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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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Cas de la Bretagne : proposition d'un nouveau réseau DC
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3. Étude d'associations de réseaux AC-DC
3.1 Système « bi-terminal » HVDC
Le système est dit « bi-terminal » quand il ne permet que l'échange entre deux stations de conversion « redresseur/ onduleur ». Cependant, les réseaux AC peuvent être de tensions et surtout de fréquences différentes.
C'est actuellement le type de système le plus utilisé. Le réseau DC, généralement en très haute tension appelé HVDC (High Voltage Direct Current ), sert en quelque sorte de « relais » au réseau classique AC pour permettre le transport de l'énergie électrique, le plus souvent en milieu « offshore ».
En effet, le transport en milieu sous-marin par câbles triphasés provoque très souvent des nuisances en émettant des ondes basse-fréquence qui interfèrent avec certains signaux maritimes.
Plus récemment, des liaisons terrestres ont également été installées ou prévues, toujours en très haute tension. Le transfert de puissance s'effectue comme décrit à la figure 6.
Si l'on compte positive les échanges de puissance vers le bas de la figure 6, on note, au rendement près des convertisseurs :
( 8 )
Les puissances réactives Q R_AC et Q O_AC sont absorbées ou fournies par les redresseurs/onduleurs. Les signaux numériques R (n) et O (n ) assurent à la fois :
-
le contrôle des flux de puissance active ;
-
le maintien de la tension U de la ligne HVDC à sa valeur nominale ;
-
le contrôle des puissances réactives absorbées ou fournies.
Ce type de système est très répandu, que ce soit par câble ou par ligne aérienne. Citons quelques exemples :
-
la liaison France-Angleterre. Cette liaison par câbles sous-marins de 73 km de long utilise à partir d'un réseau AC 400 kV-50 Hz un réseau HVDC de ± 270 kV pour transmettre une puissance nominale P DC = 2 GW ;
-
la...
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Étude d'associations de réseaux AC-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)...
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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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