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Impact des infrastructures de charge sur le réseau de distribution

Intégration des Véhicules Electriques dans le système électriquePOITIERS, le 30 SEPTEMBRE 2010

V. Courtecuisse

1

Sommaire

Présentation du groupe SEOLIS

Contexte

Etude d’intégration des VE sur le réseau de distribution

Conclusion et perspectives

2

SIEDS

SEOLIS

GEREDIS

100 %

85 %

SOREGIES15 %

-Propriétaire des réseaux de distribution d’électricité sur son territoire

-Autorité organisatrice du service public de l’électricité et du gaz

-Gestionnaire des contrats de fournitured’électricité des clients raccordés sur leréseau du SIEDS

-Opérateur de réseau (construction entretien et exploitation)

-Activités Gaz et Eclairage public

-Gestionnaire des réseaux de distribution d’électricité sur le territoiredu SIEDS

Structure globale et actionnariat

3

Infrastructure du réseau

• Structure radiale• Longueur de départ importante (63 km en moyenne en

HTA )• Une faible densité de charge (17 clients par km de H TA)4

Structure HTA du réseau

Poste Source

Agence d’exploitation

Production

• 12 Postes Sources

• Trois niveaux de tension HTA ( 30 kV; 20 kV; 15 kV)

• Réseau limité au département

• 2 Agences d’exploitation

• 1 Centre de conduite à distance

• 2 Groupes de production

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Sommaire


Contexte

Etude d’intégration des VE sur le réseau de distribution


6

Le 1er octobre 2009 : le gouvernement lance un plan ambitieux pour le développement des véhicules électriques (VE) et hybrides rechargeables (VHR) .

Les principales annonces portent sur :

• le renforcement de la R&D dans ce domaine,

• la création d’une filière française de production de batteries,

• le développement des infrastructures de charge privées et publiques,

• l’anticipation des problématiques environnementales.

Contexte

7

Des obligations législatives ont été introduites dans le projet de loi Grenelle 2 :

- dès 2012 les constructions d’immeubles (bureaux et habitations) avec parking intègreront obligatoirement des prises de recharge.

- Dans les copropriétés, la création d’un « droit à la prise » facilitera les travaux nécessaires.

- Au travail, la création de prises sera également facilitée, et obligatoire dans les parkings des immeubles de bureaux d’ici 2015.

Contexte

8

Contexte

• Evaluer les capacités du réseau électrique à assimiler ces nouvelles charges

• Dimensionner le réseau en conséquence

• Imaginer des solutions pour minimiser les coûts de renforcement

Rôle du gestionnaire de réseau de distribution (GEREDI S)

Rôle du fournisseur (SEOLIS)

• Accompagner les collectivités locales dans le déploiement des infrastructures de charge

• Etre en mesure de proposer des offres commerciales à ses clients et aux aménageurs privés.

9

Sommaire


Contexte

Etude d’intégration des VE sur le réseau de distrib ution


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Principe de l’étude

11

TR HTB/HTA

TR HTB/HTA

TR HTA/BT

TR HTA/BT

Poste Source HTB/HTA

Réseau HTA

Réseau BT

En première approche pour analyser les capacités du réseau :- Vérifier la contrainte en puissance

Ptransformateur > Pcharges Avec Pcharges = Pclients + Ppertes- Vérifier la contrainte en tension

Uclient = Un +/- 10 %- Vérifier la contrainte en courant

I conducteurs > I transit

Décomposition de l’étude

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Prévision de déploiement des VE/VHR

Modélisation des charges clients et des véhicules

Scénarios de répartition des points de charge VE sur le réseau

Etude d’intégration réseau HTAImpact CdC des postes HTB/HTA

Plan de tension HTA

Etude d’intégration réseau BTImpact CdC des postes HTA/BT

Plan de tension BT

Généralités sur la charge des VE

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• 16A – monophasé ou triphasé, soit une puissance de 3,7kW ou 11kW

