Ressource basée sur l'onduleur
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Un onduleur (Unité de Production d'Electricité UPE) est une source d'électricité connectée de manière asynchrone au réseau électrique via un convertisseur de puissance électronique. Les dispositifs de cette catégorie, également appelés installation de production d'éléctricité (IPE), comprennent les générateurs d'énergie renouvelable variable (éolien, solaire) et les systèmes de stockage d'énergie tels que les batteries, les supercondensateurs, etc. [1] [2] . Ces dispositifs ne possèdent pas de comportement intrinsèque (comme la réponse inertielle d'un générateur synchrone) et leurs caractéristiques sont presque entièrement définies par les algorithmes de contrôle, ce qui pose des défis spécifiques en matière de stabilité du réseau à mesure que leur importance augmente (on parle de taux de pénétration). [1] Par exemple, une simple défaillance logicielle peut affecter tous les dispositifs d'un même type en cas d'incident (voir la section sur l'incendie de Blue Cut ci-dessous). Les onduleurs sont parfois appelées générateurs non synchrones [3] . La conception des onduleurs suit généralement les normes IEEE 1547 et NERC PRC-024-2 [4] .
Le terme « sources non conventionnelles » inclut les onduleurs ainsi que d’autres générateurs qui se comportent différemment des générateurs synchrones. [5]
Un appareil qui suit le signal du réseau (grid-following) est synchronisé à la tension du réseau local et injecte un vecteur de courant électrique aligné sur cette tension (autrement dit, il se comporte comme une source de courant [6] ). Les onduleurs sont généralement des appareils qui se contentent de suivre le signal du réseau [1] . Du fait de leur fonctionnement en mode suivi de réseau, l'onduleur s'arrête en cas de forte perturbation de tension ou de fréquence [7] . Ces onduleurs ne contribuent pas à la robustesse du réseau, n'amortissent pas les oscillations de puissance active et ne fournissent pas d'inertie [8] .
Un appareil rétigène (grid-forming ; GFM) imite partiellement certaines caractéristiques d'un générateur synchrone : sa tension est contrôlée par un oscillateur à commande locale qui ralentit lorsque l'énergie prélevée du dispositif augmente.[9] Contrairement à un générateur conventionnel, l'appareil rétigène ne possède pas de capacité de surintensité et réagira donc très différemment en cas de court-circuit. [1] L'ajout de la capacité rétigène (GFM) à un onduleur classique n'est pas coûteux en termes de composants, mais a un impact sur les revenus : afin de garantir la stabilité du réseau en fournissant de la puissance supplémentaire en cas de besoin, les semi-conducteurs de puissance doivent être surdimensionnés et un système de stockage d'énergie ajouté. Le convertisseur rétigène présente une consommation en veille plus élevée que celui qui est piloté le réseau. [10] La modélisation démontre cependant qu'il est possible d'exploiter un système électrique presque entièrement basé sur des appareils pilotés par le réseau. [11] Une combinaison de centrale de stockage d'énergie par batterie rétigène et de compensateurs synchrones (« SuperFACTS ») fait actuellement l'objet de recherches. [12]
Le Réseau européen des gestionnaires de réseaux de transport d'électricité (ENTSO-E) classe les qppqreils rétigènes en trois catégories, de 1 à 3. La catégorie 1 correspond au niveau de contribution le plus faible à la stabilité du réseau (dans la classification initiale, la numérotation était inversée, la catégorie 1 étant la plus élevée). La catégorie 2 est elle-même subdivisée en 2A, 2B et 2C, la catégorie 2A étant la plus basique : [13]
- Les appareils de classe 1 s'occupent principalement de leur propre survie (gammes de fonctionnement complètes en fréquence et en tension) et ont une contribution minimale au réseau, y compris une gestion de base de la puissance réactive pour maintenir le facteur de puissance unitaire et un mode sensible à la fréquence limité (LFSM-O).
- Les appareils de classe 2 offrent des fonctionnalités supplémentaires :
- 2A prend en charge la tenue au passage des défauts (fault ride through) et le contrôle de la tension en régime permanent ;
- 2B ajoute le contrôle dynamique de la tension, le mode sensible à la fréquence (FSM) ainsi que le LFSM-U ;
- 2C assure également le contrôle de la tension à puissance active nulle, l'amortissement des oscillations et l'injection rapide de courant de défaut (FFCI) pour les périodes B et C (les périodes CA qui suivent immédiatement la période « A » présentant le défaut).
- La classe 3 est capable de fonctionner de manière totalement autonome sans aucun soutien du réseau. Elle crée la tension du système, est capable de gérer le niveau de défaut dans la période A, contribue à l' inertie totale du système (ITS) du réseau, peut gérer la déconnexion de la demande à basse fréquence (DDBF), fournit un puits pour les harmoniques et interharmoniques de la tension du système, et un puits pour le déséquilibre de tension .