Focus sur la stabilité du réseau : tester les convertisseurs de formation de réseau avec PHIL
La transition Énergie s'accélère rapidement. Alors que le monde s'éloigne des combustibles fossiles et adopte l'Énergie renouvelable, la structure de notre approvisionnement en Énergie subit d'importants changements. Les grandes centrales électriques centralisées, qui ont assuré un approvisionnement stable en Énergie pendant des décennies, sont progressivement remplacées par des unités de production décentralisées plus petites. Ce changement a un impact fondamental sur le réseau électrique. La perte d'inertie du réseau est l'un des principaux défis posés par l'abandon progressif des grandes centrales électriques conventionnelles. Traditionnellement, les masses rotatives des générateurs de ces centrales avaient un effet stabilisateur sur le réseau.
Sans cette inertie, le réseau devient plus vulnérable aux fluctuations et potentiellement instable, ce qui nécessite de nouvelles approches pour maintenir la stabilité. Cette situation a déjà été reconnue et des efforts tels que la feuille de route allemande pour la stabilité du système le démontrent.
Pour relever ce défi, les unités de production et les charges décentralisées, telles que les centrales éoliennes et solaires, les chargeurs de véhicules électriques et bien d'autres, doivent contribuer à la stabilité du réseau. C'est là qu'entrent en jeu les concepts de contrôle de formation du réseau pour les onduleurs. Ces concepts ont fait l'objet de recherches approfondies ces dernières années afin de garantir la stabilité des réseaux électriques, même en l'absence d'inertie traditionnelle. Différentes approches de contrôle de formation du réseau basées sur les onduleurs ont été inventées, l'une des plus prometteuses étant le contrôle basé sur les statismes, qui a fait ses preuves dans de nombreux projets de réseaux insulaires depuis des décennies. Pour la synchronisation avec d'autres ressources et charges basées sur des onduleurs, des méthodes appropriées de limitation du courant sont obligatoires. SelfSync+ et SelfLim du Fraunhofer IEE constituent une solution à ce défi de contrôle, que ce soit dans les micro-réseaux, dans le réseau interconnecté ou en mode îloté. Pour valider les concepts de contrôle de la formation du réseau, il est essentiel de tester un large éventail de scénarios de réseau, des petits micro-réseaux avec peu de participants aux structures de réseau plus complexes. Le Fraunhofer IEE utilise des techniques de test avancées telles que la simulation de puissanceSimulation HIL (PHIL), combinée à de puissants ordinateurs en temps réel et à des systèmes de prototypage rapide de contrôle (RCP). Le projet a été examiné par de nombreux comités dans le monde entier, comme le CIGRE, le FNN et le CENCLEC, en vue d'une adoption ultérieure dans les normes.
Pour valider les concepts de contrôle de la formation des réseaux, il est essentiel de tester un large éventail de scénarios de réseaux, depuis les petits micro-réseaux avec peu de participants jusqu'aux structures de réseaux plus complexes.
Jonas Steffen
Institut Fraunhofer pour l'économie de l'Énergie et la technologie des systèmes Énergie
Un exemple de banc d'essai peut être vu dans la figure qui implique un onduleur de formation de grille, configuré en mode RCP, connecté à une charge et à un système PHIL. L'onduleur RCP exécute le modèle de contrôle souhaité qui, dans ce cas, est un contrôle de formation de grille avec limitation de courant. Le système PHIL, composé d'un système temps réel OPAL-RT OP4512 et d'un RICOSO en tant qu'amplificateur PHIL, simule un petit réseau avec une charge et une autre méthode de formation de réseau. Ce réseau simulé est connecté au réseau réel par l'intermédiaire de l'amplificateur, ce qui permet d'étendre la section du réseau réel avec un réseau émulé évolutif. Cette configuration permet de tester en boucle fermée le comportement de l'onduleur réel au sein du réseau et de valider la stabilité du réseau dans diverses conditions. Elle garantit que le RCP RICOSO connecté avec la commande de formation de réseau répond aux exigences du système Énergie moderne. RCP et PHIL sont donc des outils essentiels pour valider les stratégies de contrôle et constituent un élément clé pour étendre les réseaux d'essai à des structures de réseau complexes et réalistes. L'utilisation de ces techniques offre aux chercheurs des possibilités presque illimitées pour évaluer les performances des onduleurs de formation de réseau.
