La flexibilité, le coeur du nouveau système électrique - Eaton

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La flexibilité, le coeur du nouveau système électrique - Eaton
Livre Blanc

La flexibilité, le cœur du nouveau
système électrique.
Analyse de l'écart: synthèse de la situation actuelle par
rapport à la réglementation idéale du réseau électrique

Ce document a été initié et développé par Eaton et l'Association des énergies renouvelables
(REA) avec des contributions croisées de l'industrie comprenant les données du marché,
et un aperçu des études de cas.
La flexibilité, le coeur du nouveau système électrique - Eaton
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
Édition juin 2019

Analyse des écarts: synthèse de la situation actuelle par
rapport à la réglementation idéale du réseau électrique
Dans la section précédente, nous avons constaté que pour devenir                •   À ce jour, le débat sur l'infrastructure de charge des véhicules
plus écologique et moins cher, le système électrique se basera de plus              électriques s'est concentré sur le nombre et la puissance des
en plus sur les énergies renouvelables et la flexibilité. La flexibilité sera       points de charge, plutôt que sur le caractère intelligent ou
la fonction de base du fonctionnement du réseau, la pierre angulaire                bidirectionnel des chargeurs. Les chargeurs bidirectionnels sont
du réseau. C'est là qu'interviendront les technologies et les modèles               nécessaires en raison des services de réseau qu'ils fournissent.
économiques tels que la charge intelligente des véhicules électriques,              Cependant, leur coût initial est plus élevé, d'où la nécessité d'une
le stockage sur batterie, la modulation de la consommation,                         régulation introduisant leurs services sur le marché et imposant leur
l'interconnexion, les « prosommateurs » et les agrégateurs de                       déploiement.
ressources énergétiques réparties.
                                                                                La situation actuelle:
Toutefois, le marché actuel des services de flexibilité est                     •   Disponibilité des chargeurs de véhicules électriques standard :
artificiellement limité par un réseau qui fonctionne de manière
                                                                                    les données de l'Agence internationale de l'énergie indiquent
fondamentalement identique depuis plus d'un siècle. Dans cette
                                                                                    que l'Allemagne a dépassé la Grande-Bretagne en matière de
section, nous décrivons quelques exemples pratiques de la façon
                                                                                    déploiement des chargeurs de véhicules électriques accessibles au
dont les réglementations actuelles perpétuent le système électrique
                                                                                    public, tandis que les Pays-Bas sont en tête.
d’antan, par exemple via les redevances de connexion, les exigences
de disponibilité, les seuils de taille minimale, les capacités, et de           •   Les nouvelles règles de l'UE relatives à la charge mettent l'accent
règles supplémentaires du marché. Ces anciennes réglementations                     sur le nombre de chargeurs plutôt que sur leur flexibilité
découragent collectivement les investissements dans les solutions                   •   Les bâtiments non résidentiels neufs ou en cours de rénovation
de flexibilité, retardent ainsi le passage aux énergies renouvelables                   majeure qui disposent de plus de 10 places de stationnement
majoritaires et augmentent les coûts globaux du système.                                devront être équipés d'au moins un point de charge et d'un
Lorsque la réforme des marchés de l'électricité a lieu de façon                         conduit d'alimentation pour permettre l'installation ultérieure de
progressive, cela accroît la complexité et l'incertitude. De plus,                      chargeurs sur 20 % des places de stationnement.
les investisseurs ne disposent que d'une vision limitée de                          •   D'ici 2025, les États membres devront définir un nombre
leur rémunération future et d'une analyse de rentabilité moins                          minimal de points de charge pour les bâtiments non résidentiels
convaincante.                                                                           disposant de plus de 20 places de stationnement ainsi que des
La transition vers un système à faibles émissions de carbone est                        mesures visant à simplifier le déploiement, par exemple en
urgente et exige une approche différente. Par exemple, à court                          rationalisant les procédures d'autorisation et d'approbation.
terme, nous devrons installer des dizaines de milliers de chargeurs                 •   Il n'est pas obligatoire d'assurer une charge « intelligente », ni
de véhicules électriques intelligents et bidirectionnels au sein des                    d'installer des chargeurs de type V2G.
réseaux de distribution, afin d'intégrer les véhicules électriques et
d'équilibrer l'offre d'énergie renouvelable. En raison de l'ampleur
                                                                                •   Disponibilité des chargeurs intelligents et bidirectionnels (V2G)
d'un tel projet, nous ferons face à des goulots d'étranglement et cela              •   En Grande-Bretagne et en Allemagne, il n'existe que peu
prendra plusieurs années. Il n'existe actuellement que peu ou pas                       de chargeurs intelligents ou de type V2G. Dans le cas des
de régulations en vigueur pour rendre l'utilisation de ces chargeurs                    chargeurs V2G, la compatibilité avec les véhicules électriques est
obligatoire. Les autorités de régulation semblent surestimer la capacité                également limitée.
du marché à agir rapidement.                                                        •   En Grande-Bretagne, grâce à un projet de loi sur les véhicules
Dans le reste de cette section, nous résumerons certains des                            électriques adopté en 2018, le gouvernement peut exiger que les
principaux éléments de régulation nécessaires à la mise en œuvre du                     chargeurs de véhicules électriques soient intelligents à l'avenir,
nouveau système électrique et nous ferons le point sur la situation                     par exemple pour faire varier le taux de charge ou de décharge,
actuelle. Nous nous concentrerons sur deux marchés européens                            par commande automatisée ou à distance. Mais le déploiement
clés, la Grande-Bretagne et l'Allemagne, mais nous ferons également                     de telles capacités à l'heure actuelle est loin d'être obligatoire.8
référence à d'autres pays et soulignerons les réussites et les                          Dans son rapport intitulé « Road to Zero » décrivant l’avenir des
meilleures pratiques ailleurs dans le monde à l'aide d'études de cas.                   véhicules électriques en Grande-Bretagne, le gouvernement
                                                                                        a seulement stipulé que les chargeurs actuels devaient être «
Reconnaître les technologies habilitantes                                               smart ready » (prêts à intégrer des fonctions intelligentes), là
                                                                                        encore sans plus de précisions. La commission britannique sur
1. Chargeurs de véhicules électriques                                                   les infrastructures nationales, en revanche, a estimé l'an dernier
intelligents et bidirectionnels                                                         que le chargement intelligent permettrait de réduire les coûts du
                                                                                        réseau électrique de 2 milliards de livres sterling par an. Cette
Les éléments nécessaires:                                                               commission recommande donc que le « chargement intelligent
•     Il existe trois catégories de chargeurs de véhicules électriques : les            devienne l’option par défaut pour le chargement à domicile ».
      modèles standard qui chargent passivement le véhicule à un rythme             •   En Allemagne, il existe des incertitudes quant à la base légale
      fixe en fonction de la puissance locale disponible ; les modèles                  applicable aux chargeurs V2G, notamment en ce qui concerne
      intelligents qui chargent le véhicule en fonction des besoins du                  les taxes payables sur les ventes au réseau et l’application des
      réseau, en réponse aux signaux de prix ou aux opérateurs distants;                règles et normes relatives aux générateurs électriques pour le
      et les modèles bidirectionnels ou V2G (Vehicle-to-Grid, du véhicule               déchargement vers le réseau.
      vers le réseau) qui permettent des chargements mais aussi des
      déchargements sur le réseau, offrant ainsi la meilleure flexibilité.
•     L'analyse de BNEF, résumée dans la section 1, montre l'importance
      des chargeurs intelligents pour intégrer les énergies renouvelables
      variables, en faisant coïncider les pointes de demande avec les
      périodes d'approvisionnement optimal. La charge intelligente peut
      également réduire le coût du système lors de l'ajout de véhicules
      électriques. Elle permet par exemple d'éviter la nécessité de mises
      à niveau du réseau local et de nouvelles capacités de production
      pour répondre à la demande accrue d'électricité liée aux véhicules
      électriques.

