FR2956531A1

FR2956531A1 - Eolienne associee a un systeme de stockage d'energie comportant au moins un convertisseur onduleur/redresseur pour le soutien d'un reseau electrique par la surveillance de la frequence

Info

Publication number: FR2956531A1
Application number: FR1051181A
Authority: FR
Inventors: Marc Vergnet
Original assignee: Vergnet SA VSA
Current assignee: Vergnet SA VSA
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-08-19
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: FR2956531B1

Abstract

L'invention concerne une éolienne composée d'au moins un mât, d'un rotor composé de plusieurs pales et connecté à une génératrice (1) produisant de l'énergie électrique pour un réseau (4) électrique. L'éolienne est associée à un système de stockage d'énergie électrique qui comprend au moins un système de mesure de fréquence électrique du réseau électrique, la fréquence électrique du réseau électrique mesurée par le système de mesure étant envoyée à un module (7) de contrôle configuré pour envoyer des informations à un premier (11) module de commande destiné à commander un convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur régulant la charge et/ou la décharge d'un dispositif (6) de stockage d'énergie, la charge et/ou la décharge étant déterminée(s) par le module (7) de contrôle en fonction de la différence entre la fréquence électrique minimum et la fréquence électrique mesurée. L'invention concerne également une méthode de soutien d'un réseau (4) électrique.

Description

i Éolienne associée à un système de stockage d'énergie comportant au moins un convertisseur onduleur/redresseur pour le soutien d'un réseau électrique par la surveillance de la fréquence La présente invention concerne le domaine des énergies renouvelables. La présente invention propose plus particulièrement un système de stockage d'énergie électrique produite à partir d'une énergie renouvelable. Les énergies renouvelables sont devenues un enjeu important. Elles Io peuvent concerner le vent, le soleil, l'eau, la géothermie ou la biomasse. La plupart des systèmes de stockage associés aux énergies renouvelables ont pour but de lisser la production électrique fournie à un réseau électrique. Il est en effet difficile de concilier la production et la consommation. Par exemple, dans le cas d'une éolienne, la consommation is d'électricité n'est pas toujours en adéquation avec la vitesse du vent mettant en action l'éolienne. De la même manière, des cellules photovoltaïques peuvent ne pas fonctionner de façon optimale s'il y a un déficit de lumière solaire. La disponibilité des énergies renouvelables ne pouvant être maîtrisée, une solution consiste à stocker l'énergie électrique quand la 20 production est supérieure à la consommation et à fournir cette énergie électrique quand la demande de consommation est supérieure à la production. D'autres systèmes de stockage associés à des énergies renouvelables ont pour but de filtrer la puissance délivrée au réseau 25 électrique. La puissance en sortie de la génératrice du système de production d'énergie renouvelables contient en effet divers harmoniques liées à la fréquence de rotation (effet d'encoche, passage des pales de l'éolienne devant le mât de l'éolienne, etc.) ou aux variations rapides du vent.

Le système de stockage de faible énergie mais de forte puissance lisse la puissance de sortie en constituant un filtre actif. Cependant, aucun des systèmes ne permet de fournir de façon instantanée une surpuissance d'énergie électrique lors d'un pic de demande 5 de consommation ou de défaut d'un générateur. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en définissant un système de stockage d'énergie électrique produite à partir d'énergie renouvelable et permettant de soutenir un réseau électrique. i0 À cet effet, l'invention concerne une éolienne composée d'au moins un mât, d'un rotor composé de plusieurs pales et connecté à une génératrice produisant de l'énergie électrique pour un réseau électrique. L'éolienne est associée à un système de stockage d'énergie électrique comprenant au is moins un système de mesure de fréquence électrique du réseau électrique, le signal représentatif de la fréquence électrique du réseau électrique mesurée par le système de mesure étant envoyée à un module de contrôle configuré pour envoyer des informations à un premier module de commande destiné à commander un convertisseur DC/AC redresseur/onduleur régulant 20 la charge et/ou la décharge d'un dispositif de stockage d'énergie, la charge et/ou la décharge étant déterminée(s) par le module de contrôle en fonction du signal représentatif de la différence entre la fréquence électrique minimum stockée dans une mémoire contenue dans le module de contrôle et le signal représentatif de la fréquence électrique mesurée. 25 Selon une autre particularité, le système de stockage d'énergie électrique comprend en outre un convertisseur DC/AC onduleur connecté entre un bus continu et le réseau électrique, le convertisseur DC/AC onduleur régulant la tension du bus continu et étant commandé par un troisième module de commande en fonction du plan de tension du réseau 30 électrique.

