Grille intelligente

Un réseau intelligent est un réseau électrique qui comprend diverses mesures opérationnelles et énergétiques, notamment des compteurs intelligents, des appareils intelligents, des ressources énergétiques renouvelables et des ressources économes en énergie. Le conditionnement électronique de l’énergie et le contrôle de la production et de la distribution de l’électricité sont des aspects importants du réseau intelligent.

La politique de réseau intelligent est organisée en Europe sous le nom de plateforme technologique européenne Smart Grid. La politique aux États-Unis est décrite dans 42 USC ch. 152, subch. IX § 17381.

Le déploiement de la technologie de réseau intelligent implique également une réorganisation fondamentale du secteur des services d’électricité, bien que l’utilisation typique de ce terme se concentre sur l’infrastructure technique.

Définition de « smart grid »
La première définition officielle de Smart Grid a été fournie par la loi de 2007 sur l’indépendance et la sécurité énergétiques (EISA-2007), approuvée par le Congrès américain en janvier 2007 et signée par le président George W. Bush en décembre 2007. XIII de ce projet de loi fournit une description, avec dix caractéristiques, qui peut être considérée comme une définition du réseau intelligent, comme suit:

« Les Etats-Unis ont pour politique de soutenir la modernisation du système de transport et de distribution d’électricité du pays afin de maintenir une infrastructure électrique fiable et sécurisée capable de répondre à la croissance future de la demande et de réaliser chacun des éléments suivants: (1) Utilisation accrue de l’information numérique et de la technologie de contrôle pour améliorer la fiabilité, la sécurité et l’efficacité du réseau électrique. (2) Optimisation dynamique des opérations et des ressources du réseau, avec cybersécurité totale. et génération, y compris les ressources renouvelables. (4) Développement et intégration de la réponse à la demande, des ressources du côté de la demande et des ressources d’efficacité énergétique. (5) Déploiement de technologies «intelligentes» (technologies interactives automatisées en temps réel exploitation d’appareils et d’appareils grand public) pour le comptage, les communications concernant le fonctionnement et l’état du réseau et l’automatisation de la distribution. (6) Intégration d’appareils «intelligents» et d’appareils grand public. (7) Déploiement et intégration de technologies avancées de stockage de l ‘électricité et de rasage de pointe, y compris des véhicules électriques et hybrides rechargeables, et de la climatisation à stockage thermique. (8) Fourniture aux consommateurs d’informations opportunes et d’options de contrôle. (9) Développement de normes pour la communication et l’interopérabilité des appareils et équipements connectés au réseau électrique, y compris l’infrastructure desservant le réseau. (10) Identification et réduction des obstacles déraisonnables ou inutiles à l’adoption de technologies, de pratiques et de services de réseaux intelligents.  »

Un élément commun à la plupart des définitions est l’application du traitement numérique et des communications au réseau électrique, rendant le flux de données et la gestion de l’information au cœur du réseau intelligent. L’utilisation profondément intégrée de la technologie numérique avec des réseaux électriques est à l’origine de diverses capacités. L’intégration de la nouvelle information sur la grille est l’un des principaux problèmes liés à la conception des réseaux intelligents. Les compagnies d’électricité se retrouvent à trois niveaux de transformations: l’amélioration des infrastructures, appelée le réseau fort en Chine; ajout de la couche numérique, qui est l’essence du réseau intelligent; et la transformation des processus métier, nécessaire pour capitaliser sur les investissements dans les technologies intelligentes. Une grande partie du travail en cours dans la modernisation des réseaux électriques, notamment l’automatisation des postes et de la distribution, est désormais incluse dans le concept général du réseau intelligent.

