WO2019155145A1 - Regulation de la frequence de fonctionnement d'un reseau de transport et/ou de distribution d'energie electrique - Google Patents

Regulation de la frequence de fonctionnement d'un reseau de transport et/ou de distribution d'energie electrique Download PDF

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WO2019155145A1
WO2019155145A1 PCT/FR2019/050224 FR2019050224W WO2019155145A1 WO 2019155145 A1 WO2019155145 A1 WO 2019155145A1 FR 2019050224 W FR2019050224 W FR 2019050224W WO 2019155145 A1 WO2019155145 A1 WO 2019155145A1
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storage
energy
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data
units
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PCT/FR2019/050224
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Mathieu BINEAU
Bruno Heintz
Jean Marc Oury
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Voltalis SA
Original Assignee
Voltalis SA
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy using batteries or super capacitors with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for feeding a single network from two or more generators or sources in parallel; Arrangements for feeding already energised networks from additional generators or sources in parallel
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • the present invention generally relates to the frequency regulation of a transmission and / or distribution network of electrical energy, and more specifically to a method and a frequency control system capable of selecting, among a predefined group of energy storage and return units, controlled electrical energy storage and return units for injecting or withdrawing electrical energy from the transmission and / or electrical energy distribution network, as a function of a global set of injection and / or withdrawal.
  • Frequency regulation or regulation is a mechanism implemented by transmission and / or distribution system operators to ensure the stability of the frequency of their networks. It consists in asking certain producers and / or consumers of electricity to modify in real time part of their production and / or consumption to help maintain the frequency of the electricity network at a target value.
  • the operating frequency of the electricity network is equal to 50 Hertz, with a tolerance that may possibly be greater than or equal to 0.01 Hertz on this operating frequency.
  • the frequency regulation mechanism is generally applied when the current frequency of the electricity grid is outside the frequency band between 49.99 and 50.01 Hertz.
  • FIG. 1 illustrates, by way of example, the temporal variation in the frequency of a transport and / or distribution network (left curve) and the corresponding time variation of a set point intended to bring back all the case the network frequency at 50 Hertz.
  • any actor wishing to participate in frequency tuning must meet very strict specifications. In particular, it is necessary to show great responsiveness and availability. It is already known to solicit, either directly or through a service provider, users holding energy storage and retrieval units, for example rechargeable batteries, which they connect to the electricity grid to make their contribution to the frequency regulation service of the electricity grid.
  • the known principle consists in simultaneously soliciting and in equal proportion the storage and energy transfer units of the voluntary users to participate in this service so that they follow a global instruction.
  • FIG. 2 represents, in the form of a p-shaped profile in broken lines, the temporal evolution of a global instruction
  • FIG. 3 (a) illustrates the respective contributions in electricity injection. requested to a group consisting of five energy storage and retrieval units (USi to US 5 ) to follow the P profile.
  • the five energy storage and retrieval units are identical and capable of injecting / withdrawing variable powers in a given power range.
  • the representative horizontal axis of the time here represents four identical periods, each corresponding to a sampling period of the reference signal, which may vary from one-tenth of a second to a few minutes.
  • each energy storage and return unit is controlled to inject on the grid a power equal to 200 Watts during the first period, to 600 Watts during the second period, to 400 Watts during the third period, and again at 200 Watts during the fourth period.
  • each energy storage and delivery unit is controlled to follow the setpoint signal and any setpoint variation is processed by a corresponding power variation at each unit.
  • Such management of energy storage and retrieval units for frequency regulation is simple to implement in the measurement or the action of each unit is a function (frequency type) of the frequency, which can be measured on site, and does not take into account the action required of other storage units, and poses a certain number of problems arising mainly from the fact that there is no selection taking into account the situation of each unit at a given time or its optimum use (unavailability, history of requests). More precisely, the existing systems presuppose that the storage and / or energy storage units they control are all available and can be controlled at the same time.
  • the known system therefore excludes a priori the use of storage units such as batteries for electric vehicles, which are often frequently disconnected from the network for use in vehicles, or uninterrupted power supplies ( com m unem ent called inverters by abuse of language) that could be used for other purposes.
  • storage units such as batteries for electric vehicles, which are often frequently disconnected from the network for use in vehicles, or uninterrupted power supplies ( com m unem ent called inverters by abuse of language) that could be used for other purposes.
  • US 9,660,442 discloses a frequency regulation system of a network which associates at least one electric battery and one electric load (such as electric heating, a refrigerator, an air conditioner, an electric pump, etc.) located at consumer premises, and which solicits the electric battery only to the extent that the use of the electric charge is insufficient to meet the needs of the regulation of frequency.
  • one electric load such as electric heating, a refrigerator, an air conditioner, an electric pump, etc.
  • This object is achieved according to the invention which relates to a method of regulating a frequency of a transmission and / or distribution network of electrical energy from a predefined group comprising a plurality of storage units and the return of electrical energy, capable of being individually controlled, when connected to the transmission and / or distribution network, for injecting or withdrawing electrical energy from the transmission and / or distribution network of the transmission and / or distribution network.
  • electrical energy the process comprising:
  • the method according to the invention may have one or more additional features such as the following:
  • the selection step may comprise a step of calculating individual contributions possible in injection or withdrawal, able to be provided by each unit for storing and restoring energy of said group as a function of the data taken at least in the first and second sets of data, and the specific individual injection or withdrawal contribution for each energy storage and retrieval unit is selected from the individual contributions possible;
  • the method preferably also comprises a step of storing a history including a chronology relating to the selection of each storage and reproduction unit in the context of the frequency regulation;
  • the history may also include a chronology of the data of the second set of data
  • the data of the first set includes preferably the possible charge / discharge power and the storage / retrieval capacity of the corresponding storage and energy recovery unit; the data of the first set may furthermore comprise an operating temperature range of the corresponding storage and energy recovery unit;
  • the data of the first set may also include at least one nominal power of operation associated with the corresponding storage and energy recovery unit, and at least one energy storage and retrieval unit. is associated with a preference of use for which its specific individual contribution in injection or withdrawal when selected corresponds to said at least a nominal power of operation;
  • the data of the first set may also include the operating mode or modes of operation possible in terms of power, associated with the corresponding storage and energy recovery unit;
  • the data of the second set may comprise a current charge level and a current power injected or withdrawn for the corresponding storage and energy recovery unit;
  • the data of the second set may furthermore comprise a current temperature and / or a current voltage of the corresponding storage and energy recovery unit and / or a current state of a data communication link.
  • the data of the third set may comprise preferred limits in the possibilities of selecting the corresponding storage and energy transfer unit, comprising one or more time slots, and / or a maximum number of times of the corresponding energy storage and rendering unit may be selected, and / or a maximum percentage of the storage and energy recovery capacity available if the corresponding energy storage and retrieval unit is selected;
  • the preferred limits are preferably relating to a current state of charge of the corresponding storage and energy recovery unit with respect to a predefined threshold value, and / or to a current use of the storage unit and of energy restitution corresponding in a setting other than frequency regulation and / or at a current temperature, and / or at a current voltage of the corresponding storage and energy recovery unit, and / or at a current state of a data communication link of the corresponding storage and energy recovery unit and a remote control unit, and / or an alert signal;
  • the preferences for using said third set of data may advantageously be each accompanied by a priority coefficient, and said selection is furthermore performed as a function of the priority coefficients.
  • the invention also relates to a system for regulating a frequency of a transmission and / or electric power distribution network from a predefined group comprising a plurality of storage and retrieval units. of energy, capable of being individually controlled, when connected to the network, for injecting or withdrawing electrical energy from the transmission and / or distribution network of electrical energy, the system comprising a unit control system able to com micate with each of the energy storage and return units of said group, and to perform:
  • the energy storage and return units of said group may be located on one or more geographical sites, and the control unit is a centralized platform remote from one or more sites.
  • FIG. 1 already described above, gives an example of the temporal variation of a frequency of a transport network and / or of distribution of electrical energy and of a resultant setpoint to obtain a regulation of this frequency ;
  • FIG. 2 already described above, gives an example of a setpoint profile for frequency regulation
  • FIG. 3 already described above, illustrates examples of control of a group of five energy storage and restitution units in the context of a frequency control method of the prior art
  • FIG. 4 schematically represents an exemplary architecture of a system for frequency regulation of a transmission and / or distribution network of electrical energy according to the invention
  • FIG. 5 gives an example of a utilization profile of a storage and energy recovery unit
  • FIG. 6 illustrates several possibilities of controlling storage and energy recovery units made possible according to various aspects of the invention in order to meet the setpoint profile of FIG. 2.
  • FIG. 4 An example of a frequency regulation system of a transmission and / or electricity distribution network 1 (hereinafter electrical grid 1), using a predefined group or park of storage and retrieval units. Electrical energy according to the invention is shown schematically in FIG. 4.
  • the system is based on the use of a group or park consisting of six storage units and energy recovery noted USi to US 6 , connected to the electrical network 1 and a control unit 2 of this set.
  • the energy storage and rendering units USi to US 6 may be any device or system permitting the storage and the return of electrical energy. This may include a domestic rechargeable battery, an inverter, a battery for an electric vehicle, etc.
  • a storage and energy recovery unit may possibly be composed of several sub-units. units.
  • Units USi to US 6 may be different or identical. They can also be connected to the electricity network 1 definitively, temporarily, or intermittently.
  • Units USi to US 6 may be owned by separate users.
  • the USi and US units 2 are located on a sam e site If, US units 3 and US 4 are located on a website sam e S 2, Single US 5 is located on a third S 3 site, and US 6 is located on a fourth S 4 site.
  • a site If at S 4 can correspond indifferently to the dom icile of a particular consumer, to the offices of a company, to parts of a hotel ...
  • electrical equipment E1 is available in the site Si
  • electrical equipment E2 is available in the site S2.
  • Equipment or electrical charge corresponds to any equipment capable of drawing a certain electrical power from the electrical network 1 when he is connected to it. It may be in particular a household appliance such as an electric heater, a pump, a refrigerator, an air conditioner. The presence / absence of these electrical equipment is nevertheless without influence on the principle of the frequency regulation according to the invention as will appear in the following description.
  • Each of the storage units and the restitution of electrical energy USi to US 6 is furthermore able to exchange data with an electronic data communication module 20 provided in the control unit 2.
  • Each communication can be carried out with a connection wired or wireless.
  • a unit for storing and restoring electrical energy integrates a communication module suitable for the exchange of data with the module 20 (in the case of the units US 4 and US 6 in FIG. 4)
  • the exchange of data is direct.