Selon une autre particularité, le système de stockage d'énergie électrique comprend en outre un convertisseur AC/DC redresseur, connecté entre la génératrice fournissant un courant alternatif et le bus continu, le convertisseur AC/DC redresseur régulant la puissance de la génératrice et étant commandé par un second module de commande en fonction du couple aéraulique de l'éolienne et d'une consigne maximale de la vitesse de rotation du rotor de l'éolienne. Selon une autre particularité, le convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est connecté entre le dispositif de stockage d'énergie et io une sortie basse tension du convertisseur DC/AC onduleur. Selon une autre particularité, le convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est connecté entre le dispositif de stockage d'énergie et le réseau électrique. Selon une autre particularité, le module de contrôle comporte au is moins un régulateur PID qui détermine un signal représentatif d'une consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur à partie de la différence entre la fréquence électrique minimum et le signal représentatif de la fréquence électrique mesurée, le signal représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur 20 étant envoyée à un module d'évaluation du module de contrôle. Selon une autre particularité, le module d'évaluation du module de contrôle reçoit le signal représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur, le signal représentatif de la tension du réseau électrique mesurée par un dispositif de mesure de tension 25 connecté au réseau électrique et le signal représentatif de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie pour déterminer le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur et déterminer le signal représentatif de la consigne de rapport cyclique du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur, le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur, le signal représentatif de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie et le signal représentatif de la consigne de rapport cyclique du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant les informations envoyées au premier module de commande commandant la charge et/ou la décharge du dispositif de stockage d'énergie. Selon une autre particularité, le signal représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est au moins io limité par le régulateur PID entre une valeur maximale et une valeur minimale, la valeur maximale de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant la valeur minimale entre, d'une part, la puissance du dispositif de stockage électrique et, d'autre part, la différence entre la puissance maximale du convertisseur DC/AC onduleur is et la puissance instantanée transitant dans le convertisseur AC/DC redresseur, la valeur minimale de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant la valeur négative de la valeur minimale entre, d'une part, la puissance maximale du dispositif de stockage électrique et, d'autre part, la différence entre la puissance 20 instantanée transitant dans le convertisseur AC/DC redresseur et la puissance minimale fournie au réseau électrique. Selon une autre particularité, le signal représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est saturée par un bloc de saturation du module d'évaluation dont la sortie est une 25 puissance qui est un signal représentatif d'une consigne de puissance saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur fonction à la fois de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur et de la tension au borne du dispositif de stockage d'énergie électrique, le signal représentatif de la consigne de puissance 30 saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant divisée par le module d'évaluation du module de contrôle par le signal représentatif de la tension du réseau électrique pour obtenir un signal représentatif d'une consigne de courant sortant du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur. Selon une autre particularité, le bloc de saturation possède deux s limites de saturation qui sont deux fonctions affines linéaires qui relient la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur en fonction de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie électrique, une fonction positive reliant la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur positive en fonction de la tension io aux bornes du dispositif de stockage d'énergie électrique, une fonction négative reliant la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur négative en fonction de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie électrique. Selon une autre particularité, pour une valeur de la tension aux bornes 15 du dispositif de stockage d'énergie électrique, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est égale à la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur, si la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est comprise dans une zone limitée par les deux limites 20 de saturation du bloc de saturation, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant égale à la valeur de la fonction positive correspondant à la valeur de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie électrique, si la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est au-dessus de la 25 zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant égale à la valeur de la fonction négative correspondant à la valeur de la tension aux bornes du dispositif de stockage d'énergie électrique, si la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est au-dessous de la zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation. Selon une autre particularité, le module d'évaluation détermine la consigne de rapport cyclique du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur qui est déterminée par le rapport entre, d'une part, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur et, d'autre part, le produit de la consigne de courant sortant du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur et de la tension du réseau électrique. Selon une autre particularité, le convertisseur DC/AC Io redresseur/onduleur est mis en configuration de charge du dispositif de stockage d'énergie électrique par le premier module de commande, si le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est négatif, le convertisseur DC/AC redresseur/onduleur étant mis en configuration de décharge du is dispositif de stockage d'énergie électrique par le premier module de commande, si le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est positif. Selon une autre particularité, le dispositif de stockage d'énergie est 20 une batterie, une pile à combustible réversible ou une combinaison de ceux-ci. Un objet supplémentaire de la présente invention est de proposer une méthode de soutien d'un réseau électrique alimenté par l'éolienne selon l'invention. La méthode est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins les 25 étapes suivantes : une étape de mesure de la fréquence du réseau électrique par un système de mesure de la fréquence, le signal représentatif de la fréquence du réseau électrique mesurée étant envoyée à un module de contrôle ; - une étape de détermination de la différence entre le signal représentatif la fréquence du réseau électrique mesurée et d'une fréquence minimum mémorisée dans une mémoire du module de contrôle ; - une étape de détermination de la puissance transitant dans un convertisseur connecté au dispositif de stockage ; - une étape de charge d'un dispositif de stockage, si la puissance transitant dans le convertisseur a une valeur négative ; - une étape de décharge du dispositif de stockage vers le réseau électrique, si la puissance transitant dans le convertisseur a une valeur Io positive ; - une étape d'avertissement à un gestionnaire du réseau électrique d'une chute de fréquence et du soutien du réseau électrique par le système de stockage. 15 D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés : û la figure 1 représente le système de stockage d'énergie électrique selon une configuration ; 20 û la figure 2a représente le schéma d'un convertisseur AC/DC redresseur du système de stockage électrique ; û la figure 2b représente le schéma d'un convertisseur DC/AC onduleur du système de stockage électrique ; û la figure 2c représente le schéma d'un convertisseur DC/AC 25 redresseur/onduleur du système de stockage électrique ; û la figure 2d représente schématiquement la détermination de la consigne de la puissance signée du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur ; û la figure 2e représente schématiquement la détermination de la 30 consigne de courant sortant du convertisseur DC/AC redresseur/onduleur.

