CHAPITRE II
MODÈLE RÉSEAU
PRODUCTION/
TRANSPORT
II-Modèle réseau Production/Transport
Introduction
La modélisation joue un rôle
prépondérant dans la plupart des domaines de la technologie
où reste exigée une représentation simple d'accès
surtout pour pouvoir estimer une quelconque proposition de solutions ou plus
loin encore, une decision.
Travailler sur champs pour des besoins justes
expérimentaux n'acquiert jamais le niveau d'une justification valable
pour valider les propos de la recherche comparé aux coûts de
celle-ci qui peut dépasser les limites offertes.
De ce fait travaillant sur le modèle d'un
système réel en laboratoire est plus avantageux du point de vue
du compromis coût/qualité des résultats pratiques
escomptés. Dans le cadre de la présente thèse le
modèle peut faire l'équivalent géographique d'un pays
comme l'Algérie avec ses 2380000 km2 de superficie.
D'où la nécessité du MODELE (le plus approprié).
Pour un réseau électrique en régime stable,
prenant les conventions suivantes :
1. Le réseau électrique considéré
ici est pris pour sa version de transport sous tension
THT
2. Le modèle de la ligne choisi est celui en
PI
3. La fréquence ne subit pas de grandes perturbations et
le modèle triphasé est remplacé par son équivalent
monophasé (unifilaire).
4. Le type de la centrale est insignifiant dans toutes
formulations suivantes et seul l'équivalent mathématique
(modèle mathématique) est pris en considération se qui
facilitera les écritures des modèles en intégrant seule
une fonction coût de la centrale. Ceci en première investigation.
Une autre démarche sera étudier pour modéliser le
réseau en régime dynamique sous défauts ou suite à
des perturbations, dans cet état, les générateurs devront
être modélisé par des modèles équivalents
complets.
5. Le consommateur est considéré comme
étant passif sans représenter une cause de
demande de réactif où ceci peut comparaître comme
générateur d'harmoniques gênantes pour le réseau de
transport et pour les centrales de production.
6. Un modèle graphique mathématiquement est
pris sans intervention d'aucun transformateur de liaison. Les corrections dues
sont introduites dès le départ de la modélisation et un
circuit rapporté est pris à la place. L'interface graphique quant
à elle doit permettre la saisie d'une telle entité.
L'énergie électrique est un facteur essentiel
pour le développement et l'évolution des sociétés
humaines, que ce soit sur le plan de l'amélioration des conditions de
vie que sur le développement des activités industrielles. Elle
est devenue une forme indispensable par sa souplesse d'utilisation et par la
diversité des domaines d'activités où elle est
appelée à jouer un quelconque rôle. Ses modes de production
ainsi que les moyens de distribution associés sont amenés
à subir de profonds changements au cours des prochaines
décennies.
En effet, jusqu'à présent la production de
l'électricité provenait essentiellement de la transformation de
ressources naturelles fossiles ainsi que de la filière nucléaire.
Ces deux
modes de production posent des problèmes dont
l'évolution est croissante ce qui a été senti au fil des
années. Il s'agit du stockage des déchets nucléaires non
retraitables et de la disparition (sensiblement lié aux potentiels
primaires de chaque pays) prévue au 21ème
siècle, des principales sources d'énergie fossiles. Les
contraintes environnementales concernant les rejets dans l'atmosphère de
gaz à effet de serre (principalement le CO2 et le CFC) renforcent
également l'idée d'une production d'énergie
électrique propre, économe et durable.
De plus, la dépendance énergétique de
l'Union Européenne élargie, aujourd'hui de 50%, pourrait passer
à plus de 70% dans les vingt prochaines années si rien n'est
entrepris pour essayer de corriger cette tendance (c'est pourtant les
mêmes remarques qui peuvent être énoncées pour le cas
des africains avis partagé par toutes les instances communautaires
locales, régionales ou continentales). Les marges de manoeuvre
étant extrémement réduites au niveau de l'offre
énergétique, la Commission Européenne a mis en avant, et
à la fois, la nécessité de promouvoir les énergies
nouvelles et la nécessité de laisser ouverte l'option
nucléaire. Ainsi, les modes de production reposant sur la transformation
d'énergie renouvelable (éolien, solaire, ...) sont appelés
à être de plus en plus utilisés dans le cadre du
développement durable. Pour réaliser ceci, le contexte politique
et économique actuel va dans le sens d'une libération totale du
marché de l'électricité. L'objectif étant de
diversifier l'offre de production et de distribution de l'énergie
électrique en favorisant la concurrence. Pour y parvenir, des
procédures de déréglementation progressives ont
déjà été mises en place 1-A. Filiachi, APERC/West
Virginia University].
En raison de ces bouleversements et, compte tenu de la nature
répartie des gisements, il est légitime d'imaginer une politique
de développement de l'énergie allant dans le sens d'une
décentralisation des moyens de production couplant plusieurs sources
d'énergie complémentaires (éolien, photovoltaïque,
pile à combustible, diesel...). Ainsi, depuis déjà
quelques années, on assiste à une croissance à la fois en
nombre et en puissance des unités de production d'énergie
renouvelable. Jusqu'à présent les réseaux
électriques actuels comportaient une majorité d'unités de
production conventionnelles et son fonctionnement était très peu
affecté par la connexion de ces nouveaux moyens de production. Il n'en
sera pas de même dans un avenir proche. Des progrès technologiques
sont donc attendus à la fois par les producteurs en ce qui concerne
l'amélioration des rendements de la transformation de
l'énergie.
Composition générale du réseau de
production/transport
Pour la plupart des buts pratiques, le réseau
électrique peut être divisé en quatre parties, à
savoir la génération, le transport ou la
transmission, la distribution et l'utilisation. Les quatre parties sont
illustrées dans la Fig. II.1
Cette figure représente le diagramme unifilaire d'un
réseau où deux niveaux de la transmission sont observés,
à savoir 400kV et 132kV. Une vue étendue d'un des
générateurs qui introduisent dans le réseau de
transmission à haute tension est utilisée pour indiquer que le
plan de production consiste en des générateurs synchrones
triphasés gouverné par un bi-système hydraulique/turbines
à vapeur. De la même façon, une critique approfondie du
point de vue de la charge est utilisée pour monter la composition du
système de distribution où les niveaux de la tension sont
indiqués, c.-à-d. 33kV, 11kV, 415V et 240V. Dans le contexte de
cette illustration, la demande des consommateurs industriels serait en
triphasé à 11kV et alors que celle des utilisateurs domestiques
en monophasé en 240V.
La figure II.1 fait montrer les composants du plan
orienté électronique exemples de système
électriques pouvant être installés dans le réseau
électrique. Dans les systèmes de transmission HT, un TCSC,
utilisé pour réduire la longueur électrique sentie des
longues lignes de transport, règle augmentant ainsi la capacité
de transfert et la stabilité pour une grande marge. Une liaison HVDC
(High Voltage Direct Current) peut être utilisée aussi pour le
transport sur de grandes distances, transmission de la puissance en
quantités. Un SVC ou un STATCOM peuvent être utilisés pour
décharger les générateurs synchrones de toute
génération d'énergie réactive pour le profit d'un
consommateur donné du réseau. Au niveau de la distribution, par
exemple 33kV et 11kV, un D-STATCOM peut être utilisé pour fournir
un support au niveau de la tension, amélioration du facteur de puissance
et à l'annulation des harmoniques nuisibles. L'intégration de
générateurs continus, telles les cellules à combustible,
avec un système de distribution exigeant un convertisseur à
thyristor ou un VSC.
Aussi, une distinction devrait être soulignée
entre générateurs conventionnels grands, systèmes
hydraulique par exemple, nucléaires ou approvisionnés en charbon,
en injectant directement dans le réseau de transport une énergie
sous tension HT/THT et les petits générateurs, tel que les
systèmes éolien, biomasse, micro centrale à gaz, micro
centrales hydrauliques, biomasse et photovoltaïque,
intégrées dans le système de distribution. En
général, la production due est vue comme un système
écologiquement sain, avec quelques générateurs qui
utilisent l'énergie libre, renouvelable de nature comme ressource
d'énergie primaire par exemple éoliens, solaire, micro-hydro et
énergie des vagues.
Les autres générateurs utilisent des ressources
non-renouvelables, mais encore énergie écologiquement acceptable,
primaire telle que l'oxygène et le gaz. Les générateurs
diesel
sont un exemple d'énergie non-renouvelable, avec des
générations non écologique.
Fig II : Modèle descriptif d'un
réseau électrique
Mise en équation du réseau
électrique
Dans les limites des hypothèses discutées dans les
sections précédentes, il est bien connu en Electrotechnique que
tout système électrique peut être défini par son
équation
équivalente à la loi d'Ohm, mettant en
évidence sa puissance apparente S 8 tel que :
II.1
Pour tout indice k ( N), n étant le nombre total des
noeuds du réseau. Sous
représentation combinée on peut déduire que
:
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