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Réseau électrique : quels outils pour le maintenir à l’équilibre ? 

Réseau électrique : équilibre entre la production et la consommation

L’électricité est une énergie qui se stocke très peu. Par conséquent, elle doit être consommée au fur et à mesure qu’elle est produite. Autrement dit, l’ensemble du système électrique a donc été pensé et conçu pour faire face à cette contrainte physique afin d’assurer en permanence l’équilibre entre la production et la consommation.

Que se passe-t-il en cas de déséquilibre ? Il existe un danger pour les équipements raccordés ainsi que des risques de coupures d’électricité. Dans cet article, nous vous proposons un tour d’horizon simple des outils mis en place pour équilibrer la demande et l’offre à tout instant. 

RTE surveille en permanence le réseau électrique 

Dans notre système électrique, l’équilibre entre la production et la consommation est soumis à deux principaux types de risques.  

  • Des périodes de forte consommation souvent dues à des besoins accrus en chauffage ou en climatisation, et sont donc liées aux conditions météorologiques. 
  • Des fluctuations à l’échelle horaire, journalière ou hebdomadaire, aussi bien du côté de l’offre (intermittence de la production renouvelable dépendant des conditions climatiques, de vent, de nébulosité, d’ensoleillement…), que du côté de la demande. 

👉 Mais qui surveille le réseau électrique ?  

C’est le Réseau de Transport d’Électricité (RTE) ! RTE gère la mise à disposition de l’électricité produite et sa consommation en surveillant en permanence le réseau. La gestion du réseau demande également une maîtrise des flux d’électricité entre les régions et avec les pays voisins. Cela permet d’anticiper les évolutions de production et de consommation électrique à court, moyen et long terme. 

Réseau électrique : équilibre entre la production et la consommation

Comment le réseau est-il maintenu à l’équilibre ? 

La valeur de référence du réseau électrique niveau fréquence 

La valeur de référence du réseau électrique est de 50 Hz. C’est LE chiffre auquel RTE se réfère pour savoir si le système est équilibré ou non. Cette valeur de référence est celle du système électrique européen, dont fait partie le réseau électrique français. Autrement dit, cette fréquence est l’image directe de l’équilibre du réseau. Toute déviation à la hausse implique que le bilan entre la production et la consommation est excédentaire. A l’inverse, toute déviation à la baisse indique que celui-ci est déficitaire. 

Selon le sens d’évolution de la fréquence, RTE doit agir sur la production et la consommation. Voici un schéma récapitulatif :  

Equilibrage du réseau électrique : comment cela fonctionne t-il ?

Mais au juste, comment RTE est-il en mesure de rééquilibrer le réseau ? C’est ce que nous allons voir ! 

Les réserves de puissance 

Pour maintenir le réseau à l’équilibre, RTE dispose de réserves de puissance. Ces réserves sont mobilisables, à la hausse ou à la baisse (appel des moyens de production ou effacement), au niveau des installations des utilisateurs du réseau. Ces réserves sont de deux types : 

  • Les services système : les réserves dites “primaire” et “secondaire” qui sont activables automatiquement. 
  • Le mécanisme d’ajustement : la réserve tertiaire qui est activable par l’action manuelle des opérateurs assurant en permanence l’équilibrage du système électrique. 

Les prix des réserves primaires et secondaires sont fixés par avance par RTE alors que la réserve tertiaire est soumise à appels d’offres. 

Les réserves sont activées dans l’ordre primaire, secondaire, tertiaire et se substituent l’une à l’autre au fur et à mesure que le temps s’écoule. Elles sont appelées régulièrement dans des volumes variables chaque jour.  

Réseau électrique : puissance produite et fréquence du réseau

La réserve primaire 

La réserve primaire fait référence à l’ensemble des entités du système européen interconnecté (producteurs et consommateurs). Actuellement, cette réserve correspond à une puissance mobilisable de 3 000 MW2 , dont 600 MW sont affectés au système français.  

Activée (à la hausse ou à la baisse) automatiquement au niveau de chaque groupe de production, elle intervient en moins de 30 secondes après une rupture d’équilibre du réseau. Cela permet ainsi de contenir la déviation de la fréquence et la ramener à une valeur proche de celle de référence (50 Hz). 

Toutes les entités des pays qui ont participé au réglage primaire réagissent à la variation de la fréquence, quel que soit le pays à l’origine de la perturbation. En conséquence, des écarts subsistent sur les échanges entre les pays du système européen. 

La réserve secondaire 

Constituée des groupes de production ou des installations de consommation français (du pays à l’origine de la perturbation), elle est activée (à la hausse ou à la baisse) automatiquement en 100 à 400 secondes après le défaut de réseau. Sa valeur est comprise entre 500 et 1180 MW et elle permet de : 

  • Rétablir le programme des échanges entre la zone origine de la perturbation et le reste du réseau  
  • Ramener la fréquence à sa valeur de référence 
  • Reconstituer la réserve primaire engagée. 