8
    http://www.legislation.gov.uk/ukpga/2018/18/pdfs/ukpga_20180018_en.pdf

2                      EATON – Livre Blanc
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
                                                                                                                                      Édition juin 2019

2. D
    éploiement de compteurs intelligents                                   La situation actuelle:
   et tarification dynamique pour les                                       •   Déploiement de compteurs intelligents
   consommateurs                                                                • Dans les pays nordiques, le déploiement national des compteurs
                                                                                  numériques est déjà quasi-universel.
Les éléments nécessaires:
                                                                                •   En Grande-Bretagne, un grand programme de déploiement de
•   Une condition préalable requise pour la mise en place de tarifs                 compteurs intelligents est actuellement en cours, avec pour
    dynamiques est le déploiement de compteurs numériques qui                       objectif d'équiper tous les foyers d'ici 2020. Cet objectif ne sera
    enregistrent la consommation d'électricité en temps réel.                       pas atteint, mais le déploiement s'accélère. Le programme a
•   Les tarifs dynamiques constituent une mesure d’incitation                       rencontré quelques problèmes au départ, car les compteurs
    financière : ils encouragent les consommateurs à changer de                     déployés perdaient leur fonctionnalité intelligente lorsqu'un client
    comportement, par exemple en privilégiant les périodes creuses                  changeait de fournisseur.
    en réaction aux signaux de prix du marché. Comme nous l'avons               •   En France, Enedis, le principal opérateur, a exécuté plus de la
    vu dans la Section 1, cette modulation de la consommation peut                  moitié d'un programme similaire de déploiement de compteurs
    réduire le coût des systèmes dédiés aux énergies renouvelables                  intelligents à l'échelle nationale.
    variables et aux véhicules électriques occupant une part de
    marché élevée. En effet, elle limite la nécessité du délestage              •   En Allemagne, les compteurs intelligents ne sont toujours pas
    des énergies renouvelables et de la production d'énergie de                     disponibles. Pour le moment, un seul fabricant a obtenu la
    secours faisant appel aux combustibles fossiles. Avec les tarifs                certification requise, et tout déploiement obligatoire devra attendre
    dynamiques, les consommateurs peuvent se voir proposer                          qu’un deuxième produit, au moins, soit disponible sur le marché
    différents prix, par exemple en fonction du moment de la journée                pour éviter tout monopole. Fin janvier, l'agence fédérale allemande
    auquel ils consomment de l’électricité (tarifs en fonction de l’heure           pour la sécurité et les télécommunications a précisé que ce
    d’utilisation). Ces tarifs dynamiques peuvent aussi inciter les                 processus de certification était en cours, et que les compteurs
    consommateurs à utiliser moins d'électricité à un moment donné                  intelligents n’étaient pas encore prêts à être déployés.
    (tarifs aux heures de pointe). Des tarifs plus élaborés pourraient      •   Introduction de tarifs dynamiques
    favoriser la répartition des charges au sein des ménages, avec
                                                                                • En Grande-Bretagne, grâce au déploiement de compteurs
    différents tarifs pour les charges contrôlables comme le chargement
    d’un véhicule électrique ou le chauffage électrique, et pour les               intelligents, les tarifs dynamiques sont en train d’arriver sur le
    charges non-contrôlables, comme la préparation des repas. Avec un              marché. Par exemple, Octopus Energy a introduit un tarif « Agile
    tel modèle, les véhicules électriques pourraient être rechargés de             » qui permet de suivre les prix de gros pour l'électricité et qui
    manière beaucoup plus dynamique, à des prix très élevés pendant                conseille les clients 24 heures à l’avance sur les périodes les
    les heures de pointe et à des prix très avantageux pendant les                 plus avantageuses (voir l’encadré ci-dessous).
    heures creuses, notamment tard le soir et tôt le matin.                     •   En Allemagne, il n’y a pas de tarifs dynamiques en raison de
                                                                                    l’absence de compteurs numériques. En France, des tarifs
                                                                                    dynamiques devraient bientôt être mis en place car le programme
                                                                                    de déploiement de compteurs intelligents est en cours.