• Recharge complète de la batterie d’un VE en 8h environ

CHARGE NORMALE

• 32A – triphasé, soit une puissance de 23kW

• Recharge d’appoint de durée variable (5min de charge pour 10km)

CHARGE SEMI-RAPIDE

• 63A – triphasé, soit une puissance de 43kW

•courant continu

• Recharge de secours

CHARGE RAPIDE

Solution privilégiée pour les prises domicile/travail

Solution privilégiée pour les bornes de charge domaine public (voierie, parking…)

Solution privilégiée pour des flottes de voiture spécifique

Prévisions VE / VHR Deux-Sèvres

Année 2007 2010 Prévision 2020

France 63601000 64667000 -

Deux-

Sèvres362944 374690 413843


France 31673298 32204166 33973726

Dont VE - - 500000

Dont VHR - - 1500000


Deux-

Sèvres

195990 202333 223475

Dont VE - - 3289

Dont VHR - - 9867

Prévision évolution démographique [INSEE]

Prévision d’évolution du parc auto français [EDF]

Prévision d’évolution parc auto Deux Sèvres

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Modélisation des clients :Modélisation des clients

La modélisation des clients est basée sur la méthode du profilage.Un profil est une courbe-type normalisée reflétant la façon dont un client « moyen »consomme l’électricité au cours du temps.Il existe 15 profils dérivés des tarifs historiques

15

Exemple d’indices de profilage sur une semaine:

Modélisation des clients

Profils clients RESIDENTIELS

16

Modélisation des clients :

Modélisation des clients

17

TR HTA/BT

1) Affecter un profil normalisé à chaque client en fonction de son tarif

CdCposte = Σ(Profil * Pmoy) + Pertes

2) Le profil est multiplié par la puissance moyenne (issue des relevés de compteur) du client

3) Calcul les pertes (Gauss-Saidel Power Flow)

Modélisation charge des véhicules

18

Environs 40 modèles de VE sont annoncés à l’horizon 2015

64 % des véhicules annoncés seraient équipés de batteries Li-ion

Capacité de batterie moyenne de 30 KWh pour VE

Capacité de batterie moyenne de 15,5 Kwh pour VHR

Modélisation charge des véhicules

19

Cycle de charge lente VE (mono, 16 A) VE

Cycle de Charge lente (mono, 16 A) VHR

Courbe réelle

Approximation

12 h

3,3 kW

6 h

3,3 kW

Cycle de charge semi-rapide VE (tri, 16 A) VE

9 h5 h

Cycle de rapide VE (tri, 32 A) VE

80 % de la charge

�� Les charges semi-rapides et rapides nécessitent des appels de puissance importants mais elles permettent de réduire significativement les temps de charge

�� La puissance appelée par les VE et VHR sont identiques (seule la durée de charge diffère)

80 % de la charge

80 % de la charge

10 kW 22 kW

Modélisation de la charge des véhicules :Modélisation charge des véhicules

Pour l’étude 3 types de prises sont considérés :- Prise domicile - Prise travail- Prise de recharge sur les parkings et voiries

20

Prises de recharge sur les parkings et voiries : rechargement de 7h à 22h.

Prise domicile/travail :Trajets domicile-travail moyen :30 Km Arrivée Travail : 8h30Retour Domicile : 18h30

Modélisation de la charge des véhicules :Modélisation charge des véhicules

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Prises domicile:

Répartition des prises de charge sur le réseau

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Répartition aléatoire des clients résidentiels sur l’ensemble du réseau de distribution.Au maximum, une prise a été affectée par client.Prises travail:Répartition aléatoire sur l’ensemble des clients professionnels du réseau de distribution.Une ou plusieurs prises ont été affectées aux clients en fonction du code NAF qui caractérise l’activité de l’entreprise.

Prises voiries:Répartition aléatoire sur le réseau de distribution.Ces prises sont considérées comme de nouveaux clients.

