Memoire Online - Stratégie de croissance des unités territoriales du Cameroun, production décentralisée d'électricité

Dans la plupart des pays d'Afrique subsaharienne, les infrastructures électriques sont très insuffisantes. La forte augmentation de la demande électrique se heurte à des coupures et des délestages très fréquents. Par ailleurs, les réseaux ne sont pas du tout « smart ». Les réseaux sont faiblement interconnectés entre pays, peu maillés, insuffisants et vieillissants, mal entretenus et dégradés, les matériels sont hétérogènes et les standards techniques datent parfois de l'ère coloniale. D'énormes investissements sont nécessaires pour la remise en état et la modernisation des réseaux, et ce sur plusieurs décennies. La mise en place de nouvelles technologies de réseaux électriques intelligents et de compteurs communicants pourraient permettre à l'Afrique de rattraper beaucoup plus rapidement son retard en la matière. Parmi les bénéfices attendus, les Smart grids auront pour effet de rendre le réseau bidirectionnel, d'améliorer la gestion, la maintenance et la qualité de service, mais permettront aussi aux opérateurs de faire des économies, notamment au niveau des pertes techniques et non techniques. Par ailleurs, les Smart grids contribueront à l'intégration des énergies de sources renouvelables et à l'amélioration de l'efficacité énergétique en Afrique.

L'industrialisation et la croissance de la population sont les premiers facteurs pour lesquels la consommation de l'énergie électrique augmente régulièrement. Ainsi, pour avoir un équilibre entre la production et la consommation, il est à première vue nécessaire d'augmenter le nombre de centrales électriques, de lignes, de postes de transformation etc., ce qui implique une augmentation de coût et une dégradation du milieu naturel. La définition de stratégies énergétiques visant à la maîtrise de la demande en énergie (MDE) partant de la localité à la région et le pays tout entier. Conduira à s'approprié d'une éfficacité énergétique reduisant les coût de consommation d'énergie électrique national et sous-régional. Dans cet chapitre nous allons developper l'interêt de développer une politique basée sur l'éfficacité énergétique pour mieux voire les CTDs s'appropriées des outils liés à la production décentralisée de l'électrique.

IV. 1 EFFICACITE ENERGETIQUE ET PRODUCTION DECENTRALISEE

Il existe plusieurs définitions de l'efficacité énergétique, ce qui peut parfois rendre difficile la compréhension du terme et donc son application. Par efficacité énergétique, on entend globalement une meilleure utilisation de l'énergie disponible. On obtient un rendement énergétique plus élevé, tout en utilisant une moins grande quantité de la ressource pour recevoir le même service. L'efficacité énergétique trouve tout son sens dans différentes pratiques qui s'articulent principalement autour des élements technologiques visant à optimiser l'énergie des consommateurs, des types d'énergie choisit, des appareils mesurant la facture énergétique et des comportements humains.

Pour améliorer l'efficacité énergétique au sein du réseau électrique Camerounais, le développement des Smart grids et des Smart meters, constituent une solution. Les pertes techniques et non techniques sont souvent très importantes au sein du continent africain. Les pertes techniques sont de l'énergie perdue dans les réseaux, par échauffement des conducteurs (pertes « cuivre »), dans les transformateurs (pertes « fer » et pertes « cuivre ») et par effet couronne (ionisation de l'air sous certaines conditions atmosphériques).

Les pertes non techniques sont des pertes financières : problèmes de comptage, relève, facturation, mauvais recouvrement, compteurs trafiqués, corruption, dette non collectée, inadéquation entre coûts et tarifs, connexions illégales, vols de courant, etc. Les Smart meters, difficilement piratables, sont une aide précieuse pour le recouvrement et la gestion de la consommation.

Le Cameroun ainsi que les autres pays de la CEMAC sont dans la mouvence d'une emergence industrielle visant une croissance économique afin d'être pays emergent d'ici l'OMD (Objectif du millénaire pour le développement) en 2035. Les efforts des industries manufacturières et minières Camerounaises en creation ou existantes ainsi que celle des pays de la CEMAC en matière d'efficacité énergétique doivent être prise en compte lors de la comptabilité énergetique dans le but de reduire leur intensité énergétique moyenne à travers une approche volontaire (participant au Programme d'Economie d'Energie dans l'Industrie Camerounaise (PEEIC)). Pour rendre ces efforts des gouvernements, une loi sur l'efficacité énergetique doit être adoptée. Les entreprises participantes à la réduction de leurs coûts en énergie électrique à travers l'investissements dans le domaine et faisant les efforts visant une efficacité énergétique accrue pourront également aider au développement de la stratégie énergetique nationale en créant une affaire de toute entreprise prospère. les Smart grids permettront de diminuer les temps de coupure, accélérer les réalimentations ou, encore, renforcer la sécurité et la qualité de la fourniture d'électricité. Les compteurs évolués permettront une meilleure gestion des clients et des consommations.