     Étude de cas: des tarifs domestiques qui favorisent                    Étude de cas: selon Octopus Energy, les nouveaux tarifs
     l'écrêtement des pointes en Norvège                                    mis en place en Grande-Bretagne ont permis de réduire
     À mesure que les véhicules électriques (VE) deviennent de              la demande d'un quart
     plus en plus courants en Norvège, les consommateurs ont de             L’an dernier, le fournisseur d'énergie britannique Octopus
     plus en plus intérêt à contrôler leur consommation aux heures          Energy a introduit un tarif « Agile » qui permet aux clients
     de pointe, notamment lorsqu'ils rechargent leur VE à domicile.         équipés de compteurs numériques de connaître les prix de
     Actuellement, les consommateurs rechargent leur VE le plus             gros de l’électricité un jour à l’avance, et donc d’adapter leur
     souvent le soir, aux heures de pointe ; une situation qui n’est        consommation en fonction de ce prix.
     plus tenable, notamment parce que de nombreuses habitations            Dans le cadre du tarif Agile, Octopus actualise ses prix unitaires
     se trouvent aux extrémités de longues lignes électriques basse         tous les jours à 16h00, pour chaque intervalle d'une demi-
     tension.                                                               heure le jour suivant. Le fournisseur suit et facture ensuite
     En 2020, la Norvège devrait mettre en place des tarifs «               la consommation sur la base de ces prix à la demi-heure.
     de pointe » pour les particuliers, avec les mêmes mesures              Généralement, les prix sont plus élevés entre 16h00 et 19h00,
     d’incitation que celles déjà proposées aux clients commerciaux         et plus avantageux entre 23h00 et 05h00. Octopus a ainsi
     et industriels. En vertu de ces tarifs, le fournisseur calcule la      permis aux clients d’automatiser leur réaction aux prix du
     consommation de pointe moyenne sur les trois périodes de               marché. Ils n’ont plus besoin de surveiller les prix ni d'éteindre
     pointe, de 15 minutes chacune, au cours d’un mois précis.              et d’allumer leurs appareils ménagers manuellement. Pour ce
     Le client paie des frais d’environ 15 €/kW pour cette énergie          faire, le système est appairé avec l’application IFTTT, qui peut
     calculée en kW. Les clients paient aussi une facture énergétique       commander plusieurs appareils numériques via le compteur
     normale par unité d’électricité consommée (par kWh).                   intelligent, afin qu'ils ne fonctionnent que dans une plage
     Ainsi, le client a tout intérêt à réduire sa consommation              de prix donnée. Suite à l’introduction de ce tarif, Octopus a
     d'électricité aux heures de pointe, et le réseau est donc moins        constaté une baisse de la demande aux heures de pointe de
     sollicité. Ce type de tarif peut contribuer à lisser la demande        28 % en moyenne. Les économies potentielles réalisées en
     électrique liée au chargement des VE. Les clients peuvent              évitant des mises à niveau du réseau pourraient donc être
     réduire leur consommation aux heures de pointe en rechargeant          considérables si des tarifs similaires étaient plus largement
     leur VE la nuit, ou en utilisant une batterie qu'ils peuvent           déployés. Les propriétaires de VE sont ceux qui ont le plus réduit
     recharger aux heures creuses, puis utiliser à leur guise. Ces          leur consommation aux heures de pointe. Ce sont eux qui ont
     comportements plus intelligents peuvent éviter de coûteuses            également réalisé le plus d'économies.
     mises à niveau des réseaux locaux.