  • an intermediate communication device is used.
  • an intermediate device Ucomi is used on the site Si to allow the exchange of data between, on the one hand, the two units USi and US2, and on the other hand, the communication module 20.
  • an intermediate device Ucorri3 is used on the site S2 to allow the exchange of data between the unit US3 and the communication module 20 of communication, and an intermediate device Ucoms is used on the site S3 to allow the exchange of data between the US5 unit and the communication communication module 20.
  • control unit 2 comprises a computer module 21, a memory 22 and a database 23.
  • the control unit 2 is for example a centralized platform, hosted for example on the Internet network. .
  • the control unit 2 is responsible for processing in real time the data available to it (subsequently detailed in paragraph B) to determine the energy storage and return units of the group that will be requested to respond to a set point overall P corresponding to the power to be injected into the electrical network 1 or to withdraw from the network Electric 1 as part of the frequency adjustment.
  • the computer module 21 automatically calculates the global setpoint P from frequency measurements of the electrical network 1.
  • the computer module 21 can directly dispose of the power to be injected or withdrawn in order to adjust the frequency of the network, without having to calculate it.
  • the selection will be based on the calculation of individual contributions possible in injection or withdrawal, able to be brought by each unit of storage and energy recovery of said group based on certain data available, as it will be explained later. .
  • the computer module 21 may have determined several possible sets of storage and energy recovery units that can be selected to respond to the global setpoint, and / or several ways of use storage units of a set to meet the overall target (especially in the case where one or more energy storage and retrieval units are able to amer several possible individual contributions).
  • the computer module 21 is then configured to select, in the group consisting of storage units and energy recovery units USi to US 6 , units that can be individually controlled to inject or withdraw in real time electrical energy on the transmission and / or distribution network of electrical energy, so that the sum of individual contributions in injection or withdrawal of the selected units corresponds to the overall instruction P, the selection being made according to particular data which will be also detailed later.
  • the selection covers both the identification of the energy storage and retrieval units that will actually be used to meet the overall target, but also the selection, if one or more of the eligible storage units are able to bring several possible individual contributions in injection or withdrawal, a specific individual contribution compatible.
  • the computer module 21 is capable of making the selection, among the energy storage and restitution units of the group, and according to the particular data, storage units and energy recovery able to be controlled each according to a specific individual contribution injection or withdrawal selected in the possible individual contributions, so that a sum of contributions specific individual injection or withdrawal corresponds to the overall guideline.
  • the control unit 2 then controls the simultaneous control of the energy storage and return units selected so that each operates in discharge, respectivem ent under load, according to its specific individual contribution injection, respectively withdrawal.
  • the control unit 2 furthermore controls the storing, in the database 23, of certain data associated with each storage unit, such as for example a history enabling the retrieval of a chronology of the solicitations of each unit. storage unit in the context of frequency regulation or in any other setting.
  • the first set includes data relating to technical specifications associated with each unit of storage and restitution of electrical energy of the group.
  • the technical specifications which are for example manufacturer data, include the possible charging / discharging power and the storage / retrieval capacity of the corresponding storage and energy recovery unit.
  • the data of the first set may further include the minimum or maximum load and discharge times, and / or an operating temperature range of the corresponding storage and energy output unit.
  • the data of the first set may also include the possible operating mode (s) in terms of power associated with the corresponding energy storage and retrieval unit, or the operating modes recom mended by the manufacturer to maintain its warranty.
  • some of the storage and retrieval units present in the group may have one or more load / discharge powers set, while others may load / unload at varying powers.
  • a storage and energy recovery unit can be configured to load / discharge exclusively at a power of 1 kilo watt, or exclusive to three powers equal to 0.3 kilo watt, 0.5 kilo watt and 1 kilo watt.
  • a storage unit and energy restoration can be configured to load / unload at a power between 0.5 kilo watts and 1 kilo watts.
  • the data of the first set may also include at least a nominal power of operation associated with the corresponding storage and energy recovery unit.
  • this data can be used advantageously in the selection process by indicating for example that a storage unit and energy restoration can be selected in the group for frequency regulation purposes only if it can be controlled so that its specific individual contribution in injection or withdrawal corresponds to the nominal power of operation. This ensures that the unit is used under optimum operating conditions, reducing the risk of premature wear. Other technical specificities can be taken into account.
  • the energy storage and return units may have different durations to start up.
  • the data of the first set may be transmitted by any means by manufacturers or the holders of each storage unit or be determined after a technical analysis. This data is stored in the database 23 so that the computer module 21 can access it at any time, especially when calculating the possible individual contributions.
  • the second set comprises data relating to a current state associated with each storage unit and energy restitution of the group.
  • the data of the second set comprises a current load level and a current power injected or withdrawn for the corresponding storage and energy recovery unit.
  • FIG. 5 illustrates an example of the current injection power profile of a production unit with a maximum charge / discharge power P ma x of 1000 watts, which is injecting on the network at a power P in j equal to 250 or 500 watts, for use other than that of the frequency setting.
  • the power current injection j R n is 500 watts
  • a power P disp-inj available for injection equal to 500 watts
  • the control unit 2 may preferably interrupt, anticipate, delay, modify the use that is made of the storage unit outside the frequency setting frame.
  • the data of the second set may further comprise a current temperature and / or a current voltage of the corresponding storage and energy recovery unit, or more generally any information, such as an alert signal. It is possible to identify a current state of the storage unit which is favorable for solicitation of the unit in the context of frequency regulation.
  • the data of the second set may comprise a current state of a data communication link of the corresponding storage and energy recovery unit and a remote control unit.
  • the control unit 2 is thus able to permanently monitor the physical state of the storage units and to adapt its selection strategy accordingly.
  • she is able to:
  • control unit 2 can stop it and / or alert its operator.
  • control unit can stop it temporarily and / or alert its operator.
  • the control unit can reduce or stop soliciting this unit as part of the frequency setting and / or alerting its operator.
  • the data of the second set can be transmitted, either aggregated or individually, to the control unit 2, via the wired and / or wireless connections, by the storage and retrieval units, or determined at the same time. from a technical analysis.
  • This data is stored in the memory 22 of the control unit 2 and can be modified in real time. These data are also advantageously retained in the histogram associated with each energy storage and retrieval unit in the database 23.
  • the third set comprises at least one datum relating to usage preferences associated with at least one unit for storing and returning energy from the group.
  • the preferences for use may be given by different parties, for example an operator holding a storage and energy recovery unit, and / or by an operator not holding a storage and energy recovery unit. , and / or by the frequency regulation service provider, whether or not the latter holds all or part of the energy storage and retrieval units.
  • at least one, or all, of the storage units in the group may be assigned preference rules com m by the provider of the frequency regulation service.
  • preference rules are, for example, stored in the calculator module 21 or in the database 23.
  • the preferences originating from the operators holding a storage unit may be transmitted by the latter by any means. This data is stored in the database 23 so that the computer module 21 can access it at any time.
  • the usage preferences may include information relating to the use that may be made of the storage unit and / or energy restoration within the context of the frequency setting or in a setting other than the setting of Frequency (eg autoconsomation, securing supply, electric vehicles ).
  • the usage preferences may correspond to desired limitations in the possibilities of selecting one or more energy storage and retrieval units. These limits include, for example, one or more time slots, and / or a maximum number of times that the corresponding energy storage and retrieval unit can be selected per day, and / or a maximum percentage. the capacity of storage and of the return of available energy if the corresponding storage and energy transfer unit is selected, and / or the minimum or maximum periods of time preferably limited in load or in discharge.
  • the operator of a storage and energy release unit may wish to allocate 10% of the available energy storage and return capacity to the frequency setting.
  • the operator may wish to allocate 10% of the storage and energy transfer capacity available at the frequency setting between 07:00 and 23:00 and 50% between 23:00 and 07:00.
  • the operator may also request that his energy storage and retrieval unit not be used more than once a day as part of the frequency adjustment.
  • Other limitations may relate to a current level of charge of the storage unit and corresponding energy output with respect to a predetermined maximum or maximum threshold value, and / or a current use of the unit. corresponding storage and energy recovery in a setting other than frequency regulation.
  • the operator may request that his energy storage and retrieval unit not be solicited as part of the frequency adjustment if the current load level of the unit is less than 50%.
  • the operator can also exceptionally prohibit the use of its energy storage and return unit over the next six hours.
  • another preference for use may be to indicate that at least one of the group's storage and retrieval units can be selected only to the extent that its specific individual contribution corresponds to a nominal power of operation of this unit.
  • the preference of use may advantageously be accompanied by a priority coefficient.
  • a maximum priority coefficient um can mean that a preference of use is im posed (and thus becomes a constraint). Thus, some preferences may be imperative, while others may tolerate exceptions (for example: do not use the batteries between 18h00 and 20h00 except exceptionally (for example if risk of blackout), use the batteries in range three times a day).
  • the computer module 21 will be able to select the storage units and / or energy that will be requested to respond to a global target in the context of frequency regulation.
  • the calculator module 21 is able to determine what is technically possible to do to meet the overall instruction.
  • the computer module 21 may implement a step of calculating individual contributions possible in injection or withdrawal, able to be amesed by each unit USi to US 6 storage and energy restitution group according to the data included in at least the first and second sets of data.
  • the computer module 21 may have several possible solutions to respond effectively to the global setpoint, for example several possible sets of storage and energy recovery units. may be selected to meet the overall instruction, and / or more ways to use storage units of a set to meet the overall target.
  • the computer module 21 will be able to determine the one or one of the best solutions by selecting the storage and energy transfer units of the second set of data. a group of individuals whose specific contributions in injection or withdrawal (each individual individual contribution being selected from the individual contributions possible) will correspond to the overall set point for the frequency setting while satisfying the preferences of use. Certain usage preferences may require that the computer module 21 consult the history giving, in particular, a chronology of the requests of each storage unit in the context of the frequency regulation. This is the case, for example, if the preference for use relates to the fact that one or more energy storage and retrieval units should not be requested for the energy adjustment if they have been recently requested. .
  • a selection strategy may be to use at least the usage preferences given by the third set of data.
  • a selection strategy may be to use at least the usage preferences according to their priority coefficient.
  • control unit 2 transmits, via the electronic module 20 com m unication, orders to storage units and energy restitution that have been selected so that they change their powers injected / withdrawn according to their respective individual specific contribution.
  • control unit 2 determines, in real time, the orders of charge or discharge. to transmit to the energy storage and return units in order to obtain the power required for the frequency adjustment, while respecting the operating preferences of all the storage and energy transfer units (participation in the autoconsumption of a draw-off site, power reserve, optimization of the operating cycle in order to improve the service life of the unit, etc.).