Pour parvenir à mieux gérer les problémes d'éfficacité, la création d'un Office de l'efficacité énergétique Camerounais (OEEC) s'avére necessaire. Ainsi l'OEEC devrais s'engager à lancer de nouvelles initiatives et à continuer de mener à bien les projets en matière d'efficacité énergétique ainsi qu'à encourager la gestion de l'énergie dans l'industrie Camerounaise. Le Programme de l'efficacité énergétique dans l'industrie Camerounais (PEEIC) pourrait constituer l'une des initiatives que pourraient entreprendre l'organisme spécialisé cela visant avant tout à obtenir des résultats précis.

L'amélioration de l'efficacité énergétique réduit les émissions de gaz à effet de serre de deux façons :

la réduction des émissions découlant des mesures visant une plus grande efficacité énergétique des systèmes de combustion sur place (p. ex., chaudières et fours) est directement proportionnelle à la quantité de combustible économisé;

la réduction de la consommation d'électricité réduit la demande d'électricité et, par conséquent, les émissions des centrales thermiques qui produisent de l'électricité.

L'énergie comporte des coûts et des incidences environnementales, qui doivent être bien gérés pour accroître la rentabilité et la compétitivité d'une entreprise et atténuer la gravité de ces incidences. Toute entreprise peut économiser l'énergie en appliquant à ce poste de dépenses les mêmes principes et techniques de saine gestion qu'elle utilise ailleurs au sein de l'organisme pour la gestion de ressources clés, comme les matières premières et la main-d'oeuvre. La pleine responsabilité de la consommation d'énergie doit faire partie intégrante des méthodes de gestion. La gestion de la consommation et des coûts énergétiques élimine le gaspillage et permet de réaliser de façon soutenue des économies cumulatives.

Pour mettre au point une stratégie de développement des industries productrices d'énergie électrique visant satisfaction en énergie électrique d'une CTD, il faut prendre en considération tout ce qui influe sur les opérations visant à développer ces industries et intégrer les diverses fonctions de gestion en un ensemble fonctionnel et efficace. Dans le processus d'établissement d'une stratégie, un organisme pourrait dans un premier temps choisir d'effectuer un examen de ses forces, faiblesses, possibilités et menaces (analyse FFPM) qui engloberait également divers facteurs légaux et environnementaux (comme les émissions et les effluents). Par la force des choses, un tel examen permettrait de cerner les éventuelles menaces à la rentabilité de l'entreprise en charge de la gestion des besoins énergetiques au sein de la commune, entraînant ainsi la recherche de moyens de réduire les coûts. Les programmes d'amélioration de l'efficacité énergétique devraient ainsi faire partie intégrante de la stratégie d'entreprise visant à contrer de telles menaces. Pour élaborer avec succès un programme d'amélioration de l'efficacité énergétique, il faut prévoir les éléments suivants :

des mesures en vue d'améliorer la gestion de l'énergie, y compris la mise en place d'un système de

surveillance énergétique, un rapprochement de deux mondes dans un contexte de croissance des EnRs et de

Dans la recherche de stocker l'énergie électrique produite, la production centralisée de grande capacité assurée par les centrales électriques utilisant des ressources renouvelables, devront coexister avec la production décentralisée de capacité unitaire inférieure, mais comptant un grand nombre d'installations. La multiplication des sites de production décentralisées dans un pays oblige l'Etat à élaborer une planification énergétique bien appronfondite afin d'évite tous les problémes ne favorisant une éfficacité énegétique.

4.1.1. Systèmes de coordination intelligente pour une production décentralisée

La modernisation du réseau électrique nous fait découvrir de nombreux aspects. Celui de l'efficacité énergétique et les EnRs. L'efficacité énergétique peut être réalisée sans nécessairement utiliser d'énergies renouvelables. En effet, tout dépendant de la nature de l'intervention. A cet effet, il est evident de constater que l'énergie renouvelable seul n'est pas toujours synonyme d'efficacité énergétique. Pour parvenir à atteindre l'objectif d'efficacité énergétique, avec les EnRs on doit les combiner à d'autres les sources d'énergies.

Le système électrique dans un processus intégrant la production centralisée et décentralisée d'électricité est géographiquement très large et dispersé. Il est constitué de sous-réseau séparé du système centralisé de manière intentionnelle et appelé : « cellule de réseau ».

