AEL-MGP Systèmes de Micro-Réseau Électrique

L’unité Systèmes de Micro-Réseau Électrique, "AEL-MGP", a été conçu par EDIBON pour la formation théorique et pratique sur les systèmes d'alimentation en micro-réseaux. Ce système permet d'étudier l'architecture, la gestion et les principales manoeuvres de contrôle effectuées dans un contexte hybride basé sur les énergies renouvelables. Il s'agit d'un système électrique qui représente l'ensemble des ressources renouvelables (photovoltaïque, éolienne et hydroélectrique intégrées dans un réseau isolé pour la production d'électricité. De plus, la conception de ce système a été réalisée à l'aide d'éléments industriels à l'échelle réelle dans le but d'obtenir des résultats optimaux et d'acquérir un maximum d'expérience dans la gestion d'un micro-réseau.

LeSystèmes de Micro-Réseau Électrique, "AEL-MGP", est constitué d'un ensemble d'applications requis pour étudier les différents scénarios qui peuvent se produire dans un micro-réseau. En raison de la diversité des micro-réseaux, EDIBON recommande un ensemble d'applications dans le but de permettre à l'utilisateur de sélectionner celles qui lui conviennent le mieux. Les applications recommandées sont les suivantes : Centrale d’Énergie Hydroélectrique, Centrale Électrique à Énergie Éolienne, Centrale de Stockage d’Énergie par Centrale Électrique à Volant d’Inertie et à Stockage d’Énergie.

Ces centrales nécessitent l'application d'une centrale à énergie conventionnelle. Ceci est dû à la faible inertie des énergies renouvelables et à la nécessité de fournir cette inertie par le biais d'une centrale conventionnelle.

• PWP-CE. Centrale Électrique à Énergie Conventionnelle.

Sa fonction, comme dans un véritable micro-réseau, est de servir de base structurelle au système et d’établir les références de tension et de fréquence. Le reste des centrales s’y synchronise en raison de la stabilité qu’elle apporte.

De plus, cette application sert de génération de base, fournissant une puissance continue. Dans les micro-réseaux réels, cela correspond à une production diesel ou gaz. L’installation comprend un groupe turbine‑générateur composé d’un moteur électrique (simulant la turbine) mécaniquement couplé à un générateur synchrone triphasé pour la production d’électricité. Un contrôleur numérique multifonction (AVR et ASC) permet de gérer l’ensemble turbine‑générateur, assurant un contrôle précis des paramètres électriques et mécaniques.

Les principaux paramètres de commande incluent la vitesse de la turbine, la fréquence du générateur, le courant d’excitation, la tension ainsi que la puissance du générateur (active P, réactive Q et apparente S). Ce module de commande fournit également des protections avancées pour la turbine et le générateur, conformes aux normes ANSI telles que ANSI 81O, 81U, 59, 27, 50/51, 32R/F, IOP 32, MOP 32, 46, asymétrie de tension, défaut à la terre du générateur, permutation de phases, IEC 255, facteur de puissance en retard, entre autres. L’installation est également équipée d’analyseurs réseau compatibles comptage intelligent pour surveiller l’énergie produite et consommée, avec communication bidirectionnelle pour optimiser la gestion du système

• PWP-HE. Centrale d'Énergie Hydroélectrique.

Le but de cette application est d’étudier les centrales hydroélectriques dans le contexte des micro-réseaux. Les centrales hydroélectriques offrent une grande capacité de fourniture d’énergie lors des pics de demande, en raison de leur réponse rapide. Par conséquent, cette application consiste en un groupe turbine‑générateur dont la mission est d’alimenter le micro-réseau, effectuant une distribution intelligente de l’énergie selon les décisions de l’opérateur.

L’application comprend un analyseur réseau pour mesurer en temps réel l’énergie produite par la centrale hydroélectrique. Un contrôleur numérique multifonction (AVR et ASC) est inclus pour contrôler l’unité turbine‑générateur, permettant une régulation optimale de l’ensemble de ses paramètres électriques et mécaniques. Parmi de nombreux paramètres, il est possible de contrôler la consigne de puissance active du générateur afin de réguler automatiquement la quantité d’énergie active injectée dans le microréseau. Ce contrôleur multifonction est essentiel, car il assure la gestion de la répartition de puissance entre les différents générateurs du micro-réseau.

• PWP-WE. Centrale Électrique à Énergie Éolienne.