  • the computer module 21 may, in order to follow a power injection instruction while optimizing the state of charge of its fleet, choose a solution that favors the discharges of the storage and energy recovery units. more loaded rather than a solution unloading partially unloaded units.
  • the calculator module 21 may, in the case where it must follow a withdrawal instruction, favor a solution loading primarily unloaded storage units.
  • the computer module 21 when the computer module 21 has, via the history, the information that a storage unit and energy restitution has already been requested during the day (whether for the frequency adjustment or for a personal use of the operator) while other units have not been solicited, it can adopt a selection strategy seeking in priority the units which have not already been solicited during the day (in order to follow a request from the operator or to optimize the life of the units).
  • the computer module 21 has access to a plurality of sub-groups of storage units.
  • One of these subgroups contains, in particular, units to be used only as a last resort.
  • the calculator m odule can then adopt a selection strategy that makes it possible not to solicit these units or that m odimizes solicitations on these units.
  • Table 1 below illustrates an example of a possible selection strategy for reaching a setpoint of 2000 Watts in injection from a fleet comprising four batteries (numbered 1 to 4 in the first column of the table), in according to the level of charge of these batteries (data from the second set, in the second column of Table 1), usage preferences (data from the third set, in the third column of Table 1), the name of recent solicitations for each battery (historical data, in the fourth column of Table 1).
  • the four batteries have a nominal power of 1000 watts in charge or discharge (data from the first set).
  • strategy 1 selects batteries 1 and 2 on their nominal power of 1000 Watts
  • strategy 3 selects batteries 3 and 4 on their nominal power of 1000 Watts;
  • strategy 4 selects batteries 1 and 4 on their nominal power of 1000 Watts;
  • N selects all batteries on 500 Watts.
  • the computer module 21 will choose the most appropriate solution (from solutions 1 or 2 if we limit our to information and examples. cited).
  • Table 2 below illustrates another example of a possible selection strategy for reaching a setpoint of 4000 Watts in injection from a fleet of six batteries (numbered from 1 to 6 in the first column of Table 2). , depending on the level of charge of these batteries (data from the second set, in the second column of Table 2), of usage preferences (data from the third set, in the third column of Table 2), the number of requests recently made for each battery (data from the history, in the fourth column of Table 2). In this example, the six batteries have a nominal power of 1000 Watts in charge or discharge (data from the first set). Battery 4 should only be used as a last resort. Batteries 5 and 6 are batteries that you should not call more than once a day. Batteries have already been solicited once a day.
  • the different situations (a) to (e) shown diagrammatically in FIG. 6 all correspond to ways of managing the six USi to US 6 storage and energy recovery units presented in the FIG. the example in FIG. 4, to respond to the profile setpoint P of FIG. 2.
  • Each situation illustrates the specific individual contributions in electricity injection.
  • the horizontal axis representative of time here represents four identical periods, each corresponding to a sampling period of the reference signal, which may vary from the second to a few minutes. All situations (a) to (e) show that the system permits and obtains in all cases the respect of the instruction, contrary to the methods of the prior art.
  • the computer module 21 is capable of selecting only the units US 1 , US 2 , US 3 , US 4 and US 6 , and only these selected units are controlled to inject into the network a network.
  • power equal to 200 watts during the first period, 600 watts during the second period, 400 watts during the third period, and again to 200 watts during the fourth period.
  • the situation (b) of FIG. 6 corresponds to the particular nonlimiting case in which all the units US 1 to US 6 are identical, capable of operating at different injection powers (discharge powers), but have a nominal power. of operation equal to 1000 Watts.
  • This nominal power of operation data is in this example a technical specification included in the first set. It is assumed that the units US 1 to US 5 are in a current state that effectively allows them to inject their nominal power of operation. It is furthermore assumed that the unit US 6 is not available for selection here, the knowledge of this unavailability, whatever the reason, resulting from the analysis of the data associated with this unit in the first, second and / or third set of data.
  • the US2 and US3 units are controlled to inject on the network at their nominal power of 1 kilo watts;
  • Figure 6 (c) corresponds to the particular nonlimiting case where the energy storage and return units do not have the same power of operation. It is assumed that USi, US 3 , US 4 , US 5 and US 6 have a nominal power of 1,000 watts and that US 2 has a nominal power of 2000 Watts. It is further assumed that the US 5 and US 6 units are not available for selection for any reason.
  • Figure 6 The location (d) of Figure 6 is sim ilar to the situation of Figure 6 (b) (all in US 6 US1 units are identical, capable of operating at different injection power with a power inal name of Functioning equal to 1000 Watts, and the US 6 unit is not available), except that the principle according to which a unit of storage and energy restitution can be selected only if its individual contribution available in injection or in racking corresponds to its nominal power of operation is applied here only to the unit US1. It follows from Figure 6 (d) that:
  • US1 unit is controlled to inject on the network at power inal name of 1 kilo watts, and US 4 US1 units are controlled in equal but with a power ranging between second and third period;
  • the USi, US2 and US3 units are controlled on the second, third and fourth periods to inject on the network at their nominal power of 1 kilo watts, this in order to respect their constraint in running time;
  • geese two units US 4 and US5 to draw the network to their nominal power of 1 kilo watts on the fourth period.
  • the invention makes it possible to meet the requirements of the frequency adjustment while using storage units and electrical energy recovery with various operating constraints and a priori incom patible with the specifications im posed by the managers of the network. transport and / or distribution of electricity.
  • the invention perm and efficientlyze within the framework of the frequency adjustment storage capacities com carrying more severe use constraints, and therefore the purchase cost m owear.
  • the intelligence of the aggregation makes it possible to preserve the lifetime of the storage and energy restoration units used in the context of the frequency adjustment:
  • the invention also proposes taking into account one or more uses (other than the regulation of frequency) that can be attributed to a storage unit and / or energy restitution unit. It thus becomes possible to accept that one and the same unit can be used simultaneously for frequency adjustment and other purposes, provided that all the constraints assigned to that unit are met.
  • the invention makes it possible to manage the planned or fortuitous unavailabilities of a part of the storage and energy recovery units and to ensure the setting commitment, despite the incidents.
  • the invention makes it possible to release economies of scale by optimizing the operating costs.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

L'invention concerne la régulation d'une fréquence d'un réseau (1) de transport et/ou de distribution d'électricité à partir d'un groupe prédéfini comportant une pluralité d'unités (US1 à US6) de stockage/restitution d'énergie électrique, aptes à être contrôlées individuellement, lorsqu'elles sont reliées au réseau (1), pour injecter ou soutirer de l'énergie électrique sur le réseau (1). Dans un système conforme à l'invention, on détermine, pour chaque unité (US1 à US6) un premier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à l'unité, un deuxième ensemble de données relatives à un état courant associé à l'unité, et un troisième ensemble de données relatives à des préférences d'utilisation associées à au moins une unité de stockage et de restitution d'énergie. Une unité (2) de contrôle sélectionne, parmi les unités (US1 à US6) du groupe, celles qui sont aptes contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage de façon à ce qu'une somme de contributions individuelles spécifique corresponde à une consigne globale, ladite sélection étant fonction des données comprises dans le premier, deuxième et troisième ensembles de données; les unités sélectionnées sont simultanément contrôlées pour que chacune opère en décharge, respectivement en charge, selon sa contribution individuelle spécifique.

Description

REGU LATI ON D E LA FREQU ENCE D E FON CTI ON N EM ENT D’U N RESEAU D E TRAN SPORT ET/ OU D E DI STRI BUTI ON D’EN ERGI E
ELECTRI QU E
La présente invention concerne de manière générale la régulation de fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, et plus précisément un procédé et un systèm e de régulation de fréquence aptes à sélectionner, parm i un groupe prédéfini d’unités de stockage et de restitution d’énergie, des unités de stockage et de restitution d’énergie électrique contrôlées pour injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, en fonction d’une consigne globale d’injection et/ou de soutirage.
La régulation ou réglage de fréquence est un m écanism e m is en place par les gestionnaires de réseaux de transport et/ou de distribution d’énergie électrique afin de garantir la stabilité de la fréquence de leurs réseaux. I l consiste à demander à certains producteurs et/ou consom mateurs d’électricité de m odifier en temps réel une partie de leur production et/ou consom mation pour contribuer au m aintien de la fréquence du réseau électrique à une valeur cible. En France par exem ple, la fréquence de fonctionnement du réseau électrique est égale à 50 Hertz, avec une tolérance qui peut être éventuellem ent égale à plus ou m oins 0,01 Hertz sur cette fréquence de fonctionnem ent. Le m écanisme de régulation de fréquence est généralement appliqué lorsque la fréquence courante du réseau d’électricité est en dehors de la bande de fréquences comprise entre 49,99 et 50,01 Hertz. La figure 1 illustre, à titre d’exem ple, la variation tem porelle de la fréquence d’un réseau transport et/ou de distribution (courbe de gauche) et la variation tem porelle correspondante d’une consigne visant à ramener dans tous les cas la fréquence du réseau à 50 Hertz.
Au vu du caractère critique du mécanisme, tout acteur souhaitant participer au réglage de fréquence doit répondre à un cahier des charges très strict. I l faut notam m ent faire preuve d’une grande réactivité et d’une grande disponibilité. I l est déjà connu de solliciter, soit directem ent, soit par l’interm édiaire d’un fournisseur de service, des utilisateurs détenteurs d’unités de stockage et de restitution d’énergie, par exem ple des batteries rechargeables, qu’ils connectent au réseau d’électricité pour qu’elles apportent leur contribution au service de régulation de fréquence du réseau d’électricité. Le principe connu consiste à solliciter sim ultanément et à proportion égale les unités de stockage et de restitution d’énergie des utilisateurs volontaires à la participation à ce service pour qu’elles suivent une consigne globale.
