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L’équilibrage des réseaux électriques

A tout instant, la consommation et la production doivent s’équilibrer

Par nature, l’énergie électrique est très difficile à stocker. La conséquence de cette difficulté technique impacte directement la façon dont le réseau est géré : à tout instant, le gestionnaire de réseau est tenu de respecter un équilibre entre la production et la consommation d’électricité. En permanence, la quantité d’énergie injectée par les producteurs d’électricité doit être équivalente à la quantité d’énergie consommée par les clients.

Une analogie pertinente est celle d’une voiture circulant sur une colline :
• Si la voiture monte contre la pente, l’énergie produite par le moteur n’arrive pas à alimenter le besoin d’énergie pour maintenir la vitesse : les roues ralentissent.
• A l’inverse, si la voiture descend de la colline, alors le moteur fourni trop d’énergie par rapport aux besoins. Les roues accélèrent.

Les fournisseurs doivent tous s’assurer de l’équilibre de leur périmètre

Afin d’assurer l’équilibre électrique global du réseau, chaque fournisseur d’électricité a la responsabilité de garantir l’équilibre sur le périmètre de ses clients. Ils doivent veiller à prévoir la consommation d’énergie de ses clients et à produire (ou, plus généralement, à acheter) la production d’électricité correspondante. Pour cela, les fournisseurs peuvent se tourner vers 3 mécanismes décrit plus bas.
A noter qu’en France, les fournisseurs peuvent également s’approvisionner, dans une certaine mesure, en électricité nucléaire directement auprès d’EDF et sans passer par les marchés. Le prix est alors déterminé par l’Etat directement au travers du mécanisme appelé ARENH : Accès Régulé à l’Électricité Nucléaire Historique.

Marché à terme : Les marchés à terme permettent d’acheter ou vendre de l’énergie à un horizon de temps donné (l’année prochaine, le mois
prochain etc…) Une partie importante des volumes s’achète par bandeaux de Baseload, c’est-àdire 1 MW d’électricité produit chaque heure de chaque jour de la période concernée. Pour mieux s’ajuster aux besoins des clients, le marché permet d’acheter des blocs de Peakload, c’est-à-dire 1 MW produit entre 8h et 20h les jours de semaine.

Marché spot : Le marché spot permet d’acheter de l’électricité juste avant qu’elle soit consommée. On retrouve deux marchés spot. Le marché Day Ahead permet d’échanger des volumes du jour pour le lendemain, et l’Intraday couvre les volumes consommés le jour même. Les « blocs échangés sur ces marchés sont très précis. Le marché Day Ahead est découpé heure par heure, tandis que le marché Intraday peut descendre à
un pas de temps de 15 minutes [1].

Règlement des écarts : Les fournisseurs sont tenus de réaliser des prévisions leur permettant d’injecter autant d’énergie que leurs clients en
soutirent. Les écarts constatés sont gérés par RTE, avec une logique de pénalité sur les écarts : Si un fournisseur a sur-consommé, RTE lui facture l’énergie manquante à un prix supérieur au marché
Si un fournisseur a sur-injecté, RTE lui achète son surplus d’énergie à un prix inférieur au marché

 

Le gestionnaire de réseau ajuste en permanence l’équilibre global

La prévision des consommations des clients est, par essence, un exercice prospectif et imparfait. Il est impossible pour un responsable d’assurer une égalité stricte à chaque instant. Pour réduire l’impact de ces écarts, RTE, le gestionnaire du réseau de transport d’électricité, fait appel à 3 réserves qui sont sollicitées de manière à équilibrer le réseau.

 

La réserve primaire est constituée d’un ensemble de producteurs connectés au réseau électrique européen. Ces centrales sont sollicitées automatiquement et le délai d’activation est compris entre 15 et 30 secondes.
La réserve primaire est la première à être mobilisée en cas de rupture d’équilibre du réseau, et peut être activée à la hausse (en cas de déficience de production sur le réseau) ou à la baisse (en cas de surplus).
La réserve primaire représente 3 000 MW en Europe dont 600 MW [1] sur le territoire français.

 

La réserve secondaire est sollicitée quand la mobilisation de la réserve primaire ne permet pas de ramener la fréquence du réseau à 50 Hz. Là encore, le mécanisme d’activation se fait à travers un processus entièrement automatisé mais dont le délai est compris entre 100 et 200 secondes. Comme la réserve primaire, la réserve secondaire peut être mobilisée à la hausse ou à la baisse.
La réserve secondaire représente autour de 1000 MW pendant la période hivernale et redescend aux alentours de 500 MW [1] lorsque la tension sur le réseau est moindre.

 

La réserve tertiaire quant à elle, est déclenchée selon un processus plus manuel. Les candidats déposent des offres à travers le « mécanisme d’ajustement », et y précisent les modalités d’activation (niveaux de puissance, temps associés et niveau de rémunération demandé). RTE sélectionne les meilleurs offres technicoéconomiques qui sont notifiées par téléphone. Les temps de réaction associés sont de l’ordre des minutes. La réserve tertiaire dite « rapide » réagit dans un laps de temps inférieur à 15 minutes, tandis que la réserve tertiaire « complémentaire » peut aller jusqu’à 30 minutes de réactivité.

Les points à retenir

L’électricité se stockant très difficilement, la production d’électricité doit être, à tout instant, ajustée en fonction de sa consommation sur le réseau. Autrement dit, le déséquilibre du réseau doit être maintenu à un niveau le plus bas possible. Si le réseau est déséquilibrée, celui-ci s’écarte de sa fréquence de consigne.
Pour permettre cet équilibrage, chaque fournisseur d’électricité doit assurer l’équilibre de son propre périmètre, c’est-à-dire veiller à injecter sur le réseau autant d’électricité que ses clients en consomment. Pour cela, le fournisseur peut acheter des « blocs » de production d’électricité sur le marché à terme ou sur le marchés spot. Chaque écart sur son périmètre lui est imputé par le gestionnaire du réseau, RTE.
De son côté, RTE ajuste le niveau de production en temps réel pour assurer l’équilibre global du réseau. Pour cela, RTE peut faire appel à trois réserves. Ces trois réserves sont mobilisées selon une priorité établie selon leurs caractéristiques de réactivité.

 

[1] Centrales-next.fr : Services système (réserve primaire & réserve secondaire)
[2] Reseaux.photovoltaique.info : Comprendre le système électrique > Equilibrage du réseau de transport > Les services système

 

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