La description qui suit fait référence aux figures 1, 2a, 2b, 2c, 2d et 2e. La production d'énergie électrique à partir d'énergies renouvelables est fortement dépendante des conditions météorologiques. Cette production ne peut donc pas assurer une réserve primaire sans système de stockage.

L'approche de l'invention consiste à stocker de l'énergie électrique et à constituer une réserve primaire disponible instantanément. La chute de la fréquence électrique d'un réseau (4) électrique au-delà de la bande morte des régulations des groupes de production est un événement significatif du besoin en puissance active d'un système io électrique. L'énergie stockée est libérée en cas de chute de la fréquence du réseau (4) électrique. La puissance active supplémentaire délivrée par la réserve primaire et la durée pendant laquelle cette puissance est délivrée sont donc asservies à la chute de la fréquence du réseau (4) électrique. Les capacités de stockage permettent alors de délivrer une puissance électrique is quelque soit les conditions météorologiques et à n'importe quel moment pendant le temps de démarrage d'une nouvelle centrale de production électrique. L'invention présente au moins deux avantages majeurs. D'une part, le temps de réponse est très court car la détection d'un défaut de production 20 est basée sur la fréquence du réseau (4) électrique. Par exemple, pour une fréquence de 50 Hz, le temps de réponse peut être de 20 ms ou 40 ms. D'autre part, une liaison en temps réelle entre le gestionnaire du réseau (4) électrique n'est pas nécessaire, ce qui particulièrement important pour des sites de production d'électricité insulaires où les liaisons ne sont pas fiables. 25 Dans la suite de la description, il sera fait référence à une éolienne mais on comprendra que l'invention n'est pas limitée à ces seuls systèmes mais également à d'autres systèmes aptes à capter des énergies renouvelables pour produire de l'électricité, comme, par exemple, une ou plusieurs cellules photovoltaïques, un moulin, une hydrolienne, etc. 30 La configuration présentée est illustrée par la figure 1. L'éolienne est composée d'au moins un mât, un rotor composé de plusieurs pales et connecté à une génératrice (1) produisant de l'énergie électrique pour un réseau (4) électrique. De manière non limitative, la génératrice fournit un courant alternatif triphasé. L'éolienne est associée à un système de stockage d'énergie électrique. Le système de stockage d'énergie comprend au moins un système de mesure de fréquence freqgrid électrique du réseau électrique. Le signal représentatif de la fréquence freqgrid électrique mesurée par le système de mesure est alors envoyée à un module io (7) de contrôle configuré pour envoyer des informations à un premier (11) module de commande destiné à commander un convertisseur (501) régulant la charge et/ou la décharge d'un dispositif (6) de stockage d'énergie. La charge et/ou la décharge sont déterminée(s) par le module (7) de contrôle en fonction du signal représentatif de la différence entre la fréquence (1002) 15 fregn,;n électrique minimum stockée dans une mémoire (9) contenue dans le module (7) de contrôle et le signal (1001) représentatif de la fréquence freqgrid électrique mesurée. Par exemple, la mesure de la fréquence freqgrid est réalisée par un système à verrouillage de phase (PLL ou Phase Lock Loop en anglais). Dans 20 ce système, un comparateur de phase est connecté au réseau (4) électrique et à un générateur fournissant un signal possédant une fréquence de référence. Le signal en sortie du comparateur de phase est filtré par un filtre passe-bas. Le signal en sortie du filtre passe-bas est proportionnel à la différence entre la fréquence de référence et la fréquence freqgrid électrique. 