A titre d’exem ple, la figure 2 représente, sous forme d’un profil P en traits interrompus, l’évolution tem porelle d’une consigne globale, et la figure 3 (a) illustre les contributions respectives en injection d’électricité demandées à un groupe composé de cinq unités de stockage et de restitution d’énergie ( USi à US5) pour suivre le profil P. Dans cet exem ple, on a supposé que les cinq unités de stockage et de restitution d’énergie sont identiques et aptes à injecter/ soutirer des puissances variables dans une plage de puissances donnée. L’axe horizontal représentatif du tem ps représente ici quatre périodes identiques, correspondant chacune à une période d’échantillonnage du signal de consigne, qui peut varier du dixième de seconde à quelques m inutes. Com me on le constate sur la figure 3(a) , les cinq unités de stockage et de restitution d’énergie du groupe sont, pour chaque période, sollicitées à proportion égale, et la som me de leur contribution individuelle respective (dans l’exem ple, des contributions en injection de puissance) correspond à la consigne globale. Ainsi, chaque unité de stockage et de restitution d’énergie est contrôlée pour injecter sur le réseau une puissance égale à 200 Watts pendant la prem ière période, à 600 Watts pendant la deuxièm e période, à 400 Watts pendant la troisièm e période, et de nouveau à 200 Watts pendant la quatrièm e période. Autrement dit, chaque unité de stockage et de restitution d’énergie est contrôlée pour suivre le signal de consigne et toute variation de consigne est traitée par une variation correspondante de puissance au niveau de chaque unité.
Une telle gestion des unités de stockage et de restitution d’énergie pour la régulation de fréquence est sim ple à m ettre en oeuvre dans la m esure ou l’action de chaque unité est fonction (type hom othétie) de la fréquence, qui peut être mesurée sur site, et ne prend pas en compte l’action qui est dem andé aux autres unités de stockage, et pose un certain nom bre de problèm es découlant principalem ent du fait qu’il n’y a pas de sélection prenant en compte la situation de chaque unité à un instant donné ou son usage optim al (indisponibilité, historique des sollicitations) . Plus précisém ent, les systèmes existant présupposent que les unités de stockage et ou de restitution d’énergie qu’ils contrôlent sont toutes disponibles et peuvent être contrôlées en même temps.
Or, si l’une des unités disponibles a été déconnectée, par exemple l’unité US5 dans le cas illustré sur la figure 3 (b) , on voit que le contrôle des unités de stockage et de restitution d’énergie restantes USi à US4 est insuffisant pour répondre au profil P. Un résultat identique à celui de la figure 3(b) serait obtenu si l’unité de stockage et de restitution d’énergie US5 est au moins partiellement utilisée dans un autre cadre que le réglage de fréquence au m om ent où celle-ci est sollicitée.
Ainsi, le système connu exclut donc a priori l’utilisation d’unités de stockage telles que des batteries pour véhicules électriques, qui sont amenées à être fréquem m ent déconnectées du réseau pour être utilisées dans les véhicules, ou des alim entations sans interruption (com m uném ent appelées onduleurs par abus de langage) qui pourraient servir à d’autres usages.
En outre, le principe précédent repose sur l’utilisation constante de toutes les unités de stockage et de restitution d’énergie sous contrôle. I l en résulte que ces unités de stockage et de restitution d’énergie vont devoir prendre toutes les valeurs de consigne possibles et opérer fréquem ment des cycles de charge et de décharge, ce qui peut conduire à leur usure prématurée.
Des solutions ont déjà été envisagées pour éviter de recourir trop souvent aux batteries de stockage d’un système de régulation de fréquence d’un réseau électrique. Ainsi, le docum ent US 9, 660, 442 décrit un système de régulation de fréquence d’un réseau, qui associe au moins une batterie électrique et une charge électrique (telle qu’un chauffage électrique, un réfrigérateur, un clim atiseur, une pompe électrique...) situées chez des consom m ateurs, et qui ne sollicite la batterie électrique que dans la m esure où l’utilisation de la charge électrique est insuffisante pour satisfaire aux besoins de la régulation de fréquence.
I l est im possible à ce jour de faire appel, dans le cadre de la régulation de fréquence, à une grande diversité d’unités de stockage et de restitution d’énergie détenues par des utilisateurs indépendants, du fait que certaines disposent d’une puissance trop faible, que certaines sont régulièrem ent indisponibles pour des raisons opérationnelles, qu’une grande partie d’entre elles ne peuvent pas prendre toutes les valeurs de consigne (et ne fonctionnent qu’en tout ou rien) et/ou que la plupart sont soum ises à des contraintes techniques qui sont souvent incom patibles avec le cahier des charges très strict im posé pour pouvoir participer au réglage de fréquence.
La présente invention a pour but de proposer un procédé et un systèm e de régulation de fréquence qui puissent tirer parti au m axim um d’un grand nom bre d’unités de stockage et de restitution d’énergie, et ce, malgré leur diversité en termes de contraintes techniques ou opérationnelles.
Ce but est atteint selon l’invention qui a pour objet un procédé de régulation d’une fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique à partir d’un groupe prédéfini comportant une pluralité d’unités de stockage et de restitution d’énergie électrique, aptes à être contrôlées individuellem ent, lorsqu’elles sont reliées au réseau de transport et/ou de distribution, pour injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, le procédé com portant :
- une étape prélim inaire de déterm ination d’un prem ier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, d’un deuxièm e ensem ble de données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, et d’un troisièm e ensemble de données relatives à des préférences d’utilisation associées à au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe; - une étape de sélection, parm i les unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, d’unités de stockage et de restitution d’énergie aptes à être contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage, de façon à ce qu’une som me de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage corresponde à une consigne globale, ladite sélection étant effectuée en fonction de données com prises dans le prem ier, le deuxième et le troisième ensembles de données ; et
- le contrôle sim ultané des unités de stockage et de restitution d’énergie sélectionnée pour que chacune opère en décharge, respectivement en charge, selon sa contribution individuelle spécifique en injection, respectivem ent en soutirage.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complém entaires parm i les suivantes :
- l’étape de sélection peut comprendre une étape de calcul de contributions individuelles possibles en injection ou en soutirage, aptes à être am enées par chaque unité de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe en fonction des données com prises au m oins dans le prem ier et le deuxièm e ensembles de données, et la contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage pour chaque unité de stockage et de restitution d’énergie est sélectionnée parm i les contributions individuelles possibles;
- le procédé com porte en outre de préférence une étape de conservation d’un historique com portant une chronologie relative à la sélection de chaque unité de stockage et de restitution dans le cadre de la régulation de fréquence ;
- l’historique peut comporter égalem ent une chronologie des données du deuxièm e ensemble de données ;
- ladite sélection peut être effectuée en outre en fonction de l’historique ;
- les données du prem ier ensem ble com prennent de préférence la ou les puissances de charge/de décharge possibles et la capacité de stockage/ restitution de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante ; - les données du prem ier ensem ble peuvent comprendre en outre une plage de températures de fonctionnement de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante ;
- les données du prem ier ensemble peuvent com prendre en outre au moins une puissance nom inale de fonctionnem ent associée à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, et au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie est associée à une préférence d’utilisation pour laquelle sa contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage en cas de sélection correspond à ladite au m oins une puissance nom inale de fonctionnement ;
- les données du prem ier ensemble peuvent com prendre en outre le ou les modes de fonctionnement possibles en term es de puissance, associés à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante ;
- les données du deuxièm e ensem ble peuvent com prendre un niveau de charge courant et une puissance courante injectée ou soutirée pour l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante ;
- les données du deuxièm e ensemble peuvent com prendre en outre une température courante et/ou une tension courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et/ou un état courant d’une liaison de com m unication de données de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et une unité de contrôle distante, et/ou un signal d’alerte ;
- les données du troisièm e ensem ble peuvent comprendre des lim itations préférées dans des possibilités de sélectionner l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, comportant un ou plusieurs créneaux horaires, et/ou un nom bre maxim al de fois où l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante peut être sélectionnée, et/ou un pourcentage m axim al de la capacité de stockage et de restitution d’énergie disponible si l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante est sélectionnée ;
- les lim itations préférées sont de préférence relatives à un état de charge courant de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante par rapport à une valeur seuil prédéfinie, et/ou à une utilisation courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante dans un autre cadre que la régulation de fréquence et/ou à une tem pérature courante, et/ou à une tension courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, et/ou à un état courant d’une liaison de com m unication de données de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et une unité de contrôle distante, et/ou à un signal d’alerte ;
- les préférences d’utilisation dudit troisièm e ensem ble de données peuvent être avantageusem ent assorties chacune d’un coefficient de priorité, et ladite sélection est effectuée en outre en fonction des coefficients de priorité.
L’invention a égalem ent pour objet un système de régulation d’une fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique à partir d’un groupe prédéfini com portant une pluralité d’unités de stockage et de restitution d’énergie, aptes à être contrôlées individuellem ent, lorsqu’elles sont reliées au réseau, pour injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, le systèm e com portant une unité de contrôle apte à com m uniquer avec chacune des unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, et à effectuer :
- une étape prélim inaire de déterm ination d’un prem ier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, d’un deuxièm e ensem ble de données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, et d’un troisièm e ensemble de données relatives à des préférences d’utilisation associées à au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie;
- une étape de sélection, parm i les unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, d’unités de stockage et de restitution d’énergie aptes à être contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage, de façon à ce qu’une som me de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage corresponde à une consigne globale, ladite sélection étant effectuée en fonction de données com prises dans le prem ier ensemble, dans le deuxièm e ensem ble et dans le troisièm e ensemble de données; et - le contrôle sim ultané des unités de stockage et de restitution d’énergie sélectionnée pour que chacune opère en décharge, respectivement en charge, selon sa contribution individuelle spécifique en injection, respectivem ent en soutirage.
Les unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe peuvent être situées sur un ou plusieurs sites géographiques, et l’unité de contrôle est une plateform e centralisée distante dudit un ou plusieurs sites.
L'invention sera m ieux com prise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 , déjà décrite ci-avant, donne un exem ple de variation temporelle d’une fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique et d’une consigne résultante pour obtenir une régulation de cette fréquence ;
- la figure 2, déjà décrite ci-avant, donne un exemple d’un profil de consigne pour une régulation de fréquence ;
- la figure 3, déjà décrite ci-avant, illustre des exemples de contrôle d’un groupe de cinq unités de stockage et de restitution d’énergie dans le cadre d’un procédé de régulation de fréquence de l’art antérieur ;
- la figure 4 représente schém atiquem ent un exem ple d’architecture d’un systèm e permettant la régulation de fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique conform ém ent à l’invention ;
- la figure 5 donne un exem ple d’un profil d’utilisation d’une unité de stockage et de restitution d’énergie ;
- la figure 6 illustre plusieurs possibilités de contrôle d’unités de stockage et de restitution d’énergie rendues possibles selon différentes im plém entations de l’invention pour répondre au profil de consigne de la figure 2.
