvon BÉSANGER
« Réglage Coordonné de Tension dans les Réseaux de Distribution à l'aide de la Production Décentralisée », Thèse de doctorat de l’INP Grenoble, 2006
[9] Bulletin climatologique de l’ASECNA, année 2013
[10] Schneider Electric, « Solutions de compensation d’énergie réactive et filtrage d’harmoniques », catalogue moyenne tension 2010.
110
[11] HOUNSOU Morel Amour « Contribution à l’amélioration du niveau de tension au poste source 63/15 kV de la SBEE-Akpakpa », mémoire d’ingénieur de conception, EPAC/EE, 2012
[12] HOUNNOU A. Hypolite « Contribution à la conduite optimale du réseau HTA par les méthodes de planification : Application au départ Fidjrossè (SBEE) », mémoire d’ingénieur de conception, EPAC/EE, 2010 [13] Mathieu ADJANON, « Optimisation des pertes techniques sur le réseau électrique de distribution HTA de Cotonou ouest », mémoire d’ingénieur de conception, EPAC/EE, 2013
[14] BENABID.R « Optimisation multi objectif de la synthèse des FACTS par les particules en essaim pour le contrôle de la stabilité de tension des réseaux électriques » Mémoire de Magistère, Département de génie électrique Université, Amar Telidji, Laghouat 2007.
[15] Jean-Marie KAUFFMANN, « Chapitre 1 : Conduite des réseaux électriques », Université de Franche-Comté, 2004.
[16] Ekpè Jonas «Optimisation de l’écoulement de puissance dans le réseau souterrain des départs HTA du poste source 63/15kV de Gbégamey», mémoire d’ingénieur de conception, EPAC/EE
[17] Olivier Bia, « Contribution à l’amélioration de l’efficacité énergétique du réseau électrique HTA 15kV d’Abomey-Calavi par la réduction des pertes techniques », mémoire d’ingénieur de conception, EPAC/EE, 2013
[18] Les techniques de l’ingénieur « Les réseaux électriques »
[19] Dr Ramanou BADAROU « cours de production de transport de l’énergie électrique » Université d’Abomey-Calavi, EPAC/EE, 2014
111
ANNEXES
112
Annexe 1.1 : Organigramme de la Société béninoise d’Energie Electrique (SBEE)
Conseil d’administration
Direction Générale
Cellule Gouvernance d’entreprise et de contrôle de gestion
Direction Patrimoine et de la
prévention des
Personne responsable des marchés publics Cellule Gestion des Risques
Direction Audit Interne Contrôle
Général Cellule Formation
Direction Générale Adjointe
Secrétaire Général
Cellules Réduction des pertes
113
Annexe 1.2 : Organigramme de la Direction de la Production, des Mouvements d’Energie et des Energies Renouvelables
114
Annexe 2.1 : Schéma synoptique du poste source d’Akpakpa
115
Annexe 3.1 : Catalogue présentant les caractéristiques de l’almélec
116
Annexe 4.1 : Postes simplifiés
- Départ D1
Postes existants Postes simplifiés
C639, C640, C641, C303, C381, C642, C148, C153 C153
C166, C118 C118
C637, C285, C635, C634, C633, C378, C166, C636, C408, C619 C633 C380, C622, C629, C378, C633, C632, C349, C379, C631, C621,
C620, C223, C619, C408, C336, C335
C630 C209, C628, C627, C626, C625, C127, C101, C339 C339
- Départ D2
Postes existants Postes simplifiés
D2 D2
C322 C322
C463, C652, C176, C175, C88 C88
C649, C649 bis, C324, C648, C275, C436 C649
C219, C63 C63
C337, C654, C653, C174, C216, C111 C111
C651, C361, C346, C167 C167
C655, C461, C242, C365 C365
C251, C556, C274, C404, C657 C657
C293, C289, C323, C423, C658 C658
- COTONOU 1
Postes existants Postes simplifiés
C23, C96, C129, C106, C95, C22, C258 C258
C21, C609, C611, C610, C59, C60, C163 C609
C191, C46, C32, C142, C189 C189
C607, C9, C608, C130 C607
- COTONOU 6
Postes existants Poste simplifié
C24, C417, C435, C182, C13, C464, C382 C382
C647, C90, C466, C467 C467
117
- COTONOU 3
Postes existants Poste simplifié
C235 C235
C88, C175 C175
C270 C270
- COTONOU 5
Postes existants Poste simplifié
