29/07/2021 - Les chercheurs de l'UPM analysent l'impact des nouvelles technologies sur la qualité de l'approvisionnement électrique des réseaux de distribution

Menéame

Enquêteurs Université polytechnique de Madrid (UPM) et de la Université de Manchester ont analysé dans quelle mesure les nouvelles technologies qui se connectent au réseau électrique ont un impact sur celui-ci et sur la qualité du service.

L'électricité qui arrive chez nous le fait à travers un parcours complexe qui va des lieux de génération, en passant par le réseau de transport pour enfin voyager à travers le réseau de distribution. Ce réseau, le dernier échelon dans la transmission d'électricité avant le consommateur final, subit de nombreux changements ces dernières années, notamment en raison de la recharge de véhicules électriques, de la production photovoltaïque distribuée, ou de la présence croissante d'appareils électroniques...Tous ces changements peuvent conduire à ce que l'électricité qui arrive chez nous n'ait pas les normes de qualité requises dans ses paramètres de base.

Taux de distorsion harmonique

Parmi les principaux problèmes qui peuvent surgir avec l'approvisionnement en électricité, on peut citer l'existence d'harmoniques. "L'un des paramètres de base que nous exigeons de l'électricité que nous consommons est que sa forme d'onde soit sensibilisée. Quand il ne l'est pas, on dit qu'il a des harmoniques. Les harmoniques sont préjudiciables au consommateur, parce qu'ils provoquent le vieillissement de leurs appareils, mais aussi pour le réseau de distribution, parce qu'ils réduisent leur efficacité," explique Pablo Rodríguez Pajarón de la École technique supérieure des ingénieurs industriels de l'UPM et un des auteurs de ce travail. "Un autre paramètre important est les déséquilibres, liés à la façon la plus optimale de transmettre l'électricité sur les câbles du réseau de transport et de distribution, qui sont triphasés," ajoute-t-il.

Afin de déterminer si ces paramètres étaient modifiés par les nouvelles exigences, les chercheurs ont analysé l'impact que les véhicules électriques, la production photovoltaïque et les charges à forte intensité d'électronique pouvaient avoir sur eux. L'étude a été réalisée au moyen d'une analyse probabiliste de différents scénarios, reliant ces technologies au réseau de distribution.

En raison de leur travail, les chercheurs ont constaté que l'augmentation du nombre de véhicules électriques chargés dans le réseau de distribution aggrave le problème des déséquilibres, mais réduit la présence d'harmoniques et que ces distorsions sont moins proches de la sous-station du réseau électrique. En outre, lorsque les véhicules sont chargés simultanément, sans programme de distribution de la recharge au cours des heures de nuit, le problème des déséquilibres s'aggrave davantage.

Charges de véhicules, mieux près de la sous-station électrique

"Le mieux pour maintenir de bons paramètres de qualité de service est que les véhicules soient chargés dispersés sur tout le réseau ou dans des parkings près de la sous-station électrique. La situation la plus préjudiciable est qu'ils soient chargés dans des parkings éloignés de la sous-station," explique Araceli Hernández, une autre des chercheuses de l'ETSI Industrielles qui participe au travail.

Par ailleurs, l'augmentation des charges avec une grande quantité d'électronique (comme les alimentations, les variateurs de vitesse ou l'éclairage LED) entraînera une augmentation des harmoniques sur le réseau, qui peuvent dépasser de loin les limites réglementaires actuelles, ce qui doit être pris en compte pour organiser les fournitures à l'avenir. L'impact de la génération photovoltaïque sur le réseau résidentiel devra également être pris en considération. Cette dernière "a un petit effet sur la présence d'harmoniques, mais elle peut contribuer à réduire les déséquilibres dans le réseau," expliquent les chercheurs.

Le travail publié dans le numéro de juillet de la revue International Journal of Electrical Power and Energy Systems a deux applications pratiques.  

D'une part, avec les résultats obtenus, on peut prévoir des problèmes dans les réseaux futurs, de façon à pouvoir anticiper leur solution ou leur atténuation. "Une étude de ces caractéristiques peut aider les opérateurs des réseaux de distribution à entreprendre les travaux nécessaires pour les améliorer, ou à connaître les limites de connexion des nouvelles technologies. Il peut également servir de base à la révision des limites réglementaires des paramètres de qualité de service, qui doivent assurer un bon fonctionnement du réseau tout en étant réalistes et permettre l'adaptation de nouvelles technologies telles que celles étudiées," explique Rodríguez Pajarón.

La méthodologie suivie permet également d'analyser les effets collatéraux du raccordement au réseau de distribution des technologies nécessaires pour atteindre les objectifs en matière de climat, d'efficacité et de réduction des émissions de gaz à effet de serre. " Ces technologies sont déjà une réalité et leur connexion au réseau deviendra de plus en plus commune dans les années à venir. Les grands avantages de l'utilisation de ces technologies sont incontestables, mais il est nécessaire d'analyser les impacts et les effets qu'ils ont pour que leur utilisation soit durable et techniquement viable," conclut Hernández.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'un projet de plan national approuvé par le Ministère de la science, de l'innovation et des universités (RTI2018-097424-B-I00).

Ref

Rodríguez Pajarón, Pablo; Hernández, Araceli et Milanovic, Jovica V. (2021). Probabilistic assessment of the impact of electric vehicles and nonlinear loads on power quality in residential networks. "International Journal of Electrical Power & Energy Systems," v. 129; pp. 1-11. ISSN 0142-0615.https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.106807

Université polytechnique de Madrid

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