Un exem ple de systèm e de régulation de fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’électricité 1 (ci-après réseau électrique 1 ) , utilisant un groupe ou parc prédéfini d’unités de stockage et de restitution d’énergie électrique conformém ent à l’invention, est représenté schématiquement sur la figure 4. Dans cet exemple, on considère, pour sim plifier, que le système repose sur l’utilisation d’un groupe ou parc constitué de six unités de stockage et de restitution d’énergie notées USi à US6, reliées au réseau électrique 1 et d’une unité 2 de contrôle de cet ensem ble.
Dans la suite de l’exposé, on décrira dans un prem ier temps brièvem ent la nature et le rôle des différents éléments du systèm e (paragraphe A ci- après) , puis le fonctionnem ent général du systèm e (paragraphe B ci-après) . Pour finir, des exemples non lim itatifs de com portements du systèm e seront explicités (paragraphe C ci-après) .
A. Nature et rôle des élém ents du systèm e
A.1 Unités de stockage et de restitution d’énergie électrique
Les unités de stockage et de restitution d’énergie USi à US6 peuvent être tout dispositif ou systèm e perm ettant de stocker et de restituer de l’énergie électrique. I l peut s’agir notam m ent d’une batterie rechargeable domestique, d’un onduleur, d’une batterie pour véhicule électrique... Une unité de stockage et de restitution d’énergie peut éventuellem ent être composée de plusieurs sous-unités.
Les unités USi à US6 peuvent être différentes ou identiques. Elles peuvent en outre être connectées au réseau électrique 1 définitivem ent, temporairem ent, ou par interm ittence.
Les unités USi à US6 peuvent être détenues par des utilisateurs distincts. Ainsi, dans l’exem ple non lim itatif de la figure 4, les unités USi et US2 sont situées sur un mêm e site Si , les unités US3 et US4 sont situées sur un mêm e site S2, l’unité US5 est située sur un troisièm e site S3, et l’unité US6 est située sur un quatrième site S4. Un site Si à S4 peut correspondre indifférem m ent au dom icile d’un consom m ateur particulier, aux bureaux d’une entreprise, à des pièces d’un hôtel...
Certains des sites sont illustrés égalem ent avec des charges électriques connectées au réseau électrique 1 . Ainsi, un équipement électrique E1 est disponible dans le site Si , et un équipem ent électrique E2 est disponible dans le site S2. Un équipement ou charge électrique correspond à tout équipement apte à soutirer une certaine puissance électrique sur le réseau électrique 1 lorsqu’il lui est connecté. Il peut s’agir en particulier d’un appareil à usage domestique tel qu’un radiateur électrique, une pompe, un réfrigérateur, un climatiseur. La présence/l’absence de ces équipements électriques est néanmoins sans influence sur le principe de la régulation de fréquence selon l’invention comme cela apparaîtra dans la suite de l’exposé.
Chacune des unités de stockage et de restitution d’énergie électrique USi à US6 est en outre apte à échanger des données avec un module électronique 20 de communication de données prévu dans l’unité de contrôle 2. Chaque communication peut être effectuée avec une connexion filaire ou sans fil. Dans le cas où une unité de stockage et de restitution d’énergie électrique intègre un module de communication approprié à l’échange de données avec le module 20 (cas des unités US4 et US6 sur la figure 4), l’échange de données est direct. Dans le cas contraire, un dispositif intermédiaire de communication est utilisé. Dans l’exemple de la figure 4, un dispositif intermédiaire Ucomi est utilisé sur le site Si pour permettre l’échange de données entre d’une part, les deux unités USi et US2, et d’autre part, le module de communication 20, un dispositif intermédiaire Ucorri3 est utilisé sur le site S2 pour permettre l’échange de données entre l’unité US3 et le module de communication 20 de communication, et un dispositif intermédiaire Ucoms est utilisé sur le site S3 pour permettre l’échange de données entre l’unité US5 et le module de communication 20 de communication.
A.2 Unité de contrôle
Outre le module électronique 20 de communication, l’unité de contrôle 2 comporte un module calculateur 21, une mémoire 22 et une base de données 23. L’unité de contrôle 2 est par exemple une plateforme centralisée, hébergée par exemple sur le réseau Internet.
L’unité de contrôle 2 se charge de traiter en temps réel les données dont elle dispose (détaillées par la suite au paragraphe B) pour déterminer les unités de stockage et de restitution d’énergie du groupe qui vont être sollicitées pour répondre à une consigne globale P correspondant à la puissance à injecter dans le réseau électrique 1 ou à soutirer du réseau électrique 1 dans le cadre du réglage de fréquence. Dans un mode de réalisation possible, le module calculateur 21 calcule de lui-même la consigne globale P à partir de mesures de fréquence du réseau électrique 1 . En variante, le m odule calculateur 21 peut disposer directement de la puissance à injecter ou soutirer pour régler la fréquence du réseau, sans avoir à la calculer.
La sélection va reposer sur le calcul de contributions individuelles possibles en injection ou en soutirage, aptes à être amenées par chaque unité de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe en fonction de certaines données dont on dispose, com m e cela sera explicité ultérieurem ent.
A l’issue de ce calcul, le module calculateur 21 peut avoir déterm iné plusieurs ensem bles possibles d’unités de stockage et de restitution d’énergie susceptibles d’être sélectionnées pour répondre à la consigne globale, et/ou plusieurs façons d’utiliser des unités de stockage d’un ensem ble pour répondre à la consigne globale (en particulier dans le cas où une ou plusieurs unités de stockage et de restitution d’énergie sont aptes à am ener plusieurs contributions individuelles possibles) .
Le module calculateur 21 est alors configuré pour sélectionner, dans le groupe constitué des unités de stockage et de restitution d’énergie USi à US6, des unités aptes à être contrôlées individuellement pour injecter ou soutirer en temps réel de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, de façon à ce que la som m e de contributions individuelles en injection ou en soutirage des unités sélectionnées corresponde à la consigne globale P, la sélection étant effectuée en fonction de données particulières qui seront égalem ent détaillées par la suite.
La sélection couvre à la fois l’identification des unités de stockage et de restitution d’énergie qui vont effectivem ent être utilisées pour répondre à la consigne globale, m ais aussi la sélection, si une ou plusieurs des unités de stockage éligibles sont aptes à amener plusieurs contributions individuelles possibles en injection ou en soutirage, d’une contribution individuelle spécifique compatible.
En d’autres termes, le m odule calculateur 21 est apte à effectuer la sélection, parm i les unités de stockage et de restitution d’énergie du groupe, et selon les données particulières, d’unités de stockage et de restitution d’énergie aptes à être contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage sélectionnée dans les contributions individuelles possibles, de façon à ce qu’une som m e de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage corresponde à la consigne globale.
L’unité de contrôle 2 pilote alors le contrôle sim ultané des unités de stockage et de restitution d’énergie sélectionnées pour que chacune opère en décharge, respectivem ent en charge, selon sa contribution individuelle spécifique en injection, respectivement en soutirage.
L’unité de contrôle 2 com mande en outre la mémorisation, dans la base de données 23, de certaines données associées à chaque unité de stockage, com me par exem ple un historique perm ettant de retrouver notam m ent une chronologie des sollicitations de chaque unité de stockage dans le cadre de la régulation de fréquence ou dans tout autre cadre.
B. Fonctionnem ent général du système
A la différence des systèmes connus, la sélection particulière des unités de stockage et de restitution d’énergie dans l’ensemble repose sur la prise en com pte de données spécifiques qui peuvent être répertoriées en trois catégories ou ensem bles :
- un prem ier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie électrique du groupe,
- un deuxièm e ensem ble de données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie du groupe, et
- un troisième ensemble de données relatives à des préférences d’utilisation associées à au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie du groupe.
Des exem ples non lim itatifs de données sont détaillés ci-après :
Com m e m entionné précédem m ent, le prem ier ensemble comprend des données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie électrique du groupe. Les spécifications techniques, qui sont par exem ple des données constructeur, comprennent la ou les puissances de charge/de décharge possibles et la capacité de stockage/ restitution de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
Les données du prem ier ensem ble peuvent com prendre en outre les durées m inimales ou m axim ales de charge et de décharge, et/ou une plage de températures de fonctionnement de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
Les données du prem ier ensem ble peuvent égalem ent com prendre le ou les m odes de fonctionnement possibles en term es de puissance associés à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, ou les m odes de fonctionnem ent recom mandés par le constructeur pour m aintenir sa garantie. En effet, certaines des unités de stockage et de restitution présentes dans le groupe peuvent avoir une ou plusieurs puissances de charge/décharge fixées, alors que d’autres peuvent se charger/se décharger à des puissances variables. A titre d’exem ple, une unité de stockage et de restitution d’énergie peut être configurée pour se charger/décharger exclusivem ent à une puissance égale à 1 kilo watt, ou exclusivem ent à trois puissances égales respectivem ent à 0,3 kilo watt, 0,5 kilo watt et 1 kilo watt. En variante, une unité de stockage et de restitution d’énergie peut être configurée pour se charger/décharger à une puissance variant entre 0,5 kilo watt et 1 kilo watt.
Les données du prem ier ensemble peuvent com prendre en outre au moins une puissance nom inale de fonctionnem ent associée à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante. Com m e on le verra par la suite dans certains exemples de stratégies ou critères de sélection, cette donnée peut être utilisée avantageusement dans le processus de sélection en indiquant par exemple qu’une unité de stockage et de restitution d’énergie ne peut être sélectionnée dans le groupe à des fins de régulation de fréquence que s’il est possible de la contrôler pour que sa contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage corresponde à la puissance nom inale de fonctionnem ent. On garantit ainsi d’utiliser l’unité dans des conditions optim ales de fonctionnement, réduisant les risques d’usure prém aturée. D’autres spécificités techniques peuvent être prises en com pte. Par exem ple, les unités de stockage et de restitution d’énergie peuvent m ettre des durées différentes pour se m ettre en marche.
Les données du prem ier ensem ble peuvent être transm ises par tout moyen par constructeurs ou les détenteurs de chaque unité de stockage ou être déterm inées à l’issue d’une analyse technique. Ces données sont enregistrées dans la base de données 23 de façon à ce que le module calculateur 21 puisse y avoir accès à tout mom ent, en particulier lorsqu’il doit calculer les contributions individuelles possibles.
Le deuxièm e ensem ble comprend quant à lui des données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie du groupe.