25 Le système de stockage d'énergie électrique comprend en outre un convertisseur (2) AC/DC redresseur (figure 2a), connecté entre la génératrice (1) éolienne fournissant un courant alternatif triphasé et un bus continu (200) comportant un condensateur (2000). Le convertisseur (2) AC/DC redresseur régule la puissance de la génératrice (1) et est commandé par un second 2956531 i0 (201) module de commande en fonction du couple aéraulique de l'éolienne et une consigne maximale de la vitesse de rotation du rotor de l'éolienne. De façon non limitative, il est composé d'un pont redresseur triphasé commandé par des transistors bipolaire à grille isolée (IGBT ou Insulated Gate 8/polar 5 Transistor en anglais). Chaque entrée de commande des IGBT est commandée par une des six sorties du second (201) module de commande. Le condensateur (2000) du bus (200) continu est monté en parallèle du pont triphasé. Le convertisseur (2) AC/DC redresseur fournit aux bornes du condensateur (2000) un courant continu. io Le système de stockage d'énergie électrique comprend également un convertisseur (3) DC/AC onduleur (figure 2b) connecté entre le bus (200) continu et le réseau (4) électrique. Le convertisseur (3) DC/AC onduleur régule la tension Ubus du bus (200) continu et est commandé par un troisième module (301) de commande en fonction du plan de tension du réseau (4) is électrique. De façon non limitative, il est composé d'un pont triphasé à IGBT commandé par chacune des six sorties du troisième module (301) de commande qui est monté en parallèle au condensateur (2000) du bus (200) continu qui fournit un courant continu. Le convertisseur (3) DC/AC onduleur fournit un courant alternatif triphasé au réseau (4) électrique. 20 La puissance produite par l'énergie éolienne est ainsi transférée au réseau (4) électrique à travers ces deux convertisseurs (convertisseur (2) AC/DC redresseur, convertisseur (3) DC/AC onduleur) qui la filtrent par, par exemple, un filtrage d'harmoniques ou de scintillement. Le convertisseur (501) régulant la charge et/ou la décharge du 25 dispositif de stockage d'énergie est un convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur connecté entre le dispositif (6) de stockage d'énergie et une sortie basse tension du convertisseur (3) DC/AC onduleur. De façon non limitative, il est composé d'un pont redresseur triphasé commandé à IGBT connecté aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique qui 30 fournit ou qui reçoit un courant continu. Le pont triphasé de diodes à interrupteur de court circuit est commandé par chacune des six sorties du Il premier module (11) de commande selon une configuration pour fournir un courant alternatif triphasé au réseau (4) électrique. L'intégration du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur connecté à une sortie basse tension (BT) du convertisseur (3) DC/AC onduleur plutôt que directement sur le réseau (4) électrique haute tension (HT) présente l'avantage de ne pas nécessiter l'installation d'un transformateur HT/BT supplémentaire, ni d'une cellule de protection HT, ni d'un système de refroidissement. Cependant, dans une autre configuration, le convertisseur (501) io DC/AC redresseur/onduleur peut être connecté sur le réseau (4) électrique HT. En référence à la figure 2d, le module (7) de contrôle comporte au moins un régulateur (10) PID proportionnel intégral dérivé qui détermine une consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC is redresseur/onduleur à partir du signal représentatif de la différence entre le signal (1002) représentatif de la fréquence fregr,,;n électrique minimum et le signal (1001) représentatif de la fréquence freggrtd électrique mesurée à l'aide de fonctions de transfert reliant le signal représentatif de la différence de fréquence et la consigne Poader de puissance signée du convertisseur 20 (501) DC/AC redresseur/onduleur. Le signal représentatif de la consigne 'oader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est envoyée à un module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle. Une puissance signée est une puissance pouvant être positive ou 25 négative. Selon une configuration, le module (7) de contrôle est un circuit de composants électroniques agencés de manière à déterminer les informations nécessaires au premier (11) module de commande.

