Une communauté autochtone isolée d’Amérique du Nord s’alimente en électricité au quotidien comme la plupart des communautés : via le réseau de distribution du fournisseur d’électricité. La différence réside dans ce qui se passe lorsque cet approvisionnement est interrompu. Les communautés isolées comme celle-ci sont davantage exposées à ces longues coupures de courant (éloignement des équipes de dépannage, délais de rétablissement plus longs) que les zones urbaines, et jusqu’à la mise en œuvre de ce projet, il n’existait aucune solution de secours en cas d’interruption prolongée de l’approvisionnement.
En dotant la communauté de son propre micro-réseau alimenté par batterie, dimensionné pour prendre en charge l’intégralité de sa charge plutôt que les seuls circuits essentiels, celle-ci peut redémarrer le réseau local à partir d’un état de coupure totale et le maintenir en fonctionnement jusqu’au rétablissement de l’alimentation du réseau public. Cela signifie qu’une centaine de foyers, soit environ 450 habitants, ainsi que l’école locale, le centre de santé et la station d’épuration, peuvent tous être remis sous tension grâce à un seul redémarrage piloté par batterie.
La plupart des systèmes de redémarrage autonome sont conçus autour d’une charge connue : une installation unique où un seul opérateur contrôle tout ce qui y fonctionne. Cependant, une communauté résidentielle ne fonctionne pas ainsi. Quelle que soit la combinaison de logements, de systèmes de chauffage et d’équipements en fonctionnement au moment où le réseau tombe en panne, c’est cette charge que la séquence de redémarrage autonome doit gérer. Et cette combinaison varie en fonction de l’heure de la journée, de la saison et du hasard. Comme il n’existait pas de cas de charge unique sur lequel baser la conception, la plateforme de dispatching et de contrôle a dû :
Gérer les pics de charge à froid importants : la résidence est chauffée à l'électricité sans système d'appoint au gaz ; par conséquent, un redémarrage à froid consomme nettement plus d'énergie qu'un redémarrage classique
Conception tenant compte d'une variable non confirmée : le taux de pénétration de la climatisation n'était pas entièrement connu au moment de la conception, ce qui a ajouté une part d'incertitude au profil de redémarrage
Redémarrer la charge la plus importante pour laquelle aucune donnée de référence n'est disponible : la station de traitement des eaux, qui représente la charge dynamique la plus importante du système, ne disposait d’aucune donnée figurant sur la plaque signalétique du moteur au moment de la conception
Modéliser le scénario le plus défavorable, et non la moyenne : le dimensionnement a été orienté vers le pic communautaire non coïncident, délibérément prudent, plutôt que vers un pic typique
Power Factors a mis en place son contrôleur de centrale électrique (PPC), configuré comme un contrôleur de micro-réseau fonctionnant sur du matériel redondant, afin d'assurer le contrôle de formation de réseau, le séquencement de démarrage autonome et la resynchronisation automatique, associé au Unity un système SCADA pour la surveillance continue du site et la génération de rapports, offrant ainsi à la communauté une plateforme de contrôle capable de :
Créer son propre réseau, en générant sa propre tension et sa propre fréquence au lieu de s'appuyer sur le réseau électrique pour définir la référence
Fonctionnant sur un matériel redondant à deux nœuds, de sorte qu'aucune défaillance isolée ne puisse interrompre la seule voie permettant à la communauté de retrouver l'accès à l'électricité
Démarrage autonome et resynchronisation automatique, redémarrant le réseau local et se reconnectant au réseau électrique sans intervention manuelle
Équilibrer l'état de charge entre les unités de conversion de puissance tout au long du fonctionnement en îlotage
S'intégrer au système central de distribution du fournisseur d'énergie, en parallèle avec le système SCADA et l'IHM du site local
Avant que tout cela puisse être mis en service, Power Factors a dû prouver que le contrôleur fonctionnerait. Grâce aux tests « hardware-in-the-loop » (HIL), qui consistent à faire fonctionner le contrôleur réel sur une version simulée du matériel de batterie et des conditions du réseau, les problèmes sont détectés sur un banc d’essai plutôt que sur un site réellement difficile d’accès. Au cours des essais, il s’est avéré que le laboratoire d’origine n’était pas compatible avec la plateforme de batterie, ce qui a entraîné la suspension de ces travaux de validation. Plutôt que d’accepter un retard, l’équipe de livraison d’ Power Factors a directement coordonné la mise en œuvre de la solution, ce qui impliquait :
Coordonner la migration complète d'un laboratoire vers de nouveaux locaux sans compromettre le calendrier du projet
Réalignement des modèles de simulation auprès de toutes les parties prenantes afin que les résultats obtenus dans le nouveau laboratoire restent techniquement équivalents à ceux du plan initial
Redéfinition de la portée du plan de test pour l'adapter à un ensemble d'équipements plus restreint, mais toujours représentatif, ce qui a permis de réaliser des économies de temps et d'argent approuvées sans compromettre la validation proprement dite
Extraction des paramètres de réseau manquants à partir du modèle de distribution propre au fournisseur d'énergie afin de combler les lacunes de conception dues à des données de terrain incomplètes
Ce projet en est encore au stade des essais HIL avant sa mise en service. Le contrôleur a déjà été validé conformément aux exigences de la norme IEEE 2030.8 concernant les séquences de connexion et de déconnexion, la durée de précharge et le comportement d’arrêt de sécurité en cas de défaut, le tout dans les délais requis, avant même que l’équipement ne quitte l’usine. Cela témoigne de la capacité d’ Power Factors à fournir un système de contrôle de dispatching compatible avec le redémarrage autonome (black start) pour certaines des communautés les plus critiques en termes de résilience et les plus difficiles d’accès du réseau, et pas seulement pour les centrales électriques à grande échelle.
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