Onduleur formant le réseau (grid-forming)
Onduleur qui fixe lui-même sa référence de tension et de fréquence et se comporte comme une source de tension capable de stabiliser des réseaux faibles et de fournir une inertie synthétique.
La plupart des onduleurs solaires, éoliens et de batteries en service sont suiveurs de réseau (grid-following) : une boucle à verrouillage de phase suit la tension existante et le courant est injecté en phase avec elle. Ils ont besoin d’une onde de tension stable créée par des machines synchrones. Un onduleur formant le réseau (grid-forming, GFM) se comporte au contraire comme une source de tension pilotée derrière une impédance : il établit lui-même l’amplitude et l’angle de phase de la tension, à la manière d’un alternateur synchrone.
Les commandes courantes reposent sur le statisme (droop), l’émulation de machine synchrone virtuelle (VSM) ou l’oscillateur virtuel pilotable. Ces onduleurs offrent :
- Une réponse instantanée aux sauts de phase et aux variations de fréquence, soit une inertie synthétique.
- Un fonctionnement stable sur des réseaux faibles à rapport de court-circuit bas (SCR inférieur à 3).
- Le fonctionnement en îlotage de micro-réseaux et éventuellement le démarrage autonome (black start).
- L’amortissement des oscillations et le soutien de tension pendant les défauts.
La limite vient du courant : les semi-conducteurs de puissance ne fournissent en général que 1,1 à 1,5 fois le courant nominal pendant un défaut, contre 5 à 7 fois pour les machines synchrones. Les batteries disposant d’une marