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Les services de réserve fréquence et l'intégration des EnR dans les marchés d'équilibrage

L’Espagne est le premier pays européen à permettre aux EnR la prestation de services de réserve fréquence. Quels sont les dispositifs qui ont permis d’intégrer ces énergies intermittentes aux marchés d'équilibrage du réseau?

La prestation de services système, un des défis de l'intégration des EnR.

Pour maintenir l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité, le gestionnaire de réseau utilise plusieurs types de réserve de puissance lorsque c’est nécessaire.
L’Espagne est le premier pays européen à s'appuyer sur des réserves de puissance de sources renouvelables. Les EnR peuvent en effet participer aux services d’équilibrage, aussi nommés services système, ou services de réserve fréquence et mécanisme d’ajustement. La plupart des énergies renouvelables sont des sources intermittentes de production d’énergie, pour cela la réglementation ne leur permettait pas de participer aux services associés à l’équilibrage du réseau. Cependant la maturité technologique et le volume installé atteints par les EnR ces dernières années, principalement par l’énergie éolienne, ont motivé ce changement de réglementation mis en place en 2016.
En mars 2016, Acciona a été la première entreprise au monde à fournir une réserve – 150MW – de puissance à la hausse afin de maintenir l’équilibre du réseau à partir de source renouvelable.

Quels sont les dispositifs qui ont permis d’intégrer ces énergies intermittentes aux marchés d'équilibrage du réseau?

Le CECRE : Centre de contrôle des énergies renouvelables

L’Espagne est le premier pays à avoir un centre de contrôle qui surveille toutes les centrales d’énergie renouvelable en temps réel, en optimisant ainsi leur fonctionnement et en assurant le bon fonctionnement du système électrique.
Lors d'un entretien, Antonio Calvo Roy, directeur des relations institutionnelles et du développement durable du groupe Red Eléctrica de España (REE) expliquait la création du CECRE :

« A un moment donné, ce qui n'avait jamais eu lieu ailleurs, a eu lieu en Espagne : au début du siècle, il y avait une pénétration significative d'énergie éolienne (2.339MW en 2000, 5.000MW en 2002, et jusqu'à 10.000MW en 2005) et nous avions – comme aujourd'hui – un système très isolé, ce qui est le point déterminant. L'union de ces deux facteurs ne s'était jamais présentée ailleurs. Au Danemark, il y avait beaucoup d'éolien, mais là-bas, leur capacité d'interconnexion avec l'Allemagne, la Suède et la Norvège est aux alentours de 65% de la charge de pointe, alors que la nôtre est de 3%. »
« Il y avait de vrais risques de perturbations, et de ne pas pouvoir maintenir le système avec beaucoup de renouvelables tout en garantissant un fonctionnement sûr. Red electrica s'est alors dit : ce n'est pas un problème, c'est une opportunité. Le résultat fut la création du Centre de contrôle des energies renouvelables (CECRE) en 2006. »

La réglementation

Depuis la mise en application, en Janvier 2016, des nouvelles procédures d'exploitations issues de l'adaptation des installations EnR au décret RD413/2014, les installations dites RCR (Renouvelables cogénération et résidus) qui réussissent les tests d'habilitation spécifiques associés à chacun des services - tests mis en place par le ministère de l'Industrie en décembre 2015 - peuvent prendre part, si elles le souhaitent, aux services de régulation du système listés à continuation :
  • gestion des écarts;
  • réserve secondaire;
  • réserve tertiaire.
Selon le rapport de REE du 13 Juin 2017, plus de 7800MW de capacité RCR étaient habilitées à fournir ces services.

Le marché

L’Espagne pousse loin la mise en place de produits flexibles sur une base marchande, en permettant des délais de contractualisation et des durées d’engagement courts. Les producteurs peuvent offrir des services complémentaires (réserve fréquence, gestion des écarts) sur des marchés organisés par l’opérateur du système (REE) de quelques minutes à quelques heures avant la livraison.

