Session 1: IMPACT de L’Intégration des énergies renouvelables sur le réseau électrique : Solutions techniques pour une meilleure exploitation Présenté.

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1 session 1: IMPACT de L’Intégration des énergies renouvelables sur le réseau électrique : Solutions techniques pour une meilleure exploitation Présenté par: M. Aboubakr EL MAKRINI Chef de Division Exploitation Transport de FES Office National d’ Electricité et d’ Eau Potable NOUAKCHOTT les 11 et 12 DÉCEMBRE 2018

2 PLAN PLAN Introduction Structure et contexte du réseau
électrique Marocain Défis d’intégration des EnR Solutions pour une meilleure intégration Conclusion et Recommandations 2 1

3 Introduction Les réseaux électriques sont confrontés à des défis sans précédent, liés à: L’ouverture du marché à la concurrence; L’accroissement rapide des demandes et des échanges dans/entre les systèmes électriques; Les obstacles économiques, écologiques et environnementaux ; La difficulté de réguler et de stabiliser les flux électriques. Cette situation s’accentue surtout en cas d’intégration des très grandes quantités d’EnR. (ex. périodes de grand vent ou de fort ensoleillement, et de faible consommation, etc..) 3

4 Ressources énergétiques
Infrastructure du réseau électrique très importante : Fin 2017 Centrales Puissance installée en MW % Hydraulique 1770 20 % Thermique 5851 66 %  Charbon vapeur 2895 Fuel vapeur 600 Turbines à Gaz 1230 Diesel 264 Cycle Combiné 834 Gazoil 28 Eolien 1018 12 % Solaire 181 2 % Total EnR 2969 34 % Total 8820 Puissance installée (en MVA) Nbr TR Puissance installée THT/HT 154 20 950 THT/MT 6 420 HT/MT 377 7 660 Total 537 29 030 Longueur de lignes (en km) Longueur Réseau de transport (HTB ) Réseau de distribution (MT) (BT) Part des ENR 4

5 Une demande en croissance soutenue
Pour illustrer l’augmentation de la consommation d’énergie au Maroc, nous vous présentons les figures suivantes: 1) 2) 3) 4) Cette augmentation maintien un taux d’augmentation presque stable de 6,4% par an environ, ceci est dû à une croissance économique et sociale accélérée notamment par le : Lancement et réalisation de grands projets structurants. Succès des programmes de développement humain et durable. 5 1

6 Contexte des EnR au Maroc
Gisements importants en ressources naturelles (vent, rayonnement solaire, eau …) Les progrès des technologies Satisfaire la demande et assurer la sécurité énergétique L’évolution du contexte réglementaire Réduire la dépendance énergétique Au Maroc, plusieurs atouts et obligation sont favorables au développement des EnR, en effet: Réduire les émissions des GES 6 1

7 Contexte des EnR au Maroc
Les objectifs en terme d’intégration d’ENR EnR Objectif 2020 Pourcentage Stade 2020 Objectif 2030 Pourcentage stade 2030 Eolien 2000 MW 14% 4000 MW 20% Solaire Hydro 3100 MW 12% Par la suite nous allons nous intéresser au défis d’intégration des énergies éoliennes au réseau Soit un total de 42% d’ici 2020 et 52% d’ici 2030. 7 1

8 Défis d’intégration des EnRs
Capacité d’accueil limitée du réseau Plan de tension Congestion du réseau Comportement dynamique Déclenchement intempestif Qualité d’énergie Variabilité de la production coût supplémentaire de réserve primaire Défis d’intégration des EnRs L’intégration des EnR à base des éoliennes au réseau électrique n’est pas une opération simple et présente plusieurs contraintes et défis notamment: 8 1

9 Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Fiabiliser le fonctionnement du réseau électrique et assurer son développement; Améliorer la capacité d’accueil; Minimiser l’intermittence des EnR par l’introduction des moyens de production flexible; Prévoir un système de dispaching dédié aux EnRs; Améliorer la gestion du flux en temps réel; Instaurer les textes réglementaires en mesure d’une intégration efficace; Migrer vers un réseau électrique intelligent et communicant. 9

10 (1) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Fiabiliser le fonctionnement du réseau électrique et assurer son développement: Fiabiliser le fonctionnement du réseau électrique : En général le développement des moyens de production à base d’EnR est opéré dans des régions lointaines et les ouvrages (postes, lignes) qui se trouvent dans le voisinage sont dimensionnés à des PCC faibles. Il faut vérifier à chaque intégration la tenue électrique du matériel et procéder en conséquence aux renforcements nécessaires. Dans les différentes hypothèses de charge, la capacité de transit des différents matériels en réseau ne doit pas être dépassée Extension et renforcement du réseau de transport 10

11 (2) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Amélioration de la capacité d’accueil Plusieurs scénarios sont envisageables : Affecter la production EnR en surplus à une unité de stockage appropriée; Transférer une partie de la consommation vers les tranches horaires creuses ; Renforcement du réseau électrique; Investir dans les mécanismes de flexibilité et de compensation de l’énergie réactive. l’idée est d’agir sur la monotone de charge dans la zone des heures creuses de l’année, où: 11 1111 1