"Une cellule de réseau est une notion conceptuelle correspondant aux éléments qui

peuvent s'isoler du réseau principal par l'ouverture d'organes de coupure, fonctionner en îlotage et remplir une mission locale bien définie. Elle est représentée par deux aspects essentiels : aspect électrotechnique (les données qui peuvent décrire certains éléments tels que des noeuds, lignes,

générateurs, charges, transformateurs, etc...); et aspect fonctionnel (cahier des charges). Il est également très complexe au sens où des incidents peuvent se produire à tout moment et il faut constamment faire face à des problèmes très variés. Les figures ci-dessus presentant les structures d'un réseau d'électrification rurale dans un mode de production décentralisée présentent un ensemble d'équipements permettant d'isoler les réseaux tel que, le télécontrôle et la télécommande. Eux sont installés sur le réseau de transport et il se fait à partir de systèmes de type SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) ou, plus récemment, WAMS (Wide Area Measurement System). Ce sont des systèmes de téléconduite centralisée qui assurent la surveillance des équipements électriques, mécaniques ou électroniques d'un réseau, et qui permettent aux opérateurs, depuis le centre de contrôle, de traiter, en temps réel, les différents types d'incidents.

Pourtant, selon le type du réseau, les priorités peuvent être sensiblement différentes :

Réseau de transport: le système de conduite permet une mise en oeuvre rapide des mesures à distance indiquées par les programmes informatiques d'optimisation et de sécurité du système de production - transport.

Réseaux de distribution: le système de téléconduite permet surtout d'agir sur les disjoncteurs de départ ou sur les interrupteurs (télécommandés) pour reconfigurer et réalimenter au plutôt la clientèle à la suite d'une perturbation.

L'intégration des générateurs dispersés (GED) en mode ilôtage contraint actuellement, sur le réseau de distribution HTA, la présence d'un disjoncteur au début de chaque départ et deux types d'interrupteurs le long du départ, manuel ou télécommandé. Ils sont utilisés pour le service de reconfiguration et de sécurité du réseau (localisation des défauts et mise hors tension pour réparation). Pour des raisons économiques, et d'éfficacité énergétique, le nombre des interrupteurs télécommandés (notés par la suite IMT - Interrupteur de Moyenne tension Télécommandé) sur un départ est limité (2 ou 3 dans le cas du réseau de distribution). Ils sont situés sur l'artère principale. De plus, les réseaux de distribution sont initialement dimensionnés pour recevoir, de façon hiérarchisée, un transit de puissance dans le sens du système de transport vers le système de distribution. Ce qui veut dire que la connexion d'un ensemble de charges préexistantes suite à la fermeture d'un disjoncteur du départ ou d'un interrupteur au long d'une ligne au niveau du réseau de distribution, ne pourra en aucun cas violer les contraintes dynamiques du réseau en amont.

Le système électrique aujourd'hui est en pleine évolution. Pour améliorer la qualité de fourniture en énergie électrique, au Cameroun et dans la sous-région CEMAC en générale, l'amelioration des outils visant à une éfficacité ènergétique doivent conduire à une reconstruction du systéme électrique de chacun des pays selon la Fig 4.1. Avec la pénétration de la production décentralisée dont le taux de pénétration devrait s'accroître de plus en plus, beaucoup de nouveaux services seront mis en place, notamment dans les réseaux de distribution. Le système de grande coordination de contrôle et de commande à l'intérieur des réseaux de distribution ainsi que pour le système intégré (transport et distribution inclus) devra évoluer et se développer pour s'adapter au nouveau contexte. Pour répondre à ce besoin, une nouvelle structure de coordination intelligente de télécontrôle et de télécommande destinée au système intégré basée sur l'approche de Système Multi - Agents Intelligents (SMA) doit être mise en oeuvre.

Pour définir ce qu'est un Système Multi-Agent, il convient de préciser ce qu'est un agent. Voici une définition qui correspond à un agent du SMA : "Un agent est une entité autonome, réelle ou virtuelle, qui est capable d'agir sur elle-même et sur son environnement et qui, dans un univers multi - agents, peut communiquer avec d'autres agents et dont le comportement est la conséquence de ses observations, de ses connaissances et des interactions avec les autres agents". Dans un SMA, les agents perçoivent leur environnement et agissent sur celui-ci en choisissant parmi des comportements prédéfinis, celui qui est adapté à la situation.

Deux types d'agent sont présentés: l'agent Coordinateur, qui gère les informations et prend des décisions, et Agent d'Exécution, qui réalise une tâche.