Selon une autre configuration, le module (7) de contrôle est un processeur exécutant un programme qui détermine ou calcule les informations nécessaires au premier (11) de commande. Selon une autre configuration, le module (7) de contrôle est un circuit de composants électroniques et un processeur exécutant un programme agencés pour déterminer ou calculer les informations nécessaires au premier (11) de commande. Le module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle reçoit : - du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, un signal 10 (1003) représentatif de la consigne Ploader de puissance signée ; - d'un dispositif de mesure de tension connecté au réseau (4) électrique, un signal (1004) représentatif de la tension Und du réseau (4) électrique mesurée et - un signal (1005) représentatif de la tension Ubat aux bornes du 15 dispositif (6) de stockage d'énergie pour déterminer le signe sgn(Ploader) du signal (1003) représentatif de la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et déterminer le signal représentatif de la consigne a de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur. Le 20 signe sgn(Ploader) de la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie et la consigne a de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur sont les informations envoyées par une liaison (1006) au premier module (11) de commande commandant la charge 25 et/ou la décharge du dispositif (6) de stockage d'énergie. De préférence, le régulateur PID qui détermine le signal (1003) représentatif de la consigne Ploader de puissance signée est un régulateur PID anti-saturation ou d'anti-emballement (anti-windup en anglais) afin que le signal (1003) représentatif de la consigne de puissance reste dans un intervalle compris entre une valeur Ploadermax maximale et une valeur Poadermin minimale. Le signal (1003) représentatif de la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est au moins limitée par le régulateur (10) PID entre une valeur Ploadermax maximale et une valeur Poadermin minimale. La valeur ' oadermax maximale de la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est la valeur minimale entre, d'une part, la puissance PuPP1Y du dispositif (6) de stockage électrique et, d'autre part, la différence entre la puissance P. maximale du convertisseur (3) DC/AC onduleur et la puissance Pind instantanée transitant dans le convertisseur (2) AC/DC redresseur. La valeur 'oadermin minimale de la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est la valeur négative de la valeur 1s minimale entre, d'une part, la puissance Prefilmax maximale du dispositif (6) de stockage électrique et, d'autre part, la différence Pwind Pmingid entre la puissance Pind instantanée transitant dans le convertisseur (2) AC/DC redresseur et la puissance P ngrid minimale fournie au réseau (4) électrique. La valeur de Pefi1 max permet de définir la priorité entre la charge du 20 dispositif (6) de stockage (temps de recharge court pour plus de disponibilité) ou la production sur le réseau de la puissance éolienne (recharge différée pendant heures creuses). La grandeur Pwind Pmingid peut être négative si l'on veut utiliser la capacité de stockage pour augmenter la production électrique 25 momentanément, par exemple, pour un lissage de la production. En référence à la figure 2e, le signal (1003) représentatif de la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est également saturée par un bloc (101) de saturation du module (8) d'évaluation dont la sortie est une puissance qui est un signal représentatif d'une consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur fonction à la fois de la consigne P,oader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et de la tension Ubat au borne du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique. Le signal représentatif de la consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est alors divisée par le module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle par la tension Und du réseau (4) électrique pour obtenir un signal représentatif d'une consigne Igdd de courant sortant du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur. Le bloc (101) de saturation contenu dans le module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle possède deux limites de saturation qui sont deux 1s fonctions affines linéaires qui relient la consigne P,oader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur en fonction de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique. Une fonction appelée fonction (fp) positive lie les valeurs positives de la consigne P,oader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC 20 redresseur/onduleur en fonction de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique. Une autre fonction appelée fonction (fn) négative lie les valeurs négatives de la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur en fonction de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique. 25 Donc, pour une valeur de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, la consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est égale à la consigne P,oader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, si la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est comprise dans une zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation. De même, pour une valeur de la tension Ubat aux bornes du dispositif s (6) de stockage d'énergie électrique, la consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est égale à la valeur de la fonction (fp) positive correspondant à la valeur de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, si la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC Io redresseur/onduleur est au-dessus de la zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation. De la même manière, la consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est égale à la valeur de la fonction (fn) négative correspondant à la valeur de la tension Ubat aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, 15 si la consigne Ploader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est au-dessous de la zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation. Selon une autre particularité, le module (8) d'évaluation détermine la consigne a de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC 20 redresseur/onduleur qui est calculée par le rapport entre, d'une part, la consigne Uloader de tension du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur qui est le rapport de la consigne Ploadersat de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et, d'autre part, du produit de la consigne Ig d de courant sortant du convertisseur (501) 25 DC/AC redresseur/onduleur et de la tension Ugr;d du réseau. Le convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est mis en configuration de charge du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique si le signe sgn(Ploader) de la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est négatif. Le convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est mis en configuration de décharge du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique si la consigne Poader de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est positif.

Pour toutes les configurations précédentes de chaque catégorie, le dispositif (6) de stockage d'énergie peut être, de manière non limitative, une batterie, une pile à combustible réversible, un compresseur ou une combinaison de ceux-ci.

Un objet supplémentaire de la présente invention est de proposer une méthode de soutien d'un réseau (4) électrique alimenté par un système selon l'invention de stockage d'énergie électrique produite à partir d'un système captant une énergie renouvelable selon la première ou la seconde configuration pour un réseau électrique.

Cette méthode comprend au moins les étapes suivantes : Une mesure permanente de la fréquence freggr;d du réseau (4) électrique est effectuée par un système de mesure de la fréquence. Le signal (1001) représentatif de la fréquence freggr;d du réseau (4) électrique mesurée est alors envoyé à un module (7) de contrôle.

Dans une étape suivante, un PID du module (7) de contrôle détermine la différence entre le signal (1001) représentatif la fréquence freggr;d du réseau (4) électrique mesurée et le signal (1002) représentatif d'une fréquence fregn n minimum mémorisée dans une mémoire (9) du module (7) de contrôle.

Dans une étape suivante, le module (8) d'évaluation détermine la puissance transitant dans un convertisseur connecté au dispositif de stockage.

Dans une étape suivante, si la puissance transitant dans le convertisseur a une valeur négative, le dispositif de stockage est en état de charge. Dans une étape suivante, si la puissance transitant dans le 5 convertisseur a une valeur positive, le dispositif de stockage est en état de décharge vers le réseau (4) électrique pour soutenir le réseau (4) électrique. Dans une étape suivante, un gestionnaire du réseau (4) électrique est averti par un système de communication d'une chute de fréquence et du soutien du réseau (4) électrique par le système de stockage ; ceci afin que le io gestionnaire puisse, par exemple, prendre des dispositions un démarrage d'une nouvelle centrale de production électrique. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses is autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS1. Éolienne composée d'au moins un mât, d'un rotor composé de plusieurs pales et connecté à une génératrice produisant de l'énergie électrique pour un réseau (4) électrique, l'éolienne étant associée à un système de stockage d'énergie électrique, l'éolienne étant caractérisée en ce que le système de stockage d'énergie électrique comprend au moins un système de mesure de fréquence électrique du réseau (4) électrique, le signal (1001) représentatif de la fréquence électrique du réseau électrique Io mesurée par le système de mesure étant envoyée à un module (7) de contrôle configuré pour envoyer des informations à un premier (11) module de commande destiné à commander un convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur régulant la charge et/ou la décharge d'un dispositif (6) de stockage d'énergie, la charge et/ou la décharge étant déterminée(s) par le is module (7) de contrôle en fonction du signal représentatif de la différence entre la fréquence électrique minimum stockée dans une mémoire contenue dans le module de contrôle et le signal (1001) représentatif de la fréquence électrique mesurée.
2. Éolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le 20 système de stockage d'énergie électrique comprend en outre un convertisseur (3) DC/AC onduleur connecté entre un bus (200) continu et le réseau (4) électrique, le convertisseur (3) DC/AC onduleur régulant la tension du bus (200) continu et étant commandé par un troisième module (301) de commande en fonction du plan de tension du réseau (4) électrique. 25
3. Éolienne selon les revendications 1 à 2 caractérisée en ce que le système de stockage d'énergie électrique comprend en outre un convertisseur (2) AC/DC redresseur, connecté entre la génératrice (1) fournissant un courant alternatif et le bus (200) continu, le convertisseur (2) AC/DC redresseur régulant la puissance de la génératrice (1) et étant 30 commandé par un second (201) module de commande en fonction du coupleaéraulique de l'éolienne et d'une consigne maximale de la vitesse de rotation du rotor de l'éolienne.
4. Éolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est connecté entre le dispositif (6) de stockage d'énergie et une sortie basse tension du convertisseur (3) DC/AC onduleur.
5. Éolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le convertisseur DC/AC redresseur/onduleur est connecté entre le dispositif de stockage d'énergie et le réseau (4) électrique.
6. Éolienne selon au moins une des revendications 1 à 5 , caractérisée en ce que le module (7) de contrôle comporte au moins un régulateur (10) PID qui détermine un signal (1003) représentatif d'une consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur à partie de la différence entre la fréquence électrique 1s minimum et le signal (1001) représentatif de la fréquence électrique mesurée, le signal (1001) représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant envoyée à un module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle.
7. Éolienne selon au moins une des revendications 1 à 6, caractérisée 20 en ce que le module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle reçoit le signal (1003) représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, le signal (1004) représentatif de la tension du réseau (4) électrique mesurée par un dispositif de mesure de tension connecté au réseau (4) électrique et le signal (1005) 25 représentatif de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie pour déterminer le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et déterminer le signal représentatif de la consigne de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, le signal représentatif du signe de la consigne 30 de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur, lesignal représentatif de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie et le signal représentatif de la consigne de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant les informations envoyées au premier (11) module de commande commandant la charge et/ou la décharge du dispositif (6) de stockage d'énergie.