Par exem ple, les données du deuxième ensem ble comprennent un niveau de charge courant et une puissance courante injectée ou soutirée pour l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
Par la connaissance d’une puissance courante injectée ou soutirée, il devient ainsi possible d’utiliser sim ultanément, pour le service de réglage de fréquence, une ou plusieurs unités de stockage et de restitution d’énergie qui jusqu’ici n’étaient pas intégrées dans un tel service du fait de leur usage dans un autre cadre que le réglage de fréquence. L’usage d’une ou de plusieurs unités de stockage et de restitution d’énergie dans un autre cadre (autoconsom m ation, charge longue de véhicules électriques, optim isation énergétique, etc.) que celui du réglage de fréquence est alors prise en com pte par l’unité de contrôle.
La figure 5 illustre un exemple du profil de puissance d’injection courante d’une unité de production avec une puissance maxim ale de charge/décharge Pm ax de 1000 watts, qui est en train d’injecter sur le réseau à une puissance Pi nj égale à 250 ou à 500 watts, pour un usage autre que celui du réglage de fréquence. Lorsque la puissance d’injection courante Rnj est de 500 watts, il est possible d’utiliser égalem ent, dans le cadre du réglage de fréquence, une puissance Pdisp-inj disponible pour l’injection égale à 500 watts, et une puissance P disp-sout disponible pour le soutirage égale à 1500 watts. L’unité de contrôle 2 peut de préférence interrompre, anticiper, retarder, m odifier l’utilisation qui est faite de l’unité de stockage en dehors du cadre de réglage de fréquence.
Les données du deuxièm e ensem ble peuvent en outre com prendre une température courante et/ou une tension courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, ou plus généralem ent toute information, telle qu’un signal d’alerte, perm ettant d’identifier un état courant de l’unité de stockage m oins favorable pour une sollicitation de l’unité dans le cadre de la régulation de fréquence.
En variante ou en com binaison, les données du deuxième ensem ble peuvent com prendre un état courant d’une liaison de com m unication de données de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et une unité de contrôle distante.
L’unité de contrôle 2 est ainsi en mesure de surveiller en perm anence l’état matériel des unités de stockage et d’adapter sa stratégie de sélection en conséquence. Elle est notam ment capable si besoin de :
- m énager certaines unités de stockage et de restitution d’énergie présentant des signes de défaillance ou d’usure prém aturée ou dans un état courant non optim al pour être sollicitées, et/ou
- changer le réglage de certaines unités de stockage et de restitution d’énergie, et/ou
- com m uniquer ces informations, en tem ps réel ou de m anière différée, à l’exploitant des unités de stockage et de restitution d’énergie.
Par exem ple, si une unité de stockage et de restitution d’énergie est défaillante, l’unité de contrôle 2 peut l’arrêter et/ou alerter son exploitant.
Par exemple, si une unité de stockage de restitution d’énergie présente une température trop élevée, l’unité de contrôle peut l’arrêter tem porairement et/ou alerter son exploitant.
Par exemple, si une unité de stockage de restitution d’énergie présente une usure élevée ou prém aturée, l’unité de contrôle peut réduire ou arrêter de solliciter cette unité dans le cadre du réglage de fréquence et/ou alerter son exploitant. Les données du deuxième ensemble peuvent être transm ises, de manière agrégée ou individuelle, à l’unité de contrôle 2, via les connexions filaires et/ou sans fil, par les unités de stockage et de restitution, ou être déterm inées à l’issue d’une analyse technique. Ces données sont enregistrées dans la mémoire 22 de l’unité de contrôle 2 et peuvent être m odifiées en temps réel. Ces données sont en outre avantageusem ent conservées dans l’h istorique associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie dans la base de données 23.
Enfin, le troisième ensem ble com prend au m oins une donnée relative à des préférences d’utilisation associées à au moins une unité de stockage et de restitution d’énergie du groupe.
Les préférences d’utilisation peuvent être données par différents intervenants, par exemple un exploitant détenteur d’une unité de stockage et de restitution d’énergie, et/ou par un exploitant non détenteur d’une unité de stockage et de restitution d’énergie, et/ou par le fournisseur du service de régulation de fréquence, que ce dernier détienne ou non tout ou partie des unités de stockage et de restitution d’énergie. Dans ce dernier cas, au moins une, voire toutes les unités de stockage du groupe peuvent se voir attribuer des règles de préférence com m unes par le fournisseur du service de régulation de fréquence. Ces règles de préférence sont par exemple m émorisées au niveau du m odule calculateur 21 ou dans la base de données 23. Les préférences originaires des exploitants détenteurs d’une unité de stockage peuvent être transm ises par tout moyen par ces derniers. Ces données sont enregistrées dans la base de données 23 de façon à ce que le module calculateur 21 puisse y avoir accès à tout mom ent.
Les préférences d’utilisation peuvent com prendre des inform ations relatives à l’usage qui peut être fait de l’unité de stockage et/ou de restitution d’énergie dans le cadre du réglage de fréquence ou dans un cadre autre que le réglage de fréquence (par exemple autoconsom mation, sécurisation d’approvisionnem ent, véhicules électriques...) .
En variante ou en com binaison, les préférences d’utilisation peuvent correspondre à des lim itations souhaitées dans les possibilités de sélectionner une ou plusieurs unités de stockage et de restitution d’énergie. Ces lim itations com prennent par exem ple un ou plusieurs créneaux horaires, et/ou un nombre m aximal de fois où l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante peut être sélectionnée par jour, et/ou un pourcentage m axim al de la capacité de stockage et de restitution d’énergie disponible si l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante est sélectionnée, et/ou des durées m inim ales ou maximales préférentiellem ent lim itées en charge ou en décharge.
Par exem ple, l’exploitant d’une unité de stockage et de restitution d’énergie peut souhaiter allouer 10% de la capacité de stockage et de restitution d’énergie disponible au réglage de fréquence.
Selon un autre exem ple non lim itatif, l’exploitant peut souhaiter allouer 10% de la capacité de stockage et de restitution d’énergie disponible au réglage de fréquence entre 07h00 et 23h00 et 50% entre 23h00 et 07h00.
L’exploitant peut également dem ander à ce que son unité de stockage et de restitution d’énergie ne soit pas sollicitée plus d’une fois par jour dans le cadre du réglage de fréquence.
D’autres lim itations peuvent être relatives à un niveau de charge courant de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante par rapport à une valeur seuil prédéfinie m inimale ou maximale, et/ou à un usage courant de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante dans un autre cadre que la régulation de fréquence.
Par exem ple, l’exploitant peut dem ander que son unité de stockage et de restitution d’énergie ne soit pas sollicitée dans le cadre du réglage de fréquence si le niveau de charge courant de l’unité est inférieur à 50% .
L’exploitant peut aussi de façon exceptionnelle interdire l’utilisation de son unité de stockage et de restitution d’énergie sur les six prochaines heures.
Com m e cela a été évoqué précédem m ent, une autre préférence d’utilisation peut consister à indiquer qu’au m oins une des unités de stockage et de restitution du groupe ne puisse être sélectionnée que dans la mesure où sa contribution individuelle spécifique corresponde à une puissance nom inale de fonctionnem ent de cette unité.
Les préférences d’utilisation peuvent être avantageusement assorties d’un coefficient de priorité. Un coefficient de priorité maxim um peut signifier qu’une préférence d’utilisation est im posée (et devient ainsi une contrainte) . Ainsi, certaines préférences peuvent être impératives, alors que d’autres peuvent tolérer des exceptions (par exem ple : ne pas utiliser les batteries entre 18h00 et 20h00 sauf exceptionnellement (par exemple si risque de black out) , utiliser les batteries dans la lim ite de trois fois par jour) .
A partir de ces trois ensembles de données, le m odule calculateur 21 va pouvoir sélectionner les unités de stockage et/ou d’énergie qui vont être sollicitées pour répondre à une consigne globale dans le cadre de la régulation de fréquence.
Plus précisément, à partir des données collectées dans le prem ier ensemble et le deuxièm e ensem ble, le module calculateur 21 est apte à déterm iner ce qu’il est techniquem ent possible de faire pour répondre à la consigne globale. En particulier, le m odule calculateur 21 peut im plémenter une étape de calcul de contributions individuelles possibles en injection ou en soutirage, aptes à être am enées par chaque unité USi à US6 de stockage et de restitution d’énergie du groupe en fonction des données com prises au moins dans le prem ier et le deuxième ensembles de données.
Com m e indiqué précédem ment, à l’issue de ce calcul, le m odule calculateur 21 peut disposer de plusieurs solutions possibles pour répondre effectivem ent à la consigne globale, par exemple plusieurs ensembles possibles d’unités de stockage et de restitution d’énergie susceptibles d’être sélectionnées pour répondre à la consigne globale, et/ou plusieurs façons d’utiliser des unités de stockage d’un ensemble pour répondre à la consigne globale.
En utilisant les préférences ou règles d’utilisation contenues dans le troisièm e ensem ble de données, le m odule calculateur 21 va pouvoir déterm iner la ou l’une des m eilleures solutions en sélectionnant les unités de stockage et de restitution d’énergie du groupe dont la som m e de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage (chaque contribution individuelle spécifique étant sélectionnée parm i les contributions individuelles possibles) permettra de correspondre à la consigne globale pour le réglage de fréquence tout en satisfaisant au m ieux aux préférences d’utilisation. Certaines préférences d’utilisation peuvent requérir que le m odule calculateur 21 consulte l'historique donnant notam m ent une chronologie des sollicitations de chaque unité de stockage dans le cadre de la régulation de fréquence. C’est le cas par exemple si la préférence d’utilisation est relative au fait qu’une ou plusieurs unités de stockage et de restitution d’énergie ne devraient pas être sollicitées pour le réglage d’énergie si elles ont été récem m ent sollicitées.
Une stratégie de sélection pourra consister à utiliser au m axim um les préférences d’utilisation données par le troisièm e ensemble de données.
Lorsque les préférences d’utilisation sont assorties d’un coefficient de priorité, une stratégie de sélection pourra par exemple consister à utiliser au maxim um les préférences d’utilisation selon leur coefficient de priorité.
Par la suite, l’unité de contrôle 2 transmet, par l’interm édiaire du module électronique 20 de com m unication, des ordres aux unités de stockage et de restitution d’énergie qui ont été sélectionnées afin que celles-ci modifient leurs puissances injectées/ soutirées selon leur contribution individuelle spécifique respective.
Ces ordres peuvent être transm is, en tem ps réel ou en avance.