Premières innovations technologiques
Les technologies de réseau intelligent ont émergé de tentatives antérieures visant à utiliser le contrôle électronique, la mesure et la surveillance. Dans les années 1980, le relevé automatique des compteurs était utilisé pour surveiller les charges des gros clients et évoluer vers l’infrastructure de comptage avancée des années 1990, dont les compteurs pouvaient stocker l’utilisation de l’électricité à différents moments de la journée. Les compteurs intelligents ajoutent des communications continues pour que la surveillance puisse être effectuée en temps réel et peuvent servir de passerelle pour exiger des périphériques sensibles à la réponse et des «sockets intelligents» à la maison. Les premières formes de ces technologies de gestion de la demande étaient des dispositifs dynamiques, sensibles à la demande, qui détectaient passivement la charge sur le réseau en surveillant les modifications de la fréquence d’alimentation. Des appareils tels que les climatiseurs industriels et domestiques, les réfrigérateurs et les chaufferettes ont ajusté leur cycle de travail pour éviter une activation pendant les pics d’activité du réseau. À partir de 2000, le projet italien Telegestore a été le premier à mettre en réseau un grand nombre de foyers (27 millions) utilisant des compteurs intelligents connectés via une communication par ligne électrique à faible bande passante. Certaines expériences utilisaient le terme «lignes à large bande sur les lignes électriques», tandis que d’autres utilisaient des technologies sans fil telles que la mise en réseau maillée pour des connexions plus fiables à des appareils disparates et permettaient de mesurer d’autres services comme le gaz et l’eau.

La surveillance et la synchronisation des réseaux étendus ont été révolutionnées au début des années 1990, lorsque la société Bonneville Power Administration a élargi ses recherches sur les réseaux intelligents avec des capteurs prototypes capables d’analyser très rapidement les anomalies de qualité électrique sur de très grandes zones géographiques. Le point culminant de ce travail a été le premier système opérationnel de mesure de zone étendue (WAMS) en 2000. D’autres pays intègrent rapidement cette technologie – la Chine a commencé à disposer d’un système WAMS national complet en 2012.

Les premiers déploiements de réseaux intelligents comprennent le système italien Telegestore (2005), le réseau maillé d’Austin (Texas) (depuis 2003) et le réseau intelligent de Boulder (Colorado) (2008). Voir Déploiements et tentatives de déploiement ci-dessous.

Caractéristiques du réseau intelligent
Le réseau intelligent représente l’ensemble des solutions actuelles et proposées aux problèmes d’approvisionnement en électricité. En raison de la diversité des facteurs, il existe de nombreuses taxonomies concurrentes et aucun accord sur une définition universelle. Néanmoins, une catégorisation possible est donnée ici.

Fiabilité
Le réseau intelligent utilise des technologies telles que l’estimation de l’état, qui améliorent la détection des pannes et permettent une auto-réparation du réseau sans intervention de techniciens. Cela assurera un approvisionnement plus fiable en électricité et réduira la vulnérabilité aux catastrophes naturelles ou aux attaques.

Bien que plusieurs routes soient considérées comme une caractéristique du réseau intelligent, l’ancienne grille comportait également plusieurs routes. Les lignes électriques initiales dans la grille ont été construites à l’aide d’un modèle radial, la connectivité ultérieure étant garantie via plusieurs routes, appelées structure de réseau. Cependant, cela créait un nouveau problème: si le flux actuel ou les effets associés sur le réseau dépassaient les limites d’un élément de réseau particulier, il pourrait tomber en panne et le courant serait acheminé vers d’autres éléments du réseau, ce qui effet domino. Voir panne de courant. Une technique pour éviter cela est le délestage par coupure de courant ou réduction de tension (baisse de tension).

L’impact économique de l’amélioration de la fiabilité et de la résilience du réseau fait l’objet de nombreuses études et peut être calculé à l’aide d’une méthodologie financée par le DOE américain pour les sites américains en utilisant au moins un outil de calcul.

Flexibilité dans la topologie du réseau
L’infrastructure de transmission et de distribution de nouvelle génération sera mieux à même de gérer les flux d’énergie bidirectionnels, en permettant la production distribuée, comme les panneaux photovoltaïques sur les toits des bâtiments, mais aussi l’utilisation de piles à combustible turbines, énergie hydroélectrique pompée et autres sources.

Les réseaux classiques ont été conçus pour un flux d’électricité à sens unique, mais si un sous-réseau local génère plus d’énergie qu’il n’en consomme, le flux inversé peut poser des problèmes de sécurité et de fiabilité. Un réseau intelligent vise à gérer ces situations.