                                                                                                                    EATON – Livre Blanc                3
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
Édition juin 2019

     Étude de cas: Good Energy lance des tarifs pilotes qui                   Étude de cas: proposition d’une facturation forfaitaire
     identifient individuellement les appareils ménagers                      des frais de réseau au Royaume-Uni : une mauvaise
     Good Energy estime que ses clients accordent plus                        idée ?
     d'importance au développement durable que les                            Ofgem, le régulateur de l'énergie en Grande-Bretagne, étudie
     consommateurs d'énergie moyens, car ils sont prêts à payer un            actuellement un projet visant à changer la manière dont les
     peu plus pour les produits renouvelables que cette entreprise            frais de réseau résiduels sont facturés aux particuliers. Jusqu'à
     propose. Par conséquent, le fournisseur pourrait adopter des             maintenant, les frais de réseau étaient calculés par unité de
     approches innovantes en matière de gestion de la demande.                consommation d'électricité. Par conséquent, les ménages qui
     À travers d'un projet financé par l’UE, intitulé « Best RES », Good      investissaient dans des panneaux solaires et qui consommaient
     Energy a pu évaluer les avantages que peuvent apporter les               moins d'électricité sur le réseau payaient des frais de réseau
     données énergétiques figurant sur les factures d'électricité et le       moindres.
     rôle qu'elles jouent dans les besoins énergétiques des ménages.          Ofgem a jugé que cette situation était injuste et qu’elle
     Good Energy a fourni aux clients participants des informations sur       risquait d’entraîner une surfacturation des frais de réseau aux
     la répartition de leur charge, au niveau des appareils ménagers          consommateurs les plus pauvres qui ne pouvaient pas se
     individuels, et sur l’heure à laquelle ces appareils étaient utilisés.   permettre d'installer des panneaux solaires. Le régulateur a
     Le but était d'encourager les clients à réfléchir davantage à            donc proposé d'augmenter la composante fixe des factures
     leur consommation d'énergie pendant les heures de pointe                 d’électricité, en la faisant passer à 64 livres sterling par an pour
     et pendant les heures creuses. Good Energy a proposé des                 tous les consommateurs. Cela signifie que les ménages seront
     tarifs destinés à récompenser les clients qui ont davantage              moins incités à installer des panneaux solaires et des batteries
     consommé pendant les heures creuses. Le projet pilote a                  de stockage réduisant leur dépendance vis-à-vis du réseau. De
     permis de se faire une idée des avantages que présentent les             plus, les ménages ayant déjà installé des panneaux solaires
     tarifs variables en fonction de l'heure de consommation. En              et/ou des batteries de stockage seront les plus touchés. Le
     répartissant les charges, les fournisseurs d'électricité peuvent         graphique ci-dessous, fourni par Ofgem, montre comment les
     inciter les clients à modifier leur mode de consommation,                factures actuelles (« Baseline ») vont augmenter en raison des «
     notamment pour les charges non soumises à des contraintes                frais fixes » proposés pour les consommateurs ayant installé des
     horaires, comme le chargement des VE.                                    panneaux solaires ou des batteries de stockage.

     Figure 1.

Améliorer l'accès aux marchés
énergétiques et non-énergétiques                                              La situation actuelle:
Traitement fiscal et facturation réseau                                       •   Actuellement, le stockage est généralement considéré à la fois
                                                                                  comme un moyen de production et comme une consommation,
équitables pour les actifs distribués                                             nécessitant deux connexions au réseau pour l’importation et
Les éléments nécessaires:                                                         l'exportation, ce qui peut entraîner une double facturation.
•   Le stockage, la modulation de la consommation et la production                • En Grande-Bretagne et en Allemagne, les opérateurs de batteries
    distribués devraient être traités équitablement, de la même manière              paient des frais de réseau standard pour le chargement à partir du
    que la génération d'électricité à grande échelle classique. Par                  réseau et pour le déchargement vers ce même réseau. En Grande-
    exemple, le stockage sur batterie ne devrait pas entraîner de frais              Bretagne, le gouvernement prévoit de définir le stockage comme
    de réseau pour le chargement puis le déchargement de la même                     une sous-catégorie de production, pour plus de clarté à court terme.
    électricité, comme c'est souvent le cas actuellement.                            En Allemagne, aucun projet de régulation n’est à l'étude.

4                 EATON – Livre Blanc
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
                                                                                                                                        Édition juin 2019

Accès équitable aux services auxiliaires et aux                                        −− De plus, chaque actif doit posséder un fréquencemètre pour
                                                                                          mesurer la fréquence du réseau local qu’il doit suivre et à
marchés des capacités                                                                     laquelle il doit répondre. Le prix d’un fréquencemètre s'élève
Les éléments nécessaires:                                                                 à environ 250 livres sterling, ce qui représente un coût
                                                                                          supplémentaire de 5 % pour une batterie de taille moyenne
•   L'électricité sera de plus en plus souvent fournie et gérée par
                                                                                          après compteur. Ces règles ont été élaborées à l’origine
    de petites installations éoliennes et solaires décentralisées, par
                                                                                          pour les grandes centrales électriques centralisées, dont les
    la modulation de la consommation, par des batteries et par des
                                                                                          coûts de fonctionnement s'élèvent à des dizaines voire des
    chargeurs VE intelligents, au lieu de grandes centrales électriques
                                                                                          centaines de millions de livres, et pour lesquelles le coût
    centralisées. Cependant, de nombreux marchés sont en retard dans
                                                                                          supplémentaire d’un fréquencemètre est donc négligeable.
    ce domaine.
                                                                                   •   Dévaluation du marché des capacités
•   Toutes les ressources devraient bénéficier de conditions
    concurrentielles équitables, notamment sur les marchés                         •   En 2017, l’opérateur britannique National Grid a réduit
    d'équilibrage, où l'opérateur du réseau assure la correspondance                   (dévalué) les paiements reçus par les batteries de stockage
    entre l'offre et la demande en temps réel, sur les marchés des                     participant au marché des capacités, en se basant sur le
    services auxiliaires, qui sous-traitent des actifs pour assurer                    fait que le marché des capacités nécessitait des actifs
    la stabilité du système et la fréquence du réseau, et enfin sur                    capables de fournir de l’énergie pendant 4 heures, alors
    les marchés des capacités, qui allouent une certaine capacité                      que le stockage était limité à 1 heure. Les fournisseurs de
    minimale plusieurs années à l'avance pour éviter les coupures.                     solutions de stockage ont contesté cette modification, car
    Dans la plupart des pays, la régulation actuelle applicable aux                    elle était inattendue, mais aussi parce qu'il était peu probable
    réseaux favorise les actifs de production centralisés, par le biais                que les fournisseurs de capacités aient un jour à fournir une
    de dispositions de connexion, de test et de comptage, de besoins                   alimentation électrique de secours pendant 4 heures.
    de disponibilité, de décotes sur le paiement des capacités pour les
    actifs de stockage, et d’autres coûts administratifs et seuils de taille       •   Combinée aux nouvelles limites d'émissions imposées par
    minimale. Ces obstacles pénalisent les agrégateurs de petits actifs                la directive européenne sur les installations de combustion
    distribués par rapport aux grandes centrales électriques.                          de taille moyenne, qui empêchent les générateurs diesel
•   Il faut mettre en place de nouvelles solutions pour réduire les                    de participer aux marchés des capacités, la dévaluation
    coûts et les obstacles administratifs qui freinent la participation                appliquée aux batteries de stockage a incité les investisseurs
    des ressources d'énergie distribuées aux marchés énergétiques                      privés à investir sans relâche dans des centrales au gaz, ce
    modernes.                                                                          qui est contre-productif quand on sait que l’objectif était
                                                                                       d'atteindre une empreinte carbone nulle pour le réseau à
La situation actuelle:
                                                                                       moyen terme.
•   L'an dernier, aux États-Unis, la Federal Energy Regulatory
    Commission (FERC) a voté une ordonnance (« Order 841 ») obligeant
                                                                               •   En Allemagne, la participation aux marchés de régulation de
    les huit opérateurs du marché de gros américain à s’assurer que le             fréquence est soumise à un seuil de taille minimale de 1 MW.
    stockage bénéficie de conditions concurrentielles équitables sur tous          • Les agrégateurs dont les actifs agrégés ont une capacité
    les marchés disponibles, y compris les marchés de l’énergie, des                  minimale de 1 MW peuvent participer aux marchés de régulation
    services auxiliaires et des capacités. Aucune mesure équivalente                  de fréquence, mais ils doivent être certifiés individuellement, et
    n’a été prise en Europe. Toutefois, la règle imposée par la FERC ne               leur disponibilité individuelle doit être garantie.
    précise pas clairement le rôle du stockage distribué agrégé.                   •   Cependant, des discussions sont en cours afin d’établir des
•   En Grande-Bretagne, il y a trois ans, National Grid a introduit un                 critères de pré-qualification collectifs, pour permettre aux
    marché de réponse de fréquence améliorée inférieure à la seconde                   flottes de VE de fournir des services de flexibilité. Cela peut
    pour gérer l'augmentation de volatilité attendue en raison de l'essor              passer par une pré-approbation administrative de tous les
    des énergies éolienne et solaire. En raison de leur temps de réponse               points de recharge de conception spécifique, au lieu d'évaluer
    rapide, les batteries sont idéalement adaptées à ce type de marché.                individuellement chaque point de recharge afin d'établir sa
    Toutefois, il existe un certain nombre de barrières sur ce marché                  conformité aux normes.
    et sur d'autres marchés qui pénalisent encore les petites batteries        •   En France, les agrégateurs de batteries doivent dépasser un seuil
    agrégées. Il s'agit notamment de seuils de dimensionnement                     de taille de 1 MW pour participer aux marchés de régulation de
    et de tests des actifs qui sont autant d'obstacles financiers et               fréquence. Ce seuil constitue un obstacle pour les agrégateurs de
    administratifs.                                                                milliers de sites résidentiels, mais pas pour les sites commerciaux
     • Seuils de dimensionnement                                                   et industriels.
        −− Marchés des services auxiliaires : les actifs de petite taille,     •   En Finlande, dans le cadre de l'initiative « Fortum Spring », le
           à partir de 1 mégawatt, peuvent déjà participer aux marchés             fournisseur Fortum a signé des contrats avec plus de 2 000 clients
           des services auxiliaires britanniques. Et en théorie, les actifs        qui l’autorisent à réguler leurs chauffe-eau à distance la nuit pour
           individuels encore plus petits peuvent également y participer           lisser la période de consommation de pointe en soirée, ce qui
           au sein d'un portefeuille agrégé.                                       contribue à équilibrer le réseau.
        −− Mécanisme d’équilibrage : National Grid envisage
           actuellement de permettre aux actifs individuels à partir de
           1 MW de participer au mécanisme d'équilibrage, au sein de
           portefeuilles agrégés de plus grande taille proposés par des «
           parties leaders virtuels ».
        −− Marché des capacités : les actifs énergétiques à partir de 0,5
           MW peuvent participer.
    •   Tests pratiqués sur les actifs
        −− Actuellement, pour accéder aux marchés des services
           auxiliaires et au mécanisme d’équilibrage, les actifs distribués
           doivent être testés individuellement, pour prouver qu'ils
           peuvent suivre la fréquence, par exemple. Ces tests sont très
           détaillés, notamment en ce qui concerne l’exécution du test,
           l’extraction et la présentation des données pertinentes.