C. Exem ples de fonctionnement du systèm e
Com pte-tenu de la prise en com pte de données provenant des trois ensembles précités, il existe un grand nom bre de possibilités permettant à l’unité de contrôle 2 de déterm iner, en tem ps réel, les ordres de charge ou de décharge à transmettre aux unités de stockage et de restitution d’énergie pour pouvoir obtenir la puissance requise dans le cadre du réglage de fréquence, tout en respectant les préférences de fonctionnement de toutes les unités de stockage et de restitution d’énergie ( participation à l’autoconsom m ation d’un site de soutirage, réserve de puissance, optim isation du cycle de fonctionnement en vue d’am éliorer la durée de vie de l’unité, etc.) .
Par exem ple le m odule calculateur 21 peut, afin de suivre une consigne d’injection de puissance tout en optim isant l’état de charge de son parc, choisir une solution privilégiant les décharges des unités de stockage et de restitution d’énergie les plus chargées plutôt qu’une solution déchargeant des unités en partie déchargées. I nversem ent, le module calculateur 21 peut, dans le cas où il doit suivre une consigne de soutirage, privilégier une solution chargeant en priorité les unités de stockage déchargées.
Dans un autre exem ple, lorsque le m odule calculateur 21 possède, via l’historique, l’information qu’une unité de stockage et de restitution d’énergie a déjà été sollicitée dans la journée (que ce soit pour le réglage de fréquence ou pour une utilisation personnelle de l’exploitant) tandis que d’autres unités n’ont pas été sollicitées, il peut adopter une stratégie de sélection sollicitant en priorité les unités n’ayant pas déjà été sollicitées dans la journée (afin de suivre une demande de l’exploitant ou d’optim iser la durée de vie des unités) .
Dans un autre exemple, le m odule calculateur 21 a accès à plusieurs sous-groupes d’unités de stockage. Un de ces sous-groupes contient notam ment des unités à n’utiliser qu’en dernier recours. Le m odule calculateur pourra alors adopter une stratégie de sélection qui permette de ne pas solliciter ces unités ou qui m inim ise les sollicitations sur ces unités.
Le tableau 1 ci-après illustre un exemple de stratégie de sélection possible pour atteindre une consigne de 2000 Watts en injection à partir d’un parc com prenant quatre batteries (num érotées de 1 à 4 dans la prem ière colonne du tableau) , en fonction du niveau de charge de ces batteries (données provenant du deuxièm e ensem ble, dans la deuxièm e colonne du tableau 1 ) , de préférences d’utilisation (données provenant du troisièm e ensemble, en troisième colonne du tableau 1 ) , du nom bre de sollicitations récem m ent effectuées pour chaque batterie (données provenant de l’historique, en quatrièm e colonne du tableau 1 ) . Dans cet exemple, les quatre batteries ont une puissance nom inale de 1000 Watts en charge ou en décharge (données provenant du prem ier ensemble) .
Figure imgf000023_0001
Toutes les batteries présentent à l’instant courant le m êm e niveau de charge (80% ) . L’historique m ontre qu’aucune batterie n’a été récem ment sollicitée dans le cadre de la régulation de charge. Seule la batterie 4 est associée à une préférence d’utilisation indiquant que cette batterie ne doit être utilisée qu’en dernier recours. Cette préférence d’utilisation peut provenir d’un souhait de l’exploitant, ou bien être déterm inée à partir des caractéristiques techniques de la batterie (on pourra par exemple considérer que les batteries de technologie acide plom b ne sont à utiliser qu’en dernier recours car supportant m oins les cycles de charge et de décharge) , ou de son état courant (proche d’un état de décharge complet par exem ple) . Le module calculateur 21 déterm ine plusieurs stratégies possibles perm ettant de répondre à la consigne de 2000 Watts. Seules cinq stratégies possibles sont illustrées sur les cinq dernières colonnes du tableau 1 :
- la stratégie 1 sélectionne les batteries 1 et 2 sur leur puissance nom inale de 1000 Watts ;
- la stratégie 2 sélectionne les batteries 2 et 3 sur leur puissance nom inale de 1000 Watts ;
- la stratégie 3 sélectionne les batteries 3 et 4 sur leur puissance nom inale de 1000 Watts ; - la stratégie 4 sélectionne les batteries 1 et 4 sur leur puissance nom inale de 1000 Watts ;
- la stratégie N sélectionne toute les batteries sur 500 Watts.
A partir des informations (caractéristiques techniques, historique, préférences d’utilisation ...) à disposition, le module calculateur 21 choisira la solution la plus adaptée (parm i les solutions 1 ou 2 si on se lim ite aux informations et aux exem ples cités) .
Le tableau 2 ci-après illustre un autre exemple de stratégie de sélection possible pour atteindre une consigne de 4000 Watts en injection à partir d’un parc com prenant six batteries (num érotées de 1 à 6 dans la prem ière colonne du tableau 2) , en fonction du niveau de charge de ces batteries (données provenant du deuxièm e ensem ble, dans la deuxièm e colonne du tableau 2) , de préférences d’utilisation (données provenant du troisième ensemble, en troisièm e colonne du tableau 2) , du nombre de sollicitations récem m ent effectuées pour chaque batterie (données provenant de l’historique, en quatrièm e colonne du tableau 2) . Dans cet exemple, les six batteries ont une puissance nom inale de 1000 Watts en charge ou en décharge (données provenant du prem ier ensem ble) . La batterie 4 ne doit être utilisée qu’en dernier recours. Les batteries 5 et 6 sont des batteries qu’il est préférable de ne pas appeler plus d’une fois par jour. Les batteries ayant déjà été sollicitées une fois dans la journée. Contrairem ent à l’exemple du tableau 1 , il n’y a pas de stratégie perm ettant de répondre à toutes les contraintes m ais le m odule calculateur pourra choisir une stratégie préférable par rapport aux autres. On pourra par exem ple considérer que la stratégie 2 qui sollicite une deuxièm e fois une batterie ayant déjà été sollicitée dans la journée sera préférable à la stratégie 1 qui sollicite une batterie ne devant être utilisée qu’en dernier recours. La possibilité de faire un choix n’étant rendue possible que par la collecte des données faisant partie des prem ier, deuxièm e et troisièm e ensembles de données. Ainsi, l’invention rend possible la prise en com pte de tels param ètres de préférence, et perm et au fournisseur du service du service de régulation de fréquence de les implémenter.
Figure imgf000025_0001
La figure 6 illustre, sans être exhaustive, d’autres possibilités :
Par souci de sim plification, les différentes situations (a) à (e) schématisées sur la figure 6 correspondent toutes à des façons de gérer les six unités de stockage et de restitution d’énergie USi à US6 du systèm e présenté à titre d’exemple sur la figure 4, pour répondre à la consigne de profil P de la figure 2. Chaque situation illustre les contributions individuelles spécifiques en injection d’électricité. Com m e dans le cas de la figure 3, l’axe horizontal représentatif du temps représente ici quatre périodes identiques, correspondant chacune à une période d’échantillonnage du signal de consigne, qui peut varier de la seconde à quelques m inutes. Toutes les situations (a) à (e) montrent que le systèm e perm et d’obtenir dans tous les cas le respect de la consigne, contrairement aux m éthodes de l’art antérieur. La situation (a) de la figure 6 correspond au cas particulier non lim itatif où toutes les unités USi à US6 sont identiques et capables de fonctionner à différentes puissances d’injection (puissances de décharge) . On suppose par ailleurs que l’unité US5 n’est ici pas disponible à la sélection, la connaissance de cette indisponibilité, quelle qu’en soit le raison, résultant de l’analyse des données associées à cette unité dans le prem ier, deuxième et/ou troisièm e ensembles de données. On rappelle qu’un systèm e selon l’art antérieur, à l’instar de la situation décrite ci-avant en référence à la figure 3 (b) , aurait sollicité pour chaque période les six unités à proportion égale, et n’aurait ainsi pas pu atteindre la consigne puisque l’unité US5 est en fait indisponible. Grâce au systèm e selon l’invention, le m odule calculateur 21 est capable de ne sélectionner que les unités US1 , US2, US3, US4 et US6, et seules ces unités sélectionnées sont contrôlées pour injecter sur le réseau une puissance égale à 200 watts pendant la prem ière période, à 600 watts pendant la deuxièm e période, à 400 watts pendant la troisièm e période, et de nouveau à 200 watts pendant la quatrièm e période.
La situation (b) de la figure 6 correspond au cas particulier non lim itatif où toutes les unités US1 à US6 sont identiques, capables de fonctionner à différentes puissances d’injection (puissances de décharge) , m ais ont une puissance nom inale de fonctionnem ent égale à 1 000 Watts. Cette donnée de puissance nom inale de fonctionnem ent est dans cet exemple une spécification technique com prise dans le prem ier ensem ble. On suppose que les unités US1 à US5 sont dans un état courant leur permettant effectivem ent d’injecter leur puissance nom inale de fonctionnem ent. On suppose par ailleurs que l’unité US6 n’est ici pas disponible à la sélection, la connaissance de cette indisponibilité, quelle qu’en soit le raison, résultant de l’analyse des données associées à cette unité dans le prem ier, deuxième et/ou troisièm e ensem bles de données. I ci, on applique la règle de préférence précédem m ent exposée selon laquelle une unité de stockage et de restitution d’énergie ne devrait être sélectionnée que si sa contribution individuelle en injection ou en soutirage correspond à sa puissance nom inale de fonctionnem ent. Avec les hypothèses précédentes, la sélection porte ici seulement sur les unités USi à US5. On constate sur la figure 6 (b) que :
- durant la prem ière période, seule l’unité US1 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts ;
- durant la deuxièm e période, ce sont les unités US2, US3 et US4 qui sont contrôlées pour injecter sur le réseau à leur puissance nom inale de 1 kilo watts ;
- durant la troisièm e période, ce sont les unités US2 et US3 qui sont contrôlées pour injecter sur le réseau à leur puissance nom inale de 1 kilo watts ;
- durant quatrièm e période, seule l’unité US5 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts.
Com m e indiqué précédem m ent, le fait de faire fonctionner les unités uniquement à leur puissance nom inale de fonctionnem ent perm et de préserver la vie de ces unités.
En outre, on constate égalem ent sur la figure 6 (b) que la variation de consigne d’une période à l’autre est traitée par une rotation des unités sollicitées. En d’autres term es, bien que disponibles, les unités USi à US5 ne sont pas sollicitées à chaque période, de sorte qu’on réduit ici encore le risque d’usure prématurée.
La figure 6(c) correspond au cas particulier non lim itatif ou les unités de stockage et de restitution d’énergie ne possèdent pas les mêmes puissances de fonctionnem ent nom inales. On suppose que USi , US3, US4, US5 et US6 ont une puissance de fonctionnem ent nom inale égale à 1 000 watts et que US2 a une puissance de fonctionnem ent nom inale égale à 2000 watts. On suppose par ailleurs que les unités US5 et US6 ne sont pas disponibles à la sélection, quelle qu’en soit la raison.