Le déploiement des VE et VHR affectera dans un premier temps les zones urbaines et périurbaines, par conséquent on suppose que les 2/3 des points de charge seront installés dans ces zones. Le tiers restant le sera dans les zonesrurales.

Calcul CdC Poste intégrant les Ve

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CdCposte = Σ(Profil * Pmoy) + Pertes + CdCVE

TR HTA/BT

3) Calcul les pertes (Gauss-Saidel Power Flow)

1) Intégration des CdC prise domicile/travail aux profils des clients impactés

2) Intégration des CdC bornes Voirie

Etude de la contrainte sur un poste :

Etude d’intégration BT

CdC PD = CdC clients + pertes + VE

Plan de tension

Chute de tension acceptable ?

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Exemple Résultats de l’étude du poste 21001 :

Etude d’intégration BT

Poste 21001 actuel

Chute de tension Départ 1 Départ 2

En Volt 17,5857 13,9929

En % 4,08 3,25

Contrainte en tension

(non tant que <10%)

non non

non

Pertes en W Départ 1 Départ 2

1986,6 2682,1

4668,7

Puissance admissible 160 kVA ; cos phi = 0.97456

Soit 155,9296 kW

Marge en kW 5,5695

Contrainte en puissance non

Poste 21001 en 2020

Chute de tension Départ 1 Départ 2

En Volt 29,2096 16,6058

En % 6,79 3,86

Contrainte en tension

(non tant que <10%)

non Non

non

Pertes en W Départ 1 Départ 2

4337,5 3502,9

7840,4

Puissance admissible 160 kVA ; cos phi = 0.97456

Soit 155,9296 kW

Marge en kW -31,8839

Contrainte en puissance oui

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 900020

40

60

80

100

120

140

160Pos te 21001

Temps (h)

Puis

sa

nce

activ

e (

kW)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 900020

40

60

80

100

120

140

160

180

200P os te 21001 avec VE en 2020

Temps (h)

Puis

sa

nce

activ

e (

kW)

25

Puissance admissible

Puissance admissible

Etude d’intégration au réseau HTA :Etude d’intégration HTA

26CdCPS = PPS+ CdCVE

CdC PD = CdC clients + pertes + VE

Plan de tension

Chute de tension acceptable ?

Etude d’intégration HTA

27

CdC hiver 2009 (sans VE)CdC 2009 + VE projection 2020



�Augmentation significative de la pointe

�Déforme les CdC par apparition d’une pointe à 8h30 et à 18h30

Etude d’intégration HTA

28


29

Une méthodologie d’étude BT basée sur une répartiti on aléatoire des VE sur le département est proposée :

à ce stade de l’étude, à l’horizon 2020, 45 % des pos tes de distribution sont impactés, 13 % des postes impacté s arrivent en contrainte.

Une étude de l’évolution des CdC des postes HTB/HTA est proposée :

à l’horizon 2020, la pointe de consommation augmente en moyenne de 17 % ( entre 5% et 59 %).

L’augmentation de la pointe dépend de la zone d’ali mentation du poste (zone rurale ou périurbaine) et du type de cl ient raccordé(résidentiel, professionnel …)

Pour favoriser l’intégration des VE en limitant les coûts de renforcement de réseau, il est impératif d’imaginer des solutions de pilotage de la charge adaptées.


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Utiliser les capacités de pilotage de la charge des VE afin d’apporter des services aux réseaux.

- Optimiser la consommation locale de la production décentralisée�� Piloter la charge en fonction des Pde

- Minimiser les besoins de renforcement des réseaux�� pilotage de la charge en fonction des contraintes d u

réseau (plan de tension, capacité de transit de puis sance)

- Optimiser les achats d’énergie��pilotage de la charge en fonction de l’évolution de s

coûts d’acheminement et/ou de fourniture

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Merci pourvotre attention

6 conf see_4_animation

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