Généralités sur l’intégration des éoliennes dans les réseaux électriques Présentateur: Philippe Le-Huy Auteur: Richard Gagnon Septembre 2018.

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1 Généralités sur l’intégration des éoliennes dans les réseaux électriques
Présentateur: Philippe Le-Huy Auteur: Richard Gagnon Septembre 2018

2 Plan Réseau d’Hydro-Québec (HQ)
Caractéristiques fondamentales d’un réseau électrique Défi de l’intégration des éoliennes au réseau Les types d’éoliennes Les centrales éoliennes Introduction au domaine de l’intégration des éoliennes au réseau : positionnement du domaine d’étude Exemple

3 Le réseau Hydro-Québec:
Maine Québec New-York Vermont USA Gaspé Peninsula Ontario New- Brunswick Le réseau Hydro-Québec: Grands équipements de production et de transport Hydro-Québec est un important distributeur, transporteur et producteur d'électricité en Amérique du Nord. Elle exploite essentiellement des énergies renouvelables, plus particulièrement l'hydroélectricité. Puissance installée: MW 17 interconnexions avec les réseaux des provinces canadiennes et des États américains voisins. À l’horizon 2015, HQ acheminera quelque MW d’énergie éolienne sur le réseau de transport

4 Production éolienne au Québec
Actuellement en service: ~3000 MW En service à la fin 2015: ~4000 MW

5 Caractéristiques fondamentales d’un réseau électrique
L’amplitude de la tension en tout point du réseau doit être maintenue près de sa valeur nominale Excitation gén. synchrones SVC, Comp. synchrones

6 Caractéristiques fondamentales d’un réseau électrique
La puissance produite par les sources de production doit être égale à celle consommée par la charge (incluant les pertes) Gén. synchrones: contrôle Fréquence/Puissance Gén. synchrones: réponse inertielle

7 Défi de l’intégration des éoliennes au réseau
Rendre l’intégration des éoliennes compatible avec les caractéristiques fondamentales d’un réseau électrique: Tension constante sur le réseau Contribution des éoliennes à la régulation de tension Utilisation d’autres équipements de régulation de tension: comp. synchrones, SVC, Statcom Puissance produite totale (éoliennes + autres sources) = puissance consommée Contribution accrue des génératrices synchrones Contribution des éoliennes au contrôle Fréq./Puissance + réponse inertielle

8 Appel d’offres 2000 MW Enercon
Les types d’éoliennes Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 IG Commande SG Commande IG Commande IG Le Nordais Neg Micon 750 kW Murdochville Vestas V-80 1.8 MW Appel d’offres 1000 MW GE 1.5 MW Appel d’offres 2000 MW REpower 2.05 MW Appel d’offres 2000 MW Enercon 2 MW, 2.3 MW Gén. ind. à cage Vitesse const. Q non contrôlée Pitch constant Gén. ind. à rotor bobiné Glissement variable Q non contrôlée Pitch variable Gén. Synchrone Vitesse variable Q ou V contrôlée Puissance convertisseur: 100% de Puiss. Nominale Pitch variable Gén. ind. à rotor bobiné Vitesse variable Q ou V contrôlée Puissance convertisseur: 30% de Puiss. Nominale Pitch variable

9 Caractéristiques des éoliennes vues du réseau
IG Type 1: Génératrice directement connectée au réseau, aucun système de commande Le comportement dépend à 100% de la physique du système Type 2: Génératrice directement connectée au réseau, R variable au rotor + commande Le comportement dépend surtout de la physique du système IG Commande IG Commande Type 3: Stator directement connecté au réseau, rotor alimenté par un convertisseur + commande Le comportement dépend de la physique et du système de commande des convertisseurs électroniques Type 4: Le réseau ne voit pratiquement que l’onduleur Le comportement dépend surtout du système de commande de l’onduleur réseau SG Commande

10 Éolienne de Type 4 - Structure -
Cas particulier: Enercon E-126 Pnom: 7.58 MW Diamètre du rotor: 127 m Vitesse de rotation: rpm Génératrice synchrone sans boîte d’engrenage 135 m Sources:

11 Les centrales éoliennes

12 Centrale éolienne Valeurs typiques: 75 éoliennes sur 4 artères
Vmes WFMS Vref Qref 34.5 kV Réseau HQ 230 kV Artère 1 Artère 2 Artère 3 Artère 4 Tr.MALT 575 V Valeurs typiques: 75 éoliennes sur 4 artères Réseau collecteur 34.5 kV (lignes aériennes et câbles souterrains)

13 Introduction au domaine de l’intégration des éoliennes au réseau : positionnement du domaine d’étude
Calcul Réserve Rég. Fréq / Puissance (minute à ~1 h) PSS/E Matlab/SimPowerSystems Calcul Réserve Pour le producteur (1 h à ~48 h) EMTP-RV Hypersim Calcul court-circuit Écoulement de puissance Foudre Transitoires électromagnétiques Stabilité transitoire Stabilité long terme Régime permanent 100 s 1 us 100 us 10 ms 1 s

14 Exemple Hydro-Québec Strategy to Evaluate Electrical Transients Following Wind Power Plant Integration in the Gaspésie Transmission System