La réserve tertiaire 

Activable manuellement, cette réserve est formée par la participation des producteurs et consommateurs français. Elle est utilisée pour compléter la réserve secondaire ou pour se substituer aux réserves primaire et secondaire dont le temps d’activation est limité. Cette réserve est également mobilisée pour résoudre des contraintes sur le réseau résultant d’un manque ou d’un excès local de production. Mais aussi pour anticiper un déséquilibre à venir. On distingue : 

  • La réserve rapide : activable (à la hausse) en moins de 15 minutes et qui doit permettre de couvrir 1 000 MW de puissance.  
  • La réserve complémentaire : activable (à la hausse) en moins de 30 minutes, elle est dimensionnée à 500 MW et permet de reconstituer la réserve secondaire pour un autre appel. 
  • La réserve consommateurs : activable (à la hausse) en moins de 120 minutes, elle est dimensionnée à 1 750 MW en moyenne. 
  • La réserve variable : activable (à la hausse ou à la baisse), son volume dépend de ce que les acteurs offrent avec un délai variable.  

Comment les réserves sont-elles constituées ? 

RTE incite tous les acteurs du marché, les producteurs et les consommateurs, à participer à l’équilibrage du système électrique en valorisant leur flexibilité et en fournissant des réserves.  

En effet, chaque producteur d’électricité raccordé au réseau électrique et chaque consommateur d’électricité est responsable des écarts entre production et consommation qu’il génère. 

En conséquence, tous les producteurs raccordés au réseau de transport ont l’obligation d’offrir leur puissance disponible à RTE. Les conditions de mise à disposition des puissances dépendent du type de la réserve. 

La réserve primaire 

Selon leur âge, les installations (françaises ou européennes) de production de capacité supérieure à 40 MW (pour les nouvelles) et de capacité supérieure à 120 MW (pour les anciennes) connectées aux réseaux de transport sont obligées de participer à la constitution de cette réserve primaire. 

La contractualisation de capacité de réserve primaire s’effectue par appel d’offres hebdomadaire mené conjointement par RTE et ses homologues allemand, autrichien, belge, néerlandais et suisse. Les obligés précédemment cités doivent y participer et les autres participations volontaires sont les bienvenues. 

Côté rémunération, l’énergie activée à la hausse ou à la baisse est réglée au prix du marché Spot2

La réserve secondaire 

Tous les groupes de production (français) de plus de 120 MW ont l’obligation de contribuer avec une partie de leur puissance pour constituer cette réserve. 

La contractualisation de capacité de réserve secondaire s’effectue par prescription auprès des acteurs obligés. 

La rémunération de l’énergie activée à la hausse ou à la baisse est réglée au prix du marché Spot. 

La réserve tertiaire 

La formation de cette réserve est ouverte aux : 

  • Producteurs raccordés aux réseaux de transport, obligatoirement 
  • Consommateurs français ainsi que les acteurs étrangers, sur la base du volontariat 
  • Producteurs et consommateurs raccordés au réseau de distribution, sur la base du volontariat 

Tous les groupes de production et les consommateurs peuvent participer en précisant la puissance qu’ils peuvent mettre à disposition, le temps de réponse associé, ainsi que le niveau de rémunération demandé. 

Les réserves « rapides », « complémentaires » et « consommateurs » sont contractualisées en répondant à des appels d’offres alors que la réserve « variable » est en offre libre. 

Réseau électrique : synthèse des réserves

D’où proviennent les réserves ? 

En temps normal, les grosses centrales en Europe ne fonctionnent jamais au maximum de ce qu’elles peuvent produire et c’est le cumul de ces marges qui constitue la réserve primaire. En effet, dès que la fréquence baisse en dessous de 50 Hz, les générateurs4 accélèrent pour augmenter la fréquence et vice-versa.   

Les réserves secondaire et tertiaire, elles, sont fournies principalement par les centrales hydrauliques (démarrables en 3 minutes en moyenne) ou des centrales thermiques qui peuvent monter en puissance de plusieurs dizaines de MW par minute. 

Producteurs, consommateurs, gestionnaire du réseau de transport et de distribution, tous participent à garantir un service d’alimentation continue en électricité. 

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1 La fréquence correspond au nombre d’oscillations ou de changements de polarité par seconde d’un signal alternatif. 

2 3000 MW est l’équivalent de deux réacteurs nucléaires pour compenser la perte de deux des plus gros groupes présents dans le système électrique. C’est ce qui permet de répondre aux besoins d’à peu près 5 millions d’habitants (région PACA par exemple). 

3 Prix établi sur le marché de l’électricité par les bourses le jour J pour le lendemain. 

4 Machines tournantes qui produisent l’électricité 

Sources :