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RÉSUMÉ
Le courant alternatif triphasé (AC) comme le courant continu (DC) exige des réseaux de distribution un équilibre générateur-récepteur. Dans cet article, on cherche tout d'abord à maîtriser les régimes transitoires dans les réseaux AC ou DC en cas de dysfonctionnement, grâce à une conversion d'énergie statique. Ensuite, on suggère une nouvelle association par la création d'un réseau DC pour optimiser le transfert de puissance. Cette association trouvera un intérêt tout particulier en Bretagne où le réseau de distribution AC est fragile.
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The use of three-phase AC power or DC power for the distribution electricity networks requires balance between generators and loads In this second article, we see how to control the transient regimes in AC or DC networkswith conversion of static energy,in case of malfunction. In this way a new smart association of AC and DC grid may be suggested to optimize power transfer. This association may be used especially in Brittany where the stability of the network is low
Auteur(s)
-
Michel PINARD : Normalien, Professeur agrégé hors classe - Professeur au conservatoire national des arts et métiers et à l'ESIEE
INTRODUCTION
Qu'est-ce qu'un réseau électrique AC de puissance ? Un ensemble de lignes ou de câbles reliant un grand nombre de générateurs, généralement à courant alternatif triphasé à des récepteurs (ou charges) par l'intermédiaire de transformateurs ou de convertisseurs, car le transport exige l'utilisation de la haute tension.
L'arrivée des énergies renouvelables (éoliennes, hydroliennes, photovoltaïque...) et des convertisseurs de puissance (à transistors IGBT) incite les installateurs à utiliser le courant continu pour le transport de l'électricité. Cette nouvelle donne amène les électriciens à réfléchir sur l'opportunité de l'utilisation de réseaux à courant continu DC haute tension au côté des réseaux à courant alternatif. Cette approche est dénommée réseau HVDC (High Voltage Direct Current).
On s'intéresse ici aux régimes transitoires particuliers intervenant par exemple lors d'un court-circuit brutal sur un câble en courant AC en comparaison avec ceux du même câble en courant DC, soumis à la même tension. Ce qui nous mène à une étude des possibilités des transferts de puissance entre les deux réseaux, pour obtenir une association optimale.
Il est alors possible d'envisager l'implantation géographique de générateurs à courant continu (éoliennes, panneaux photovoltaïques, hydroliennes, batteries...) pour rendre effectivement cette association optimale. On présente des exemples déjà en service ou en prévision notamment de réseaux HVDC autour de la Méditerranée.
En fin d'article est abordé le sujet de la Bretagne, actuellement déficitaire en énergie, on y suggère la construction d'un nouveau réseau de courant continu exploitant les énergies renouvelables qui sont particulièrement variées dans cette région : vent, mer, lumière...
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KEYWORDS
Power Transfer AC-DC | Power converter | DC cable | Britain electric network
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Étude de l'installation d'un nouveau réseau DC en Bretagne
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4. Cas de la Bretagne : proposition d'un nouveau réseau DC
4.1 Difficultés de la Bretagne relative à son alimentation électrique
La position géographique de la Bretagne pose problème pour le transport et la distribution de l'électricité.
Le transport est assuré par une ligne à très haute tension 400 kV AC et une ligne 225 kV sur un parcours de 1 523 km. Il est complété par des lignes haute tension 90 kV et 63 kV sur un parcours de 2 876 km.
Sur une journée d'hiver moyenne, la différence entre la puissance demandée et la puissance fournie atteint rapidement, en une heure, 500 MW. Or, dans les conditions actuelles d'électrification de la Bretagne, il n'y a pas de réserve possible pour injecter en peu de temps de la puissance sur le réseau breton. Cette puissance doit provenir le plus souvent du reste de la France, et dans le cas du Finistère par exemple, qui se trouve « en bout de ligne » les pertes de transport deviennent considérables.
Supposons, en effet, que la puissance transmise doit augmenter de ΔP, donc de ΔP/P en valeur relative.
La puissance actuelle vaut
. Si r c est la résistance totale d'un conducteur, le long du parcours, les pertes par effet Joule seront :
Si la tension et le facteur de puissance restent inchangés, on obtient :
( 9 )
L'accroissement relatif de pertes par effet Joule est approximativement le double de l'accroissement relatif de la puissance active transmise. On conçoit qu'il est préférable que ce surcroît de puissance soit produit sur place.
Un autre point important est l'incidence de l'environnement maritime, qui, on l'a vu durant l'hiver 2013-2014, est à l'origine des tempêtes et des inondations en Bretagne. Certes, elle n'est pas la seule région touchée par ces catastrophes. Mais étant « quasi entourée » par l'océan, les effets combinés de la...
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Cas de la Bretagne : proposition d'un nouveau réseau DC
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DAHMANI (O.) - Évaluation de l'architecture optimale du réseau électrique d'un champ éolien offshore. - [nbsp ]
-
(2) - BERNARD (C.), SEBRAO-OLIVEIRA (C.), LAVAL (B.), VAUDOUER (C.) - Panneau photovoltaïque et algorithme MPPT à base de logique floue. - http://www.solar-fabrik.de/
-
(3) - FOCH (H.), MEYNARD (T.) - Les convertisseus statiques percées dans les applications – Révolution dans les architectures. -
-
(4) - DEFAY (F.) - Commande prédictive directe d'un convertisseur multicellulaire triphasé pour une application de filtrage actif. - Université de Toulouse, déc. 2008.
-
(5) - IEA International Energy Agency - Mini réseau PV pour électrification rurale. - Rapport AEI-PVPS T9-13:2013 CLUB-ER, Publication Thématique, juil. 2013.
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
LabVIEW National Instruments France : Acquisition de données ; contrôle-commande temps réel
MATLAB/SIMULINK/DSPACE Acquisition de données ; contrôle-commande temps réel
PSIM Copyright 2001-2012 Simulation de systèmes de puissance http://www.powersimtech.com/
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Câbles sous-marins
ABB's high voltage cable unit in
Sweden
Phone : +46 455 556 00
Fax : +46 455 556 55
E-Mail : [email protected] http://www.abb.com/cables
Réseau DC grid autour de l'Europe http://www.leonardo-energy.org/
ENEA Consulting
89, rue Réaumur 75002 Paris France [email protected]
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