Efficacité
Le déploiement de la technologie des réseaux intelligents, notamment la gestion de la demande, par exemple l’arrêt des climatiseurs lors des pics de prix de l’électricité à court terme, devrait permettre de nombreuses contributions à l’amélioration de l’infrastructure énergétique. des lignes de distribution via l’optimisation tension / VAR (VVO), l’élimination des rouleaux de camion pour la lecture des compteurs et la réduction des roulis de camions grâce à une meilleure gestion des pannes grâce aux données des systèmes d’infrastructure de comptage avancés. L’effet global est une réduction de la redondance dans les lignes de transmission et de distribution et une plus grande utilisation des générateurs, entraînant une baisse des prix de l’énergie.

Réglage de charge / équilibrage de charge
La charge totale connectée au réseau électrique peut varier considérablement au fil du temps. Bien que la charge totale soit la somme de nombreux choix individuels des clients, la charge globale n’est pas nécessairement stable ou varie lentement. Par exemple, si une émission télévisée populaire commence, des millions de téléviseurs commenceront à tirer instantanément du courant. Traditionnellement, pour répondre à une augmentation rapide de la consommation électrique, plus rapide que le temps de démarrage d’un gros générateur, certains générateurs de réserve sont mis en veille en mode dissipatif. Un réseau intelligent peut avertir tous les téléviseurs individuels, ou un autre client plus important, de réduire temporairement la charge (pour laisser le temps de démarrer un générateur plus important) ou de manière continue (dans le cas de ressources limitées). En utilisant des algorithmes de prédiction mathématique, il est possible de prévoir combien de générateurs de secours doivent être utilisés pour atteindre un certain taux de défaillance. Dans le réseau traditionnel, le taux de défaillance ne peut être réduit qu’au prix d’un plus grand nombre de générateurs de secours. Dans un réseau intelligent, la réduction de la charge, même par une petite partie des clients, peut éliminer le problème.

Réduction maximale / mise à niveau et tarification en fonction de la durée d’utilisation
Pour réduire la demande pendant les périodes de pointe d’utilisation à coût élevé, les technologies de communication et de comptage informent les appareils intelligents à domicile et dans l’entreprise lorsque la demande énergétique est élevée et surveillent la quantité d’électricité utilisée et son utilisation. Il permet également aux entreprises de services publics de réduire leur consommation en communiquant directement avec les périphériques afin d’éviter les surcharges du système. Des exemples seraient un utilitaire réduisant l’utilisation d’un groupe de stations de recharge de véhicules électriques ou les points de consigne de température changeants des climatiseurs dans une ville. Pour les inciter à réduire leur utilisation et à effectuer ce que l’on appelle la réduction de pointe ou le pic de nivellement, les prix de l’électricité augmentent pendant les périodes de forte demande et diminuent pendant les périodes de faible demande. On pense que les consommateurs et les entreprises auront tendance à consommer moins pendant les périodes de forte demande s’il est possible pour les consommateurs et les appareils grand public d’être conscients du prix élevé de l’utilisation de l’électricité aux heures de pointe. Cela pourrait se traduire par des compromis tels que la mise en route de climatiseurs à l’air libre ou le fonctionnement des lave-vaisselle à 21 heures au lieu de 17 heures. Lorsque les entreprises et les consommateurs constatent un avantage économique direct lié à l’utilisation de l’énergie aux heures creuses, la théorie veut qu’ils incluent le coût de Voir Heure de mesure et réponse à la demande.

Selon les promoteurs des plans de réseaux intelligents, [qui?] Cela réduira la quantité de réserve tournante que les entreprises de services atomiques devront conserver, la courbe de charge se stabilisant grâce à une combinaison de capitalisme de marché libre «invisible». et contrôle centralisé d’un grand nombre d’appareils par des services de gestion de l’énergie qui versent aux consommateurs une partie de la puissance maximale économisée en éteignant leur appareil.