                                                                                                                      EATON – Livre Blanc                  5
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
Édition juin 2019

    Étude de cas : Amsterdam Arena – L'accès équitable                   les propriétaires et les opérateurs, mais aussi avec les
    aux marchés des services de réseau bénéficie aux                     négociants en électricité, les fournisseurs d'électricité et les
    batteries de stockage à grande échelle                               exploitants de systèmes pour permettre aux blocs agrégés
                                                                         de ressources distribuées de participer à divers marchés
    L’an dernier, Eaton et ses partenaires commerciaux ont mis en
                                                                         énergétiques et non-énergétiques.
    service un système de stockage d'énergie de 3 MW, composé
    de batteries de VE Nissan neuves et de 2e vie, dans le stade         En Grande-Bretagne, Upside Energy veut qu’un accès
    Johan Cruijff d’Amsterdam. L'AFC Ajax et l’équipe nationale          équitable au mécanisme d'équilibrage et aux marchés des
    des Pays-Bas y jouent à domicile. On y organise également            services auxiliaires soit réservé aux ressources énergétiques
    des concerts, des spectacles de danse et des évènements              distribuées. Actuellement, National Grid impose que les actifs
    d'entreprise. La batterie de 3 MW est couplée à un système           individuels soient testés pour s'assurer qu'ils puissent suivre la
    solaire de 1 MWc installé sur le toit.                               fréquence du réseau ; une condition importante pour que ces
                                                                         actifs puissent fournir des services tels qu’une régulation de
    Ce projet a bénéficié du soutien de plusieurs sources de
                                                                         fréquence rapide. Une approche moins coûteuse pour éviter
    financement. Le rôle principal du système combiné batterie/
                                                                         de devoir tester individuellement des centaines voire des
    panneaux solaires est de fournir au stade une source
                                                                         milliers de batteries consisterait à définir la capacité de suivi
    d’alimentation sans coupure pendant les heures de pointe,
                                                                         de la fréquence comme une norme industrielle de fabrication.
    en cas de panne du réseau. Ce système est capable de
                                                                         Il suffirait alors aux autorités de régulation de tester à l’usine
    fournir de l'électricité pendant 1 heure pendant la période de
                                                                         et de manière aléatoire la conformité des batteries aux normes
    consommation maximale, ce qui évite d’avoir recours à des
                                                                         industrielles.
    générateurs diesel supplémentaires sur site, contribuant ainsi
    à réduire les émissions de carbone. Lorsque le stade n'est           Pour éviter le coût lié à l’installation de fréquencemètres sur
    pas utilisé à pleine capacité, la batterie a trois sources de        les batteries individuelles, Upside Energy estime préférable
    revenus supplémentaires. Premièrement, elle peut vendre des          que National Grid fournisse des signaux de fréquence de
    services de regulation de fréquence, en accédant au marché           réseau régionaux, que tous les acteurs devront suivre,
    du contrôle de fréquence néerlandais. Deuxièmement, elle             étant donné que la fréquence varie à peine en fonction
    accroît l'autoconsommation du système de génération solaire          de la localisation des batteries individuelles. Ces réformes
    sur site, ce qui permet d'économiser l'électricité du réseau         concernant les procédures de test de National Grid pourraient
    (plus coûteuse) et d'exporter le surplus. Et troisièmement, elle     contribuer à débloquer l’énorme potentiel de flexibilité des
    favorise l’arbitrage des prix de l’électricité entre les périodes    batteries VE, déjà disponibles en très grands nombres, mais
    creuses bon marché et les périodes de pointe plus coûteuses.         elles n'auraient que peu ou pas d’impact positif sur la stabilité
                                                                         des systèmes. Upside Energy souhaite favoriser l’accès des
    Étude de cas: Royaume-Uni: Upside Energy –                           VE aux marchés des services auxiliaires via son logiciel de
    Signification d'un accès au marché équitable pour les                négoce. Les procédures actuelles de mesure de la fréquence
    ressources énergétiques distribuées                                  de National Grid constituent un obstacle supplémentaire, car
    Upside Energy développe des plateformes commerciales                 les véhicules n’ont pas de localisation fixe. Par conséquent, en
    logicielles pour permettre aux ressources énergétiques               vertu des règles actuelles, il pourrait être nécessaire de tester
    distribuées, allant des batteries de stockage aux véhicules          les multiples sites de recharge en plus des véhicules. La mise
    électriques (VE) en passant par la génération à petite échelle,      en œuvre de tous les changements évoqués ci-dessus pourrait
    d'accéder au marché. L'entreprise travaille avec les fabricants,     contribuer à résoudre ce problème.