8. Éolienne selon au moins une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le signal (1003) représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est au moins limitée par le régulateur (10) PID entre une valeur maximale et une valeur minimale, la io valeur maximale de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant la valeur minimale entre, d'une part, la puissance du dispositif de stockage électrique et, d'autre part, la différence entre la puissance maximale du convertisseur (3) DC/AC onduleur et la puissance instantanée transitant dans le convertisseur (2) AC/DC is redresseur, la valeur minimale de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant la valeur négative de la valeur minimale entre, d'une part, la puissance maximale du dispositif de stockage électrique et, d'autre part, la différence entre la puissance instantanée transitant dans le convertisseur (2) AC/DC redresseur et la 20 puissance minimale fournie au réseau (4) électrique.
9. Éolienne selon au moins une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le signal (1003) représentatif de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est saturée par un bloc de saturation du module (8) d'évaluation dont la sortie est une puissance qui 25 est un signal représentatif d'une consigne de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur fonction à la fois de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et de la tension au borne du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, le signal représentatif de la consigne de puissance 30 saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant divisée par le module (8) d'évaluation du module (7) de contrôle par le signal(1004) représentatif de la tension du réseau (4) électrique pour obtenir un signal représentatif d'une consigne de courant sortant du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur.
10. Éolienne selon la revendication 9, caractérisée en ce que le bloc de saturation possède deux limites de saturation qui sont deux fonctions affines linéaires qui relient la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur en fonction de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, une fonction positive reliant la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC lo redresseur/onduleur positive en fonction de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, une fonction négative reliant la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur négative en fonction de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique. ls
11. Éolienne selon au moins une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que, pour une valeur de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est égale à la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC 20 redresseur/onduleur, si la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est comprise dans une zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant égale à la valeur de la fonction positive correspondant à la valeur de la 25 tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, si la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est au-dessus de la zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant égale à la valeur de la 30 fonction négative correspondant à la valeur de la tension aux bornes du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique, si la consigne de puissancesignée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est au-dessous de la zone limitée par les deux limites de saturation du bloc de saturation.
12. Éolienne selon les revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le module (8) d'évaluation détermine la consigne de rapport cyclique du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur qui est déterminée par le rapport entre, d'une part, la consigne de puissance saturée signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et, d'autre part, le produit de la consigne de courant sortant du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur et de la tension du réseau électrique. Io
13. Éolienne selon les revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est mis en configuration de charge du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique par le premier (11) module de commande, si le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est is négatif, le convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur étant mis en configuration de décharge du dispositif (6) de stockage d'énergie électrique par le premier module (11) de commande si le signal représentatif du signe de la consigne de puissance signée du convertisseur (501) DC/AC redresseur/onduleur est positif. 20
14. Éolienne selon les revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le dispositif (6) de stockage d'énergie est une batterie, une pile à combustible réversible, ou une combinaison de ceux-ci.
15. Méthode de soutien d'un réseau (4) électrique alimenté par une éolienne selon les revendications 1 à 14, la méthode étant caractérisée en ce 25 qu'elle comprend au moins les étapes suivantes : - une étape de mesure de la fréquence du réseau (4) électrique par un système de mesure de la fréquence, le signal représentatif de la fréquence du réseau (4) électrique mesurée étant envoyée à un module (7) de contrôle ;- une étape de détermination de la différence entre le signal (1001) représentatif la fréquence du réseau (4) électrique mesurée et d'une fréquence (1002) minimum mémorisée dans une mémoire (9) du module (7) de contrôle ; - une étape de détermination de la puissance transitant dans un convertisseur connecté au dispositif de stockage ; - une étape de charge d'un dispositif de stockage, si la puissance transitant dans le convertisseur a une valeur négative ; - une étape de décharge du dispositif de stockage vers le réseau lo (4) électrique, si la puissance transitant dans le convertisseur a une valeur positive ; - une étape d'avertissement à un gestionnaire du réseau (4) électrique d'une chute de fréquence et du soutien du réseau (4) électrique par le système de stockage. 15