La prévision de production

Les prévisions de production EnR pour la journée à venir sont de plus en plus justes et précises, l’Espagne étant l’un des pays les plus avancé en la matière. Les deux outils utilisés par Red Eléctrica de España sont les suivants :

SIPREOLICO pour les prévisions de production éolienne :
  • prévision horaire agrégée de tous les parcs éoliens nationaux pour les 10 jours à venir, et le détail pour chaque parc;
  • prévisions horaires associées à différents niveaux de confiance pour les 48 heures à venir;
  • modèle développé sur MATLAB;
  • méthode statistique : basée sur des séries auto- régressives.

SIPRESOLAR pour les prévisions photovoltaïques et thermo-solaires :
  • deux prévisions différentes (pour le PV et pour le thermo-solaire);
  • prévision horaire agrégée de tous les parcs pour les 10 jours à venir;
  • prévisions horaires détaillées par parcs pour les 48 heures à venir;
  • modèle basé sur des réseaux neuronaux.

Une surveillance en temps réel, une réglementation adaptée, un marché souple, des prévisions de plus en plus justes permettraient donc aux EnR de jouer leur rôle dans l’équilibre du réseau.


Quelques définitions

Servicios complementarios – control de frecuencia, control de potencia, o control de frecuencia-potencia – o mecanismo de balance : services de réserve fréquence ou services système.
La fréquence du courant électrique est liée à l'équilibre entre production et consommation de puissance active sur le réseau. On peut résumer en disant que la fréquence du système et les flux de puissance sont les variables à réguler, et ceux sont les puissances à l'entrée des générateurs qui sont utilisées pour les réguler.

L’Espagne considère comme services système les 3 services suivants : la réserve primaire, secondaire et tertiaire.
Regulación primaria: réserve primaire.
C’est la première réserve à être appelée. C’est une correction casi automatique du fonctionnement de la génératrice. La réponse à un déséquilibre du réseau est complète en moins de 30s. La fourniture de ce service est obligatoire et non rémunérée.

Regulación secundaria: réserve secondaire.
La réserve secondaire prend le relais de la réserve primaire. Cette réserve doit pouvoir s’activer dans les 30 secondes suivant le déséquilibre du réseau, et doit pouvoir se maintenir durant 15 minutes.

Regulación terciaria: réserve tertiaire ou mécanisme d’ajustement.
La réserve tertiaire est le troisième niveau de services pour un retour à l’équilibre entre production et consommation. Elle doit pouvoir s’activer dans les 15 minutes qui suivent le déséquilibre et doit pouvoir se maintenir durant 2 heures. Elle est activée manuellement. La rémunération perçue par les producteurs est fonction d’un prix établi à la marge par l’offre de la dernière centrale à fournir le service requis, énergie à la hausse ou à la baisse).

Gestión de desvíos : gestion des écarts.
Il existe par ailleurs en Espagne un service dit de « gestion des écarts ». C’est le mécanisme utilisé par le gestionnaire de réseau pour régler les problèmes de déséquilibres entre l’offre et la demande qui ont été identifiés quelques heures avant la livraison sur le réseau, une fois clôturé le marché infrajournalier. Ce service est voué à disparaître – la bourse espagnole s’appuie aujourd’hui sur 6 marchés infrajournaliers – avec le passage à un marché infrajournalier où les ordres y seront traités en continu.

Quelques repères de vocabulaire en lien avec la vente de l’électricité sur le marché

Mercado diario: marché au comptant, organisé la veille pour le lendemain et en infrajournalier.
Prix de courts termes. Les transactions sont rapidement suivies d’un soutirage ou d’une injection d’électricité sur le réseau.

Mercado diario de tipo marginalista.
Le prix de gros de l'électricité est établi à la marge, par l'offre de la dernière centrale appelée à produire.

El proceso de casación.
L'appel des centrales se fait par ordre de coûts variables croissants. La bourse apparie les courbes de l’offre et de la demande. L'intersection de l'offre agrégée des différents producteurs et de la demande agrégée indique la quantité et le prix d'équilibre.

Mercado mayorista a plazo: marché à terme.
Contrats à termes pour une fourniture dans les semaines, les mois, les trimestres ou les années à venir, à un prix négocié à la date du contrat (prix à termes).



Commentaires

Anonyme a dit…
Article très intéressant !

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