Avec le virage énergétique, le système énergétique se transforme profondément, entraînant différents défis pour toutes les parties prenantes du secteur de l’énergie. L’un de ces défis est la stabilité de la tension. Avec la suppression des grandes centrales électriques conventionnelles, le maintien de la tension sera plus difficile à l’avenir et mettra à contribution l’exploitation du système. De nouveaux outils d’aide à la décision pourraient aider à évaluer la stabilité de la tension en indiquant des options d’action. Katharina Kaiser s’est consacrée à ce sujet dans son mémoire de master à l’EPF de Zurich et a été accompagnée par Swissgrid. Son travail est la première étape pour le développement de tels outils. Dans cette interview, elle explique ce qu’elle a étudié exactement et comment les résultats pourraient être exploités.
De quoi traite exactement votre mémoire de master?
Katharina Kaiser: Dans mon mémoire de master, j’ai travaillé sur une méthode permettant de déterminer une limite de tension inférieure robuste. Par robuste, j’entends qu’elle est valable pour un grand nombre de conditions d’exploitation différentes. Nous avons considéré le réseau d’un point de vue purement statique. Cela signifie que nous considérons des points d’exploitation individuels et non des changements dynamiques. Il a d’abord fallu définir quel point d’exploitation était déterminant pour calculer la limite de tension inférieure. Et puis, il s’agissait aussi de trouver ce point précis. La stabilité de la tension est souvent illustrée à l’aide de ce que l’on appelle des «nose curves» pour un système simple comprenant un générateur, une ligne et une charge. Dans ce cas, la tension critique peut être facilement déterminée comme étant la tension à la puissance active maximale transmissible. Pour un réseau réel, c’est toutefois nettement plus complexe. Ici aussi, il est possible de déterminer une valeur de tension critique pour un scénario de charge donné. Il existe toutefois de nombreuses combinaisons concernant la quantité de puissance active et réactive injectée ou prélevée en un point donné du réseau. Elles sont trop nombreuses pour être analysées individuellement. C’est pourquoi nous avons élaboré un algorithme itératif qui permet de trouver le point d’exploitation décisif.
Pour la planification et la surveillance du réseau en temps réel, il est nécessaire de disposer de limites de tension garantissant la stabilité du réseau.
Katharina Kaiser
Pourquoi la limite de tension inférieure est-elle importante pour l’exploitation du réseau?
L’instabilité de la tension peut entraîner des pannes à grande échelle et donc menacer la sécurité de l’approvisionnement en électricité. Pour la planification et la surveillance du réseau en temps réel, il est donc nécessaire de disposer de limites garantissant la stabilité du réseau. La limite de tension supérieure est déterminée de manière à ce que les composants résistent à la tension et qu’ils ne soient pas endommagés. La limite inférieure, en revanche, doit garantir que le réseau n’atteigne pas sa limite en termes de puissance maximale transmissible. La demande croissante en énergie électrique et les changements dans la structure de la production d’énergie ne sont que deux des évolutions actuelles entraînant des modifications dans l’exploitation du réseau et le maintien de la tension. La stabilité du réseau doit également être garantie pour les futurs modèles de production, de transit et de consommation. Il est donc important que la limite de tension inférieure couvre la variation des points d’exploitation possibles.
Comment les résultats de votre mémoire de master pourraient-ils être développés, sont-ils déjà utilisés?
J’ai axé fortement mon travail sur la méthodologie. Après avoir défini le point d’exploitation recherché, il s’agissait de développer l’algorithme et de montrer qu’il fonctionnait. Compte tenu des délais impartis, nous avons dû pour cela faire des hypothèses qui simplifient le problème et la mise en œuvre. Par exemple, nous avons supposé qu’il n’y avait pas de pertes de puissance active dans le réseau. Les valeurs de tension que j’ai déterminées dans mon travail ne sont valables que dans les hypothèses faites. Pour obtenir une valeur pertinente pour la limite de tension inférieure, il faut intégrer les fonctions manquantes et vérifier les hypothèses pour certains paramètres, par exemple à l’aide de données historiques.
Dans le domaine des réseaux électriques, les défis actuels et futurs sont nombreux, en particulier dans la perspective du virage énergétique.
Katharina Kaiser
L’électrotechnique est un vaste domaine, qu’est-ce qui a suscité votre intérêt pour cette thématique?
Mon sujet devait avoir un rapport avec les réseaux électriques. Dans ce domaine, les défis actuels et futurs sont nombreux, en particulier dans la perspective du virage énergétique. C’est pourquoi j’ai voulu m’y consacrer dans mon mémoire de master. Le fait qu’il s’agisse du maintien de la tension s’est imposé plutôt que je ne l’ai explicitement cherché. J’ai vu ici le potentiel de pouvoir bien appliquer ce que j’ai appris en cours et d’approfondir la théorie. Le fait que le travail ait été proposé en coopération avec Swissgrid a été un autre point positif pour moi. J’y ai vu l’opportunité d’avoir un aperçu de l’entreprise et de nouer des contacts.
Comment le contact avec Swissgrid s’est-il établi?
Très simplement. Je cherchais des sujets de travail possibles au Power Systems Laboratory de l’EPF. Johanna Vorwerk, qui m’a ensuite soutenue et encadrée du côté de l’EPF, a établi le contact avec Swissgrid. Après une brève rencontre avec les personnes concernées chez Swissgrid et un échange sur le contexte et les objectifs du travail, il était clair que ce serait mon sujet.
Comment avez-vous vécu la collaboration avec Swissgrid?
L’expérience a été très positive! Je dois avouer que j’imaginais la culture d’entreprise plutôt conservatrice. J’ai donc été d’autant plus heureuse de découvrir le contraire. Les collègues étaient très ouverts, j’ai été intégrée dans les événements de l’équipe et du département et j’ai toujours aimé venir à Aarau. En ce qui concerne l’encadrement de mon mémoire de master, je pense que je peux aussi m’estimer très chanceuse. Avec Marc Hohmann, Stavros Karagiannopoulos et Fabian Streiff, ce ne sont pas moins de trois collègues qui ont régulièrement pris le temps de discuter des solutions possibles et de me donner leur avis. J’ai beaucoup appris grâce à eux. Je profite de l’occasion pour vous remercier encore une fois de m’avoir donné la possibilité de réaliser mon mémoire de master chez Swissgrid.
Auteure