    Étude de cas: la technologie EnergyAware d’Eaton                     Ces deux études pilotes montrent que la technologie UPS
    permet aux grandes charges commerciales de rendre                    est parfaitement adaptée aux services de type régulation de
    de l'énergie au réseau                                               fréquence rapide. Dans ce contexte, la régulation de fréquence
                                                                         se focalise davantage sur les variations de fréquence à très court
    Les centres de données sont un bon exemple de grande charge
                                                                         terme (de l’ordre de quelques secondes) causées par d’infimes
    commerciale susceptible de soutenir le réseau électrique et
                                                                         variations de la production, par des perturbations et par une inertie
    d’être rémunérée pour les services de flexibilité fournis. Les
                                                                         réduite dans le réseau. Eaton utilise les processeurs de signaux
    opérateurs de centres de données nécessitent des infrastructures
                                                                         numériques (DSP) intégrés à ses systèmes d’UPS pour effectuer
    électriques résilientes capables de fonctionner même en cas de
                                                                         un échantillonnage en temps réel de la forme d’onde AC, ce qui
    panne du réseau. C'est pourquoi ils déploient généralement des
                                                                         permet à l'équipement de réagir de manière autonome à ces
    systèmes d’UPS (ou systèmes d’alimentation sans coupure) et
                                                                         variations de fréquence en quelques millisecondes au lieu de se
    des installations de production sur site dotées de générateurs
                                                                         baser sur un signal de réseau central.
    de secours. La technologie Energy Aware d’Eaton permet à ses
    clients opérateurs de centres de données comme Microsoft             Même si aujourd'hui, les systèmes UPS ne sont pas utilisés
    [www.eenews.net/stories/1060089417] de gagner de l’argent            pour réduire les pics de demande ni le temps d’utilisation, cela
    grâce à leurs systèmes UPS existants en aidant les fournisseurs      pourrait certainement devenir possible à condition d’investir dans
    d’énergie à équilibrer la demande d'énergie durable. Les grands      des batteries de plus grande taille. La technologie UPS pourrait
    opérateurs de data centers, comme les fournisseurs de services       facilement être liée à divers programmes de gestion de l'énergie
    de colocalisation et de services Cloud, peuvent être rémunérés       en aval compteur, ou à des programmes de soutien du réseau
    pour effectuer des ajustements immédiats de la demande               plus exigeants. Avec les nouveaux modèles commerciaux,
    d'électricité, ce qui aide le réseau à éviter les coupures sans      comme le partage des revenus et l'investissement des
    compromettre les charges critiques.                                  agrégateurs dans le matériel supplémentaire nécessaire à la
                                                                         fourniture de services plus lucratifs, cela est désormais possible.
    Eaton a mené deux études pilotes en collaboration avec les GRT.
    Une avec Svenska Kräftnet, et une autre avec Statnett, en Norvège.

6                EATON – Livre Blanc
La flexibilité, le cœur du nouveau système électrique
                                                                                                                                                Édition juin 2019

Marchés de flexibilité                                                                La situation actuelle:
                                                                                      •   Aux États-Unis, certains fournisseurs d'électricité ont lancé des appels
Les éléments nécessaires:                                                                 d’offres portant sur les puissances renouvelables garanties, via des
•     Pour reconnaître et encourager la flexibilité, la première étape                    enchères inversées portant sur les énergies renouvelables variables
      consiste à la définir dans la législation principale. Cette définition              plus stockage, comme Xcel Energy, au Colorado. De manière générale,
      permettra d'établir le produit, sa tarification et les modalités de                 le stockage fonctionne mieux avec le solaire, en raison du cycle diurne
      participation à divers marchés.                                                     prévisible et de la facilité de chargement et de déchargement des
                                                                                          batteries. De tels appels d’offres n’existent pas en Europe.
•     Les marchés de flexibilité sont importants pour informer les
      investisseurs sur les prix et pour renseigner les opérateurs de                 •   Toujours aux États-Unis, certains opérateurs régionaux sont incités à
      réseau sur la disponibilité.                                                        recruter des prestataires de flexibilité externes au lieu de développer
                                                                                          leurs infrastructures réseau. C’est le cas par exemple à New York, où le
     • De manière générale, les marchés de l'électricité pourraient être
                                                                                          microréseau de Brooklyn a opté pour une « alternative sans fil ».
        réformés afin de limiter la participation à la puissance garantie.
        Par exemple, Dieter Helm, analyste dans le secteur de l’énergie,              •   En Europe, les marchés de flexibilité locaux sont pratiquement
        a proposé de combiner les enchères sur le marché des capacités                    inexistants. Toutefois, en vertu du « Clean Energy Package »
        et les enchères portant sur les énergies renouvelables par le biais               récemment adopté par l’UE, les opérateurs de réseaux de distribution
        d’une nouvelle exigence de « puissance garantie équivalente ».                    d'électricité (ORD) doivent désormais devenir des gestionnaires de
        Ainsi, la charge de base (comme le gaz et le nucléaire) serait en                 réseaux plus proactifs, tout comme les opérateurs de systèmes
        compétition avec les énergies renouvelables variables (éolienne et                de distribution (OSD). Le but est de gérer les réseaux locaux de
        solaire) et le stockage.9                                                         manière plus économique et d’intégrer des ressources énergétiques
                                                                                          distribuées (RED) au lieu de se contenter de gérer et de moderniser
     •   Les opérateurs de réseaux locaux pourraient avoir recours à des                  les câbles et les sous-stations. Suite à ce changement, les opérateurs
         appels d’offres pour les services de flexibilité au lieu de moderniser           de réseaux pourraient être amenés à assumer un plus large rôle,
         leur réseau. Généralement, les opérateurs bénéficient d’un taux                  incluant l’approvisionnement en services de flexibilité issus de RED, via
         de rendement régulé sur une base de capitaux qui comprend les                    des plateformes d'enchères locales.
         sous-stations, les transformateurs et les câbles. Cette approche
         peut favoriser le développement des réseaux par rapport à des                •   En Grande-Bretagne, il y a deux ans, le ministère de la stratégie
         moyens plus économiques d’intégrer les énergies renouvelables                    commerciale, énergétique et industrielle (BEIS) et le régulateur de
         variables, comme la signature de contrats de sous-traitance avec                 l’énergie Ofgem ont publié un « Plan relatif aux systèmes intelligents
         des fournisseurs tiers de batteries de stockage et de réponse à                  et à la flexibilité ».
         la demande. Les opérateurs de réseaux pourraient être incités à                  • Ce plan prévoyait que les opérateurs de réseaux deviennent des
         privilégier cette dernière option s’ils pouvaient rentabiliser leurs                opérateurs de systèmes, par exemple en développant des marchés
         dépenses d'exploitation. Ils n’auraient plus de raison de vouloir à                 privilégiant la flexibilité comme alternative moins coûteuse à
         tout prix posséder et exploiter leurs actifs au lieu de payer des tiers             l’amélioration des réseaux.
         assurant des services de flexibilité locaux pour équilibrer le réseau.
                                                                                          •   UK Power Network (UKPN) est l’un des ORD les plus avancés en ce
•     Les marchés de flexibilité actuels, lorsqu'ils existent, offrent                        qui concerne la création de plateformes d’appels d'offres en ligne.
      souvent une visibilité à court terme sur les flux de trésorerie                         En mai, UKPN a lancé son plus gros appel d’offres à ce jour sur sa
      possibles pour les actifs de flexibilité. Pour assurer une visibilité                   plateforme Piclo Flex, portant sur 18 MW de puissance flexible.
      des flux de trésorerie à long terme, il faudrait idéalement que les
                                                                                      •   En Grande-Bretagne, les marchés sur lesquels les batteries de
      marchés de flexibilité, quelle que soit leur organisation, fournissent
                                                                                          stockage ont un avantage concurrentiel ont généralement des
      des flux de trésorerie prévisibles sur le long terme. Par exemple via
                                                                                          contrats plus courts que les marchés favorisant les grandes centrales
      une combinaison de contrats multi-annuels et d'enchères annuelles
                                                                                          électriques. Par exemple, les marchés de régulation de fréquence
      garanties sur plusieurs années.
                                                                                          garantie se caractérisent par des contrats d’une semaine, une réserve
                                                                                          d'exploitation à court terme de quatre mois et une puissance réactive
                                                                                          d’un an. Rien à voir avec les contrats de puissance de 15 ans que l'on
                                                                                          trouve généralement sur le marché des capacités britanniques.