I l résulte de la figure 6 (c) que :
- durant la prem ière période, seule l’unité USi est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watt ; - durant la deuxième période, ce sont les unités USi et US2 qui sont contrôlées pour injecter sur le réseau à leur puissance nom inale respectivem ent de 1 kilo watts et de 2 kilo watts ;
- durant la troisième période, seule l’unité US2 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 2 kilo watts ;
- durant quatrièm e période, seule l’unité US4 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts.
On constate égalem ent que, bien que disponible à la sélection, l’unité USs n’a pas besoin d’être sollicitée.
La situation (d) de la figure 6 est sim ilaire à la situation de la figure 6 (b) (toutes les unités US1 à US6 sont identiques, capables de fonctionner à différentes puissances d’injection avec une puissance nom inale de fonctionnem ent égale à 1000 Watts, et l’unité US6 n’est pas disponible) , à ceci près que le principe selon lequel une unité de stockage et de restitution d’énergie ne peut être sélectionnée que si sa contribution individuelle disponible en injection ou en soutirage correspond à sa puissance nom inale de fonctionnement n’est appliqué ici qu’à l’unité US1. I l résulte de la figure 6(d) que :
- durant la prem ière période, seule l’unité US1 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts ;
- durant la deuxième période et la troisième période, l’unité US1 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts, et les unités US1 à US4 sont contrôlées à part égale mais avec une puissance variant entre la deuxièm e et la troisièm e période ;
- durant quatrièm e période, seule l’unité US1 est contrôlée pour injecter sur le réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts.
Dans la situation (e) de la figure 6, les unités US1 à US6 ne peuvent être utilisées qu’à leur puissance nom inale de fonctionnem ent en charge ou en décharge, égale à 1 kilo watts. L’unité US6 n’est ici pas disponible à la sélection, quelle qu’en soit la raison. Enfin, les unités de US1 , US2 et US3 doivent, dans cet exem ple non lim itatif, être utilisées pendant une durée de fonctionnem ent m inimale correspondant à quatre périodes. Cette dernière contrainte est en particulier dans le troisièm e ensem ble de données. Dans cette situation on voit notam m ent que :
- les unités USi , US2 et US3 sont contrôlées sur les deuxième, troisième et quatrièm e périodes pour injecter sur le réseau à leur puissance nom inale de 1 kilo watts, ceci pour respecter leur contrainte en durée de fonctionnem ent m inim ale ;
- qu’il est donc nécessaire, pour respecter la consigne de profil P, de contrôler :
ol’unité US4 pour qu’elle soutire du réseau à sa puissance nom inale de 1 kilo watts sur la troisièm e période ;
oies deux unités US4 et US5 pour qu’elles soutirent du réseau à leur puissance nom inale de 1 kilo watts sur la quatrièm e période.
L’invention permet de répondre aux exigences du réglage de fréquence tout en utilisant des unités de stockage et de restitution d’énergie électrique à contraintes d’exploitation variées et a priori incom patibles avec le cahier des charges im posé par les gestionnaires du réseau de transport et/ou de distribution d’électricité.
L’invention perm et de faire valoriser dans le cadre du réglage de fréquence des capacités de stockage com portant des contraintes d’utilisation plus sévères, et donc au coût d’achat m oindre.
Dans certaines im plém entations proposées par l’invention, l’intelligence de l’agrégation permet de préserver la durée de vie des unités de stockage et de restitution d’énergie utilisées dans le cadre du réglage de fréquence :
- en les sollicitant essentiellement dans leurs régim es nom inaux,
- en réduisant le nombre de charges et de décharges par unité,
- en réduisant la durée des m om ents de charges et de décharges des unités,
- en réduisant la fréquence de charge ou décharge des unités de stockage.
Dans certaines im plém entations proposées, l’invention propose en outre de prendre en com pte un ou plusieurs usages (autres que la régulation de fréquence) susceptibles d’être attribués à une unité de stockage et/ou de restitution d’énergie. I l devient ainsi possible d’accepter, qu’une même unité puisse servir sim ultaném ent au réglage de fréquence et à un autre usage, pour autant que l’ensem ble des contraintes affectées à cette unité soit respecté.
L’invention permet de gérer les indisponibilités prévues ou fortuites d’une partie des unités de stockage et de restitution d’énergie et d’assurer l’engagem ent de réglage, malgré les incidents.
En agrégeant les unités de stockage, l’invention permet de dégager des économ ies d’échelle en m utualisant les coûts de fonctionnem ent.

Claims

REVEN DI CATI ON S
1 . Procédé de régulation d’une fréquence d’un réseau ( 1 ) de transport et/ou de distribution d’énergie électrique à partir d’un groupe prédéfini com portant une pluralité d’unités (USi à US6) de stockage et de restitution d’énergie électrique, aptes à être contrôlées individuellement, lorsqu’elles sont reliées au réseau ( 1 ) de transport et/ou de distribution, pour injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, le procédé com portant :
- une étape prélim inaire de déterm ination d’un prem ier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, d’un deuxièm e ensem ble de données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, et d’un troisièm e ensemble de données relatives à des préférences d’utilisation associées à au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe;
- une étape de sélection, parm i les unités ( USi à US6) de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, d’unités de stockage et de restitution d’énergie aptes à être contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage, de façon à ce qu’une som m e de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage corresponde à une consigne globale, ladite sélection étant effectuée en fonction de données com prises dans le prem ier, le deuxième et le troisième ensembles de données ; et
- le contrôle sim ultané des unités de stockage et de restitution d’énergie sélectionnée pour que chacune opère en décharge, respectivement en charge, selon sa contribution individuelle spécifique en injection, respectivem ent en soutirage.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’étape de sélection comprend une étape de calcul de contributions individuelles possibles en injection ou en soutirage, aptes à être amenées par chaque unité ( USi à US6) de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe en fonction des données com prises au m oins dans le prem ier et le deuxièm e ensem bles de données, et en ce que la contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage pour chaque unité ( USi à US6) de stockage et de restitution d’énergie est sélectionnée parm i les contributions individuelles possibles.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape de conservation d’un historique comportant une chronologie relative à la sélection de chaque unité de stockage et de restitution dans le cadre de la régulation de fréquence.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'historique com porte également une chronologie des données du deuxièm e ensemble de données.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite sélection est effectuée en outre en fonction de l'historique.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données du prem ier ensemble com prennent la ou les puissances de charge/de décharge possibles et la capacité de stockage/ restitution de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les données du prem ier ensem ble comprennent en outre une plage de températures de fonctionnement de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les données du prem ier ensem ble com prennent en outre au m oins une puissance nom inale de fonctionnem ent associée à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, et en ce qu’au moins une unité de stockage et de restitution d’énergie est associée à une préférence d’utilisation pour laquelle sa contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage en cas de sélection correspond à ladite au m oins une puissance nom inale de fonctionnem ent.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les données du prem ier ensem ble com prennent en outre le ou les m odes de fonctionnem ent possibles en term es de pu issance, associés à l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
1 0. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données du deuxièm e ensem ble com prennent un niveau de charge courant et une puissance courante inj ectée ou soutirée pour l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante.
1 1 . Procédé selon la revendication 1 0, caractérisé en ce que les données du deuxièm e ensem ble com prennent en outre une tem pérature courante et/ou une tension courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et/ou un état courant d’une liaison de com m unication de données de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et une unité (2) de contrôle distante, et/ou un signal d’alerte.
1 2. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les données du troisièm e ensem ble com prennent des lim itations préférées dans des possibilités de sélectionner l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, com portant un ou plusieu rs créneaux horaires, et/ou un nom bre m axim al de fois où l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante peut être sélectionnée, et/ou un pourcentage m axim al de la capacité de stockage et de restitution d’énergie disponible si l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante est sélectionnée.
1 3. Procédé selon la revendication 1 2, caractérisé en ce que les lim itations préférées sont relatives à un état de charge courant de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante par rapport à une valeur seuil prédéfinie, et/ou à une utilisation cou rante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante dans un autre cadre que la régulation de fréquence et/ou à une tem pérature courante, et/ou à une tension courante de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante, et/ou à un état courant d’une liaison de com m unication de données de l’unité de stockage et de restitution d’énergie correspondante et une unité (2) de contrôle distante, et/ou à un signal d’alerte.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les préférences d’utilisation dudit troisième ensemble de données sont assorties chacune d’un coefficient de priorité, et en ce que ladite sélection est effectuée en outre en fonction des coefficients de priorité.
15. Systèm e de régulation d’une fréquence d’un réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique à partir d’un groupe prédéfini comportant une pluralité d’unités (USi à US6) de stockage et de restitution d’énergie, aptes à être contrôlées individuellement, lorsqu’elles sont reliées au réseau, pour injecter ou soutirer de l’énergie électrique sur le réseau de transport et/ou de distribution d’énergie électrique, le systèm e com portant une unité de contrôle (2) apte à com m uniquer avec chacune des unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, et à effectuer :
- une étape prélim inaire de déterm ination d’un prem ier ensemble de données relatives à des spécifications techniques associées à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, d’un deuxièm e ensem ble de données relatives à un état courant associé à chaque unité de stockage et de restitution d’énergie, et d’un troisièm e ensemble de données relatives à des préférences d’utilisation associées à au m oins une unité de stockage et de restitution d’énergie;
- une étape de sélection, parm i les unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe, d’unités de stockage et de restitution d’énergie aptes à être contrôlées chacune selon une contribution individuelle spécifique en injection ou en soutirage, de façon à ce qu’une som me de contributions individuelles spécifiques en injection ou en soutirage corresponde à une consigne globale, ladite sélection étant effectuée en fonction de données com prises dans le prem ier ensemble, dans le deuxièm e ensem ble et dans le troisièm e ensemble de données; et
- le contrôle sim ultané des unités de stockage et de restitution d’énergie sélectionnée pour que chacune opère en décharge, respectivement en charge, selon sa contribution individuelle spécifique en injection, respectivem ent en soutirage.
16. Système selon la revendication 1 5, caractérisé en ce que les unités de stockage et de restitution d’énergie dudit groupe sont situées sur un ou plusieurs sites géographiques (Si à S4) , et en ce que l’unité de contrôle (2) est une plateforme centralisée distante dudit un ou plusieurs sites.
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