12 (3) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Minimiser l’intermittence des EnR par: Moyens de production flexibles : STEP, STEP à vitesse variable; centrales hydrauliques à réservoirs, TAG, CCGT,..; Développement des interconnexions : Existantes: Espagne et Algérie En Projet: 3ème Maroc-Espagne (700 MW) En étude: Portugal et Mauritanie Moyens de prévision de la production EnR et évaluation des prévisions par rapport aux réalisations (réduire le taux d’erreur); Coordination de la génération EnR avec l'hydroélectricité avec stockage, afin d'utiliser l'énergie éolienne et solaire quand il est disponible en surplus; Opter pour des équipements de production à base d’EnR éprouvées (permettant des contrôles efficaces des paramètres de sorties (P, f, ..)). L’ONEE a conclu une prestation de service avec une société spécialisée dans la prévision des énergies renouvelables se basant sur : la prévision des modèles météorologiques avec des adaptations par rapport à la région concernée par la prévision. les productions réalisées au niveau des parcs éoliens concernés. Pour les parcs du Nord et la parc d’Essaouira, les plus observés et qui disposent d’un historique de production suffisant, l’erreur moyenne absolue est de l’ordre de 10 % à 15 % selon la portée de la prévision. Pour les parcs du sud l’erreur est entre 15 et 25 %. 12

13 (4) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Prévoir un système de dispaching dédié aux EnRs Renewables Assurer en temps réel la surveillance et l’observabilité des flux de production à base d’énergies renouvelables; La mise à disposition des prévisions de la production intermittente; La supervision de la stabilité et la sécurité du système électrique national . (Gestion optimale des écrêtements) 13

14 (5) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Améliorer la gestion du flux en temps réel: Moyens de compensation : FACTs V1 /1 V2 /2 Power flow P SC (TCSC) OLC SVC STATCOM sin ) ( 2 1 12 X V d - = PST, PMU Whats does the reactive power compensation do? It allows you to increase the capacity of your existing system. Here you have a simple system with generation in point 1 and load in point 2. The equation describes how much active power can be transmitted from 1 to 2. The shunt compensation is normally installed in point 2, where you have the load, increases the transferred power by controlling the voltage V2. The series compensation can be installed either at line ends or at a mid point, and increases the transferred power by changing the line impedance. Line impedance is typically inductive, and by installing a series capacitor it is by Xc, which is the impedance of the SC. 14

15 (5) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Améliorer la gestion du flux en temps réel: Moyens de compensation : FACTs MW MVar Sans FACTS MW MVar Avec FACTS Les FACT se Font condensateurs lorsque la mesure de tension est inférieure à la consigne, et inductances quand elle est supérieure. Technologies FACT : FACTS - Flexible AC Transmission Systems Solutions qui améliorent la capacité des réseaux existants en compensant la puissance réactive d’une facon automatique et dynamique ces composants sont considerés comme des technologies samrtgrid: Besoin : Assurer une transmission stable pour les lignes de transport longues; Amélioration du contrôle de la tension et de la stabilité dynamique; Réduire les pertes de transmission. Solution proposée: Insérer les compensateurs en série (SC) Avantages ouverts Le soutien de la puissance réactive pendant le fonctionnement en régime permanent; Contrôle dynamique de la tension lors de la mise sous tension de la ligne de transport; Prévention de l'effondrement de la tension et l'instabilité dans des conditions transitoires dans le système. Compensation shunt: SVC – Static Var Compensator (Compensateur statique d’énergie réactive) STATCOM - Static Compensator Compensation série: SC – Series Compensator TCSC – Thyristor Controlled Series Compensator 15

16 (6) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Instaurer les textes réglementaires en mesure d’une intégration efficace Code-Grid Objectifs: La fiabilité du réseau électrique national ; La stabilité du réseau ; Le maintien de la qualité du service pour les clients ; La protection des équipements du réseau ; La sécurité du personnel. Code-Grid Fréquence Tension variation Équipements Sélectivité Active réactive LVRT HVRT Courant réactif Puissance systèmes de Protection Protection de découplage Protection de tension Protection de fréquence Protection de courant Code-Grid: fixe les règles techniques de raccordement au réseau de transport de l’électricité, de conduite et de fonctionnement du système électrique afin de garantir un niveau adéquat de sécurité et de fiabilité, 16

17 (7) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Migrer vers un réseau électrique intelligent « Smart-Grid »: Déploiement des technologies de l’information et de la communication : Aménagement du réseau de télécommunication; Contribution au contrôle des sources d'énergie intermittentes par DSM (Demand Side Management ou gestion de la demande) et/ou DR (demand/Respons); EMS réparti (Energy Management System / Système de gestion d’énergie); Automatisation de la distribution de l’électricité; Amélioration de l’exactitude des prévisions de la puissance de sortie des sources d’énergie intermittentes. HEMS (Smart Home), BEMS (smart building) , FEMS (smart factory), CEMS (smart cities), etc. maitrise de la demande en énergie (MDE) 17

18 (7) Solutions pour une meilleure intégration des EnR:
Migrer vers un réseau électrique intelligent « smart-Grid »: Introduire les technologies de Smart-Grid: Système de STEP à vitesse variable; Ajout de fonctions de contrôle des fréquences sur les éoliennes FACTs (STATCOM, etc..); Transport d’énergie électrique en HVDC avec fonction de modulation; Compteur intelligent et communicant; Système de stabilisation du réseau en ayant recours à des systèmes spéciaux de protection (PMU etc…) . Modulation: contrôler la puissance transitée dans les lignes par la commande des convertisseurs (MLI, PWM) ; en général convertisseurs sont à base des transistors IGBT qui sont commandés par MLI 18

19 Conclusion et Recommandations:
Investissements dans les moyens de réserve: Moyens de production flexibles : STEPs, Cycles combinés, … Réseau de transport et interconnexions Dispatching EnR : maitrise de la prévision de l’offre et de la demande; Instaurer un cadre technique et réglementaire; Doter les dispachings par des outils d’aide à la décision (offre/demande, stabilité, surêté); Veille et maitrise des technologies de stockage d’énergie (STEP, CSP, Batteries etc…); Evoluer vers un réseau électrique intelligent notamment par FO, STEP, FACTs, SCADA/EMS, Transport en HVDC . Une meilleure intégration en masse des EnR ne peut être assuré que s'il est accompagnée par 19

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