C284 C284
- St Michel
Postes existants Poste simplifié
C460 C460
- COTONOU 4
Postes existants Postes simplifiés
C468, C612, C348, C119, C298, C98, C407, C424,
C306, C147, C615, C314, C252, C617, C618 C618
C358, C359, C362 C362
C363, C364, C367, C368 C368
118
Annexe 4.2 : Paramètres des transformateurs de distribution HTA/BT
Les résistances et réactances données dans le tableau sont les résistances séries et réactances séries ramenées au secondaire du transformateur :
Puissance (kVA) Tension nominale (kV) Résistance (Ω) Réactance (Ω)
5000 15/0,41 0,00085 0,00186
Annexe 4.3 : Grandeurs réduites (15kV)
Départ D1
119
120
C609-C607 Al 3×1×240 0,0876 0,4343 79,043.10-6
Cotonou 4
Annexe 4.4 : Grandeurs réduites (20kV)
Départ D1
C630-C639 Alm 117 0,0692 0,1612 27,6679.10-6
Départ D2
121
122
C258-C609 Al 3×1×240 0,0809 0,0798 45,555.10-6
C609-C189 Alm 75 0,1758 0,3063 176,0275.10-6
C189-C304 Al 3×1×35 0,1130 0,1063 12,835.10-6
C609-C607 Al 3×1×240 0,0493 0,2443 140,520.10-6
Cotonou 4
C362-C368 Al 3×1×35 0,3458 0,0647 140,052.10-6
123
Annexe 5.1 : Batteries automatique CP254
124
TABLE DES MATIERES
DEDICACES………..….v
REMERCIEMENTS………...vi
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS………viii
LISTE DES TABLEAUX……….….. x
LISTE DES FIGURES……….… xii
RESUME………...…… xvi
ABSTRAT………...……xvi
INTRODUCTION GENERALE... 16
CHAPITRE 1 : PRESENTATION DU CADRE D’ETUDE ... 20
1.1. Présentation de la Société Béninoise d’Energie Electrique (SBEE) ... 20
1.2. Présentation de la Direction de la Production, des Mouvements d’Energie et des Energies Renouvelables (DPMEER) ... 21
1.2.1. Attributions et attributions ... 22
CHAPITRE 2: DESCRIPTION DU RESEAU HTA DE COTONOU-EST ... 24
2.1. Présentation du poste source d’Akpakpa ... 25
2.2. Système de protection du poste source d’Akpakpa ... 29
2.3. Problèmes d’exploitation du poste ... 29
Conclusion partielle : ... 29
CHAPITRE 3 : ANALYSE PAR SIMULATION DU RESEAU ELECTRIQUE HTA DE COTONOU-EST ... 31
Introduction partielle : ... 31
125
3.2. Modèles des différents composants d’un réseau de distribution électrique
selon PSAT ... 33
3.3. Modèle général du réseau électrique HTA 15kV de Cotonou-est sous PSAT/Matlab ... 49
3.3.1. Hypothèses simplificatrices ... 49
3.3.2. Edition du réseau d’étude sous PSAT/Matlab ... 50
3.4. Simulation du réseau HTA 15kV de Cotonou-est sous PSAT/Matlab Erreur ! Signet non défini. 3.4.1. Le système per unit ... 48
3.5. Calcul des paramètres des différents modèles des composants du réseau de distribution HTA de Cotonou-est ... Erreur ! Signet non défini. Résistance linéique et conductance ... 38
L’inductance ... 42
Capacitance... 44
3.7. Validation du modèle du réseau électrique de Cotonou-est ... 64
3.8. Analyse et interprétation des résultats de simulation ... 65
CHAPITRE 4 : METHODE D’AMELIORATION DES PERTES TECHNIQUES ... 68
Introduction ... 68
4.1. Evaluation des pertes techniques ... 68
4.1.1. Les chutes de tension ... 68
4.1.2. Les pertes joules ... 69
4.2. Causes et conséquences des pertes techniques dans un réseau électrique ... 70
4.3. Méthodes d’amélioration des pertes techniques ... 71
126
Conclusion ... 71
CHAPITRE 5 : CHOIX ET ETUDE TECHNIQUE DE LA STRATEGIE RETENUE ... 73
Introduction partielle : ... 73
5.2. Etude de l’impact technique du passage en 20kV ... 75
5.3. Etude de l’impact technique cumulée du renforcement du réseau de distribution HTA de Cotonou-est et de la production locale de puissance réactive appelée par le réseau... 83
5.4. Evaluation du coût de compensation du réseau ... 100
5.4.1. Inventaire du prix des éléments ... 100
5.5. Coût de l’énergie perdue ... 103
5.6. Rentabilité de la stratégie retenue ... 104
Conclusion ... 104