         Étude de cas: Grande-Bretagne: Drax - comment                                nature expérimentale des marchés de flexibilité émergents au
         les mesures d’incitation en faveur de la flexibilité                         niveau de la distribution, et la courte durée des contrats établis
         pourraient fonctionner                                                       pour les services de flexibilité à l'échelle de systèmes entiers.
         Le groupe britannique Drax était autrefois connu comme le                    Drax envisage deux options pour rendre la flexibilité plus
         propriétaire de la plus grande centrale électrique au charbon                attractive. Tout d’abord, les opérateurs de systèmes doivent
         d’Europe occidentale. Aujourd'hui, il s'est diversifié dans                  assurer une plus grande transparence quant à l'évolution probable
         de multiples alternatives et il s’efforce d'élargir son offre                des futurs besoins de services sur le long terme. Pour ce faire,
         dans un contexte de transition énergétique et de réduction                   une solution possible consisterait à lier ou à cumuler les contrats
         des émissions. Ces alternatives comprennent la production                    de flexibilité avec les contrats des marchés de capacités. Un
         d'électricité flexible à basses émissions, notamment à partir                meilleur partage des informations, permettant de mieux prévoir
         de la biomasse et de centrales hydroélectriques à pompage-                   les résultats pour l’ensemble des systèmes et de prédire
         turbinage et au fil de l’eau, mais aussi des services énergétiques           l'évolution des besoins des systèmes dans les années à venir, est
         en aval, grâce à l'acquisition de deux fournisseurs B2B, Haven               nécessaire pour prendre de meilleures décisions d’investissement
         Power et Opus Energy.                                                        et ainsi limiter les coûts généraux pour les consommateurs.
                                                                                      Deuxièmement, Ofgem pourrait réduire les objectifs de coûts
         Dans le cadre de cette expansion en aval, Drax est en train
                                                                                      pour les opérateurs de systèmes électriques (OSE) de National
         d'étudier s'il peut commercialiser du stockage en aval compteur
                                                                                      Grid et encouragerles OSE à utiliser une combinaison de contrats
         à ses nouveaux clients. Une première étape consiste à réduire
                                                                                      à court terme et à long terme pour gérer la volatilité des coûts.
         les coûts d’installation lors des essais des batteries. L'étape
                                                                                      Cela permettrait de réduire les risques liés aux prix pour les
         suivante consiste à conquérir de nouveaux marchés, car Drax
                                                                                      consommateurs, tout en donnant des signaux d'investissement
         est actuellement confronté à un manque de visibilité en Grande-
                                                                                      plus clairs aux fournisseurs de flexibilité.
         Bretagne. Deux problèmes majeurs : les volumes faibles et la

9
    https://www.gov.uk/government/publications/cost-of-energy-independent-review

                                                                                                                             EATON – Livre Blanc                 7
Eaton
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