Le but de cette application est d’étudier les centrales éoliennes dans le contexte des micro-réseaux. Elle se compose d’une unité turbine‑générateur asynchrone dont l’objectif est de fournir de l’énergie au micro-réseau en distribuant intelligemment l’énergie selon les décisions de l’opérateur.

L’application inclut un analyseur réseau pour mesurer en temps réel l’énergie produite par le parc éolien.

Un contrôleur numérique multifonction (AVR et ASC) est inclus pour contrôler l’unité turbine‑générateur, permettant une régulation optimale de tous ses paramètres électriques et mécaniques. Parmi de nombreux paramètres, il est possible de contrôler la consigne "point de référence" de la puissance active afin de sélectionner automatiquement la quantité de puissance que l’on souhaite injecter dans le micro-réseau.

• PWP-PE. Centrale Électrique Photovoltaïque.

Le but de cette application est d’étudier les centrales photovoltaïques dans le contexte des micro-réseaux.

Elle dispose d’un onduleur triphasé alimenté par un simulateur de champ photovoltaïque. L’utilisateur peut configurer les paramètres de génération et les fonctions du simulateur photovoltaïque selon les scénarios et conditions à étudier. Parallèlement, l’utilisateur peut étudier des concepts importants liés aux installations photovoltaïques, tels que la caractéristique MPPT (Maximum Power Point Tracking), la limitation de puissance d’un onduleur (derating), le rendement d’un onduleur, et la production de puissance réactive.

• PWP-BE. Centrale de Stockage d'Énergie par Batterie.

Le but de cette application est de démontrer l’importance du stockage d’énergie dans des environnements isolés. Il existe des cas où, en l’absence d’énergie éolienne ou photovoltaïque, nous n’avons d’autre choix que de recourir à un stockage d’énergie chimique via des batteries.

Cette application consiste en un onduleur bidirectionnel dont la mission est de stocker de l’énergie dans une batterie (également incluse) et de la fournir rapidement lorsque la demande l’exige. L’avantage de ce type d’application est qu’investissant l’électronique de puissance, elle offre une grande rapidité de réponse. Cela offre aux centrales hydro ou éoliennes suffisamment de temps pour réagir aux changements soudains de la demande. Pendant les périodes de surproduction, les batteries stockent cet excédent d’énergie.

• PWP-FE. Centrale Électrique à Volant d'Inertie et à Stockage d'Énergie.

Le but de cette application est de démontrer l’importance du stockage d’énergie dans des environnements isolés.

Dans ce cas, il s’agit d’une application sophistiquée chargée de stocker de l’énergie cinétique à l’aide d’un volant d’inertie. Elle est équipée d’un convertisseur bidirectionnel permettant de prélever l’énergie du micro-réseau et de la restituer aux moments de besoin.

L’avantage de ce type d’application est qu’elle implique l’électronique de puissance (convertisseur bidirectionnel), offrant ainsi une réponse très rapide. Cela donne aux centrales hydro ou éoliennes suffisamment de temps pour réagir aux changements soudains de la demande.

The Microgrid Power System "AEL‑MGP" se compose d’un ensemble de modules requis et recommandés pour étudier les divers scénarios rencontrés dans un micro‑réseau :

• La Centrale électrique conventionnelle, "PWP-CE" : est principalement nécessaire en raison de la faible inertie des énergies renouvelables. Il est donc nécessaire de fournir cette inertie par une production synchrone, comme les centrales électriques conventionnelles.
• EDIBON propose un ensemble de modules recommandés (dont au moins un est obligatoire) pour permettre aux utilisateurs de sélectionner ceux qui conviennent le mieux à leurs scénarios d’étude.

L’application "AEL‑MGP" intègre un logiciel SCADA de supervision, contrôle et acquisition de données en temps réel (EMG‑SCADA), conçu pour représenter et gérer les opérations d’un micro-réseau. Il permet une gestion à distance et centralisée de chaque centrale (conventionnelle et renouvelable), des systèmes de stockage et des charges.

Les fonctionnalités clés incluent la configuration des paramètres des centrales, le réglage des consignes de fréquence (f), de tension (V) et de puissance (P), la synchronisation automatique avec le réseau, la surveillance de la qualité énergétique, le suivi du flux de charge, et la création de profils dynamiques de demande et de ressources renouvelables. Grâce à son interface graphique intuitive et hautement interactive, le système SCADA permet la simulation de scénarios opérationnels réels, de pannes, de déséquilibres et de stratégies d’optimisation énergétique, en faisant un outil essentiel pour la formation technique et la validation de systèmes électriques complexes.