? Agent Coordinateur de cellule du réseau: assure les missions principales qui suivent:

reçoit l'information de l'état de la cellule sous sa responsabilité, l'information sur la perturbation venant du réseau principal ou l'ordre d'exécution du système de téléconduite au niveau supérieur.

active les modules de calcul d'optimisation locaux pour choisir la meilleure solution adaptée à la situation.

renvoie les informations concernant l'état de la cellule établie (telles que la puissance délivrée par les GED, le volume de charges réalimentées, la tenue en fréquence et en tension, la possibilité d'interconnexion avec d'autres cellules à proximité, etc.) au système de contrôle du niveau supérieur.

? Agent Tâche: est un module de calcul qui a pour objectif de trouver la solution la mieux

adaptée à la situation. Les données d'entrée sont les perturbations du réseau principal et/ou l'état de la cellule en considération. Les résultats obtenus à la sortie d'un agent Tâche sont la procédure d'opération des groupes de GED, la séquence d'opération des interrupteurs télécommandés, la durée estimée du processus de réalimentation de la cellule, etc. Ces informations sont ensuite envoyées à l'agent Coordinateur des commandes d'exécution. Un agent Tâche peut être l'un parmi des modules suivants :

Tâche 1 : c'est un module d'aide qui sert à la phase de planification du réseau lors de l'insertion des GED. Il effectue une étude qui minimise le nombre et optimise la localisation des IMT en maximisant le volume de charges réalimentées et la flexibilité de fonctionnement d'un réseau (Optimisation des IMT).

Tâche 2 : c'est un module d'aide pour la phase d'anticipation du fonctionnement du réseau. Il a pour but, à partir des données du réseau, de proposer un « menu de reconfigurations » qui correspond aux différents types de défaillances pouvant se produire dans le réseau (Reconfiguration).

Tâche 3 : c'est un module de calcul conçu pour la phase de réaction en temps réel. En fonction de la tenue en fréquence et en tension de la cellule considérée et des limites des moyens de régulation de puissance active et réactive disponibles dans la cellule, il a pour mission de définir une procédure de contrôle des GED afin d'ajuster le profil de tension et la fréquence si nécessaire (Calcul de régulation).

Tâche 4 : c'est aussi un module destiné à la phase de réaction en temps réel. Il définit la procédure de la reconstitution du réseau à base de GED. Ceci sera utilisé dans les situations critiques (black-out) aussi bien qu'en cas de "délestage fictif" (Plan de Reconstitution).

Tâche 5 : c'est également un module de calcul de la phase de réaction en temps réel. Il doit proposer une séquence d'opérations afin d'optimiser le délestage de charge si nécessaire (Délestage de charges).

Les agents Tâche ci-dessus cités sont ceux qui sont utilisés dans le cadre de l'étude sur les impacts des GED dans la gestion des situations critiques du système. Ce sont des modules qui fonctionnent indépendamment les uns des autres, ce qui laisse un environnement ouvert pour ajouter davantage de services, si possible, dans le système de contrôle.

? Agent Coordinateur des commandes d'exécution: collecte des informations comprenant

les mesures de tension, de courant, de l'état du disjoncteur et des interrupteurs télécommandés du réseau; puis active un ou plusieurs agents d'exécution spécifiques suivant le scénario défini par un agent Tâche. Après avoir fini les tâches demandées, l'agent Coordinateur des commandes d'exécution récupère les informations sous forme d'un rapport sur l'état de la cellule formée et l'envoie à l'agent Coordinateur de cellule du réseau.

? Agent d'Exécution: envoie les signaux d'ordre directement aux entités physiques du

réseau. Ces signaux peuvent être l'ajustement de la puissance active/réactive des groupes de
GED, l'ordre d'ouverture ou de fermeture d'un disjoncteur ou d'un interrupteur télécommandé, etc.

Évaluation des Expériences Acquises sur la Technique de la Reconstruction du Système

Dimensionnement des régulateurs Définition des limites de la stabilité dynamique

? Construction de la procédure de réalimentation du
réseau à partir des GED comprenant:

Révision du Plan de Défense et des Procédures Stratégie :Deep Build Together		Du transport vers la
De la distribution vers le	distribution
transport	(Downward stream)
(Upward stream)	Mise à jour du Plan de
Procédures de Reconstitution	Défense et des Procédures
du réseau à l'aide des GED à	avec la participation des
3 étapes:	GED
· Formation des cellules
· Expansion des zones synchronisées
· Synchronisation avec le réseau en amont	Système de supervision et
Système de coordination de contrôle	de télécommande existant
et de commande pour le réseau	(SCADA, WAMS...)
intégré (T&D) à base des SMA

Stratégie de croissance des unités territoriales du Cameroun, production décentralisée d'électricité

INTRODUCTION

IV. 1 EFFICACITE ENERGETIQUE ET PRODUCTION DECENTRALISEE

4.1.1. Systèmes de coordination intelligente pour une production décentralisée