Durabilité
L’amélioration de la flexibilité du réseau intelligent permet une plus grande pénétration de sources d’énergie renouvelables très variables telles que l’énergie solaire et l’énergie éolienne, même sans ajout de stockage d’énergie. L’infrastructure réseau actuelle n’est pas conçue pour prendre en charge de nombreux points d’injection distribués et, même si une entrée est autorisée au niveau local (de distribution), l’infrastructure de niveau de transmission ne peut pas la prendre en charge. Les fluctuations rapides de la production distribuée, telles que le temps nuageux ou les rafales, représentent des défis importants pour les ingénieurs en puissance qui doivent assurer des niveaux de puissance stables en modifiant la puissance des générateurs plus contrôlables tels que les La technologie de réseau intelligent est une condition nécessaire pour de très grandes quantités d’électricité renouvelable sur le réseau pour cette raison.

Marché
Le réseau intelligent permet une communication systématique entre les fournisseurs (leur prix énergétique) et les consommateurs (leur volonté de payer), et permet aux fournisseurs et aux consommateurs d’être plus flexibles et sophistiqués dans leurs stratégies opérationnelles. Seules les charges critiques devront payer les prix de pointe de l’énergie, et les consommateurs pourront être plus stratégiques lorsqu’ils utilisent l’énergie. Les générateurs plus flexibles pourront vendre de l’énergie de manière stratégique pour un profit maximal, tandis que les générateurs rigides tels que les turbines à vapeur de base et les éoliennes recevront un tarif variable en fonction du niveau de la demande et du statut des autres générateurs en fonctionnement. L’effet global est un signal qui attribue l’efficacité énergétique et la consommation d’énergie qui sont sensibles aux limitations de l’offre, variables dans le temps. Au niveau national, les appareils dotés d’un certain degré de stockage d’énergie ou de masse thermique (comme les réfrigérateurs, les batteries de chauffage et les pompes à chaleur) seront bien placés pour «jouer» le marché et minimiser les coûts énergétiques en adaptant la demande au marché. périodes de soutien énergétique. Ceci est une extension de la tarification énergétique à double tarif mentionnée ci-dessus.

Assistance à la demande
Le support de réponse à la demande permet aux générateurs et aux charges d’interagir de manière automatisée en temps réel, en coordonnant la demande pour aplatir les pics. L’élimination de la fraction de la demande qui se produit dans ces pics élimine le coût de l’ajout de générateurs de réserve, réduit l’usure et prolonge la durée de vie des équipements et permet aux utilisateurs de réduire leur facture énergétique .

Actuellement, les systèmes de réseau électrique ont des degrés de communication variables dans les systèmes de contrôle pour leurs actifs de grande valeur, tels que les centrales électriques, les lignes de transmission, les sous-stations et les principaux utilisateurs d’énergie. En général, les informations circulent dans un sens, des utilisateurs et des charges qu’ils contrôlent aux utilitaires. Les services publics tentent de répondre à la demande et réussissent ou échouent à des degrés divers (baisse de tension, panne de courant, panne incontrôlée). La quantité totale de puissance demandée par les utilisateurs peut avoir une distribution de probabilité très large, ce qui nécessite des centrales de secours en mode veille pour répondre à l’évolution rapide de la consommation d’énergie. Ce flux d’informations à sens unique est coûteux; les derniers 10% de la capacité de production peuvent être requis aussi peu que 1% du temps, et les baisses de tension et les pannes peuvent être coûteuses pour les consommateurs.

La réponse à la demande peut être fournie par des charges commerciales, résidentielles et industrielles. Par exemple, Warrick Operation d’Alcoa participe à MISO en tant que ressource qualifiée de réponse à la demande et l’aluminium Trimet utilise sa fonderie comme méga-batterie à court terme.

La latence du flux de données est une préoccupation majeure, certaines des premières architectures de compteurs intelligents autorisant un délai de 24 heures dans la réception des données, empêchant toute réaction possible en fournissant ou en exigeant des périphériques.

Plateforme pour services avancés
Comme dans d’autres secteurs, l’utilisation de communications bidirectionnelles robustes, de capteurs avancés et de technologies informatiques distribuées améliorera l’efficacité, la fiabilité et la sécurité de la distribution et de l’utilisation de l’électricité. Cela ouvre également la possibilité de services entièrement nouveaux ou d’améliorations sur des systèmes existants, tels que la surveillance des incendies et les alarmes qui peuvent couper le courant, passer des appels téléphoniques aux services d’urgence, etc.

Fournir des mégabits, contrôler la puissance avec des kilobits, vendre le reste
La quantité de données requise pour effectuer la surveillance et éteindre automatiquement ses appareils est très faible par rapport à celle qui parvient déjà aux foyers éloignés pour prendre en charge les services de voix, de sécurité, d’Internet et de télévision. De nombreuses mises à niveau de la bande passante des réseaux intelligents sont financées par un surapprovisionnement pour soutenir les services aux consommateurs et subventionner les communications avec les services liés à l’énergie ou subventionner les services liés à l’énergie, notamment les tarifs plus élevés aux heures de pointe. Cela est particulièrement vrai lorsque les gouvernements gèrent les deux types de services en tant que monopole public. Les entreprises d’électricité et de communication étant généralement des entreprises commerciales distinctes en Amérique du Nord et en Europe, il a fallu un effort considérable de la part du gouvernement et des grands fournisseurs pour encourager diverses entreprises à coopérer. Certains, comme Cisco, voient des possibilités de fournir des appareils aux consommateurs très similaires à ceux qu’ils offrent depuis longtemps à l’industrie. D’autres, tels que Silver Spring Networks ou Google, sont des intégrateurs de données plutôt que des fournisseurs d’équipements. Alors que les normes de contrôle de l’alimentation en courant alternatif suggèrent que le réseau CPL serait le principal moyen de communication entre les réseaux intelligents et les appareils domestiques, les bits risquent de ne pas atteindre le réseau haut débit via les lignes électriques (BPL), mais sans fil.

La technologie
La plupart des technologies de réseau intelligent sont déjà utilisées dans d’autres applications telles que la fabrication et les télécommunications et sont en cours d’adaptation pour une utilisation dans les réseaux.

Communications intégrées: Domaines à améliorer: automatisation des sous-stations, réponse à la demande, automatisation de la distribution, contrôle et acquisition de données (SCADA), systèmes de gestion de l’énergie, réseaux maillés sans fil et autres technologies, communications par fibre optique. Les communications intégrées permettront un contrôle, des informations et des échanges de données en temps réel pour optimiser la fiabilité du système, l’utilisation des ressources et la sécurité.
Détection et mesure: les principales tâches consistent à évaluer la congestion et la stabilité du réseau, à surveiller la santé des équipements, à prévenir le vol d’énergie et à soutenir les stratégies de contrôle. Les technologies comprennent: des compteurs à microprocesseur avancés (compteur intelligent) et des équipements de lecture de compteur, des systèmes de surveillance sur zone étendue, une évaluation dynamique des lignes (généralement basés sur des lectures en ligne combinées à des systèmes de RTTR), mesure de signature électromagnétique / outils d’analyse, de temps d’utilisation et de tarification en temps réel, commutateurs et câbles avancés, technologie radio de rétrodiffusion et relais de protection numérique.
Compteurs intelligents.
Unités de mesure du phaseur. De nombreux spécialistes de l’ingénierie des réseaux électriques pensent que la panne d’électricité du nord-est de 2003 aurait pu être contenue dans une zone beaucoup plus petite si un réseau de mesure de phaseurs à grande échelle avait été mis en place.
Contrôle de flux de puissance distribué: les dispositifs de contrôle de flux d’énergie sont fixés sur les lignes de transmission existantes pour contrôler le flux d’énergie à l’intérieur. Les lignes de transmission activées avec de tels dispositifs permettent une plus grande utilisation de l’énergie renouvelable en fournissant un contrôle plus cohérent et en temps réel de la manière dont cette énergie est acheminée dans le réseau. Cette technologie permet au réseau de stocker plus efficacement l’énergie intermittente des sources d’énergie renouvelables pour une utilisation ultérieure.
Génération d’énergie intelligente à l’aide de composants avancés: la génération d’électricité intelligente associe la production d’électricité à la demande à l’aide de plusieurs générateurs identiques pouvant démarrer, s’arrêter et fonctionner efficacement à la charge choisie, indépendamment des autres, . L’adéquation entre l’offre et la demande, appelée équilibrage de la charge, est essentielle pour un approvisionnement stable et fiable en électricité. Les écarts à court terme dans la balance entraînent des variations de fréquence et une inadéquation prolongée entraîne des pannes. Les opérateurs des systèmes de transmission de puissance sont chargés de la tâche d’équilibrage, en adaptant la puissance de tous les générateurs à la charge de leur réseau électrique. La tâche d’équilibrage des charges est devenue beaucoup plus difficile avec l’ajout de générateurs de plus en plus intermittents et variables tels que les éoliennes et les cellules solaires, obligeant les autres producteurs à adapter leur production beaucoup plus fréquemment que par le passé. Elering a commandé les deux premières centrales à stabilité dynamique du réseau qui seront construites par Wärtsilä à Kiisa, en Estonie (centrale de Kiisa). Leur objectif est de « fournir une capacité de production dynamique pour faire face aux baisses soudaines et inattendues de l’approvisionnement en électricité ». Ils devraient être prêts en 2013 et 2014 et leur production totale sera de 250 MW.
L’automatisation du système d’alimentation permet un diagnostic rapide et des solutions précises aux perturbations ou pannes spécifiques du réseau. Ces technologies dépendent de chacun des quatre autres domaines clés et y contribuent. Trois catégories de technologies pour les méthodes de contrôle avancées sont les suivantes: agents intelligents distribués (systèmes de contrôle), outils analytiques (algorithmes logiciels et ordinateurs à grande vitesse) et applications opérationnelles (SCADA, automatisation de sous-stations, réponse à la demande, etc.). En utilisant des techniques de programmation d’intelligence artificielle, le réseau électrique de Fujian en Chine a créé un système de protection de zone étendue capable de calculer rapidement une stratégie de contrôle et de l’exécuter. Le logiciel de surveillance et de contrôle de la stabilité de la tension (VSMC) utilise une méthode de programmation linéaire successive basée sur la sensibilité pour déterminer de manière fiable la solution de contrôle optimale.

Recherche

Programmes majeurs
IntelliGrid – Créée par l’EPRI (Electric Power Research Institute), l’architecture IntelliGrid fournit des méthodes, des outils et des recommandations pour les normes et les technologies destinées aux services publics dans la planification, la spécification et l’acquisition de systèmes informatiques, tels que le comptage avancé, l’automatisation de la distribution et demande de réponse. L’architecture fournit également un laboratoire vivant pour évaluer les appareils, les systèmes et la technologie. Plusieurs services publics ont appliqué l’architecture IntelliGrid, dont Southern California Edison, Long Island Power Authority, le projet Salt River et TXU Electric Delivery. IntelliGrid Consortium est un partenariat public / privé qui intègre et optimise les efforts de recherche mondiaux, finance la R & D technologique, travaille à l’intégration des technologies et diffuse des informations techniques.

Grid 2030 – Grid 2030 est un énoncé de vision commun au système électrique américain mis au point par l’industrie électrique, les fabricants d’équipements, les fournisseurs de technologies de l’information, les organismes gouvernementaux, les universités et les laboratoires nationaux. Il couvre la génération, la transmission, la distribution, le stockage et l’utilisation finale. La feuille de route nationale des technologies de distribution de l’électricité est le document de mise en œuvre de la vision de la grille 2030. La feuille de route décrit les principaux problèmes et défis liés à la modernisation de la grille et suggère des voies que le gouvernement et l’industrie peuvent prendre pour construire le futur système de distribution électrique de l’Amérique.

Modern Grid Initiative (MGI) est un effort de collaboration entre le Département américain de l’énergie (DOE), le Laboratoire national des technologies énergétiques (NETL), les services publics, les consommateurs, les chercheurs et d’autres acteurs du réseau. Le Bureau de la distribution d’électricité et de la fiabilité énergétique (OE) du DOE parraine l’initiative, qui s’appuie sur la grille 2030 et la feuille de route des technologies nationales de distribution d’électricité et s’aligne sur d’autres programmes tels que GridWise et GridWorks.

GridWise – Un programme de DOE OE axé sur le développement de la technologie de l’information pour moderniser le réseau électrique américain. En collaboration avec GridWise Alliance, le programme investit dans l’architecture et les normes de communication; outils de simulation et d’analyse; technologies intelligentes; bancs d’essai et projets de démonstration; et de nouveaux cadres réglementaires, institutionnels et commerciaux. L’Alliance GridWise est un consortium de parties prenantes du secteur public et privé du secteur de l’électricité, fournissant un forum pour des échanges d’idées, des efforts de coopération et des réunions avec des décideurs aux niveaux fédéral et des États.

Le GridWise Architecture Council (GWAC) a été créé par le Département de l’énergie des États-Unis pour promouvoir et permettre l’interopérabilité entre les nombreuses entités qui interagissent avec le système électrique du pays. Les membres du GWAC sont une équipe équilibrée et respectée représentant les nombreuses composantes de la chaîne d’approvisionnement en électricité et des utilisateurs. Le GWAC fournit des directives et des outils industriels pour définir l’objectif de l’interopérabilité dans le système électrique, identifier les concepts et architectures nécessaires pour rendre l’interopérabilité possible et développer des mesures concrètes pour faciliter l’interopérabilité des systèmes, dispositifs et institutions du pays. système électrique. Le cadre de configuration du contexte d’interopérabilité GridWise Architecture Council, V 1.1, définit les directives et les principes nécessaires.

GridWorks – Un programme de DOE OE axé sur l’amélioration de la fiabilité du système électrique grâce à la modernisation des composants clés du réseau tels que les câbles et les conducteurs, les sous-stations et les systèmes de protection, ainsi que l’électronique de puissance. Le programme met l’accent sur la coordination des efforts sur les systèmes supraconducteurs à haute température, les technologies de fiabilité de la transmission, les technologies de distribution électrique, les dispositifs de stockage d’énergie et les systèmes GridWise.

Projet de démonstration du réseau intelligent du nord-ouest du Pacifique. – Ce projet est une démonstration dans cinq États du nord-ouest du Pacifique: l’Idaho, le Montana, l’Oregon, Washington et le Wyoming. Elle concerne environ 60 000 clients et contient de nombreuses fonctions clés du futur réseau intelligent.

Solar Cities – En Australie, le programme Solar Cities incluait une étroite collaboration avec les sociétés énergétiques pour tester les compteurs intelligents, les prix de pointe et hors pointe, la commutation à distance et les efforts connexes. Il a également fourni un financement limité pour la mise à niveau du réseau.

Centre de recherche énergétique sur les réseaux intelligents (SMERC) – Situé à l’Université de Californie, Los Angeles a consacré ses efforts à la mise à l’essai à grande échelle de sa technologie de réseau de recharge intelligente EV – WINSmartEV ™. Il a créé une autre plate-forme pour une architecture Smart Grid permettant un flux d’informations bidirectionnel entre un utilitaire et des terminaux clients – WINSmartGrid ™. Le SMERC a également mis au point un banc d’essai de réponse à la demande qui comprend un centre de contrôle, un serveur DRAS (Demand Response Automation Server), un réseau domestique (HAN), un système de stockage d’énergie (BESS) et des panneaux photovoltaïques (PV). Ces technologies sont installées dans le territoire du département de l’eau et de l’électricité de Los Angeles et dans le sud de la Californie comme réseau de chargeurs, systèmes de stockage d’énergie, panneaux solaires, chargeurs rapides et véhicules à réseau. Ces plates-formes, réseaux de communication et de contrôle permettent de rechercher, d’avancer et de tester des projets dirigés par UCLA dans la grande région de Los Angeles, en partenariat avec les deux principaux services publics locaux, SCE et LADWP.

Modélisation Smart Grille
De nombreux concepts différents ont été utilisés pour modéliser des réseaux électriques intelligents. Ils sont généralement étudiés dans le cadre de systèmes complexes. Lors d’une séance de brainstorming récente, la grille de puissance a été considérée dans le contexte du contrôle optimal, de l’écologie, de la cognition humaine, de la dynamique vitreuse, de la théorie de l’information, de la microphysique des nuages ​​et bien d’autres. Voici une sélection des types d’analyses apparues ces dernières années.

Systèmes de protection qui se vérifient et se surveillent
Dans leur étude, Pelqim Spahiu et Ian R. Evans ont présenté le concept d’une unité de protection intelligente et d’inspection hybride basée sur des sous-stations.

Oscillateurs de Kuramoto
Le modèle de Kuramoto est un système bien étudié. Le réseau électrique a également été décrit dans ce contexte. L’objectif est de maintenir l’équilibre du système ou de maintenir la synchronisation de phase (également appelée verrouillage de phase). Les oscillateurs non uniformes aident également à modéliser différentes technologies, différents types de groupes électrogènes, des modèles de consommation, etc. Le modèle a également été utilisé pour décrire les schémas de synchronisation lors du clignotement des lucioles.

Bio-systèmes
Les réseaux électriques ont été associés à des systèmes biologiques complexes dans de nombreux autres contextes. Dans une étude, les réseaux électriques ont été comparés au réseau social Dolphin. Ces créatures rationalisent ou intensifient la communication en cas de situation inhabituelle. Les intercommunications qui leur permettent de survivre sont très complexes.

Réseaux de fusibles aléatoires
Dans la théorie de la percolation, des réseaux de fusibles aléatoires ont été étudiés. La densité actuelle peut être trop faible dans certaines régions et trop forte dans d’autres. L’analyse peut donc être utilisée pour atténuer les problèmes potentiels du réseau. Par exemple, une analyse informatique à haute vitesse peut prédire les fusibles endommagés et les corriger, ou analyser des modèles susceptibles de provoquer une panne de courant. Il est difficile pour les humains de prédire les modèles à long terme dans les réseaux complexes, de sorte que les réseaux à fusibles ou à diodes sont utilisés à la place.

Réseau de communication Smart Grid
Les simulateurs de réseau sont utilisés pour simuler / émuler les effets de communication réseau. Cela implique généralement la configuration d’un laboratoire avec les appareils, les applications, etc. du réseau intelligent, avec le réseau virtuel fourni par le simulateur de réseau.

Les réseaux de neurones
Des réseaux de neurones ont également été envisagés pour la gestion du réseau électrique. Les systèmes d’alimentation électrique peuvent être classés de différentes manières: non linéaires, dynamiques, discrets ou aléatoires. Les réseaux de neurones artificiels (RNA) tentent de résoudre le plus difficile de ces problèmes, les problèmes non linéaires.

Prévision de la demande
Une des applications des RNA est la prévision de la demande. Pour que les réseaux fonctionnent de manière économique et fiable, la prévision de la demande est essentielle, car elle permet de prévoir la quantité d’énergie consommée par la charge. Cela dépend des conditions météorologiques, du type de jour, des événements aléatoires, des incidents, etc. Cependant, pour les charges non linéaires, le profil de charge n’est pas lisse et prévisible. Certains facteurs pris en compte par les ANN lors du développement de ces modèles: classification des profils de charge de différentes catégories de clients en fonction de la consommation d’électricité, augmentation de la réactivité pour prédire les prix en temps réel par rapport aux réseaux classiques, différents composants, tels que la charge de pointe, la charge de base, la charge dans la vallée, la charge moyenne, etc. au lieu de les joindre en une seule entrée et, enfin, la dépendance du type aux variables d’entrée spécifiques. Un exemple du dernier cas serait donné le type de jour, que ce soit le jour de la semaine ou le week-end, qui n’aurait pas beaucoup d’effet sur les grilles d’hôpitaux,

Processus de Markov
Comme l’énergie éolienne continue de gagner en popularité, elle devient un ingrédient nécessaire dans des études réalistes du réseau électrique. Le stockage hors ligne, la variabilité du vent, l’offre, la demande, la tarification et d’autres facteurs peuvent être modélisés comme un jeu mathématique. Ici, l’objectif est de développer une stratégie gagnante. Les processus de Markov ont été utilisés pour modéliser et étudier ce type de système.

Entropie maximale
Toutes ces méthodes sont, d’une manière ou d’une autre, des méthodes d’entropie maximales, domaine de recherche actif.Cela rappelle les idées de Shannon et de nombreux autres chercheurs qui ont étudié les réseaux de communication. Dans la même veine, la recherche sur les réseaux sans fil modernes prend souvent en compte le problème de la congestion du réseau et de nombreux algorithmes sont proposés pour la minimisation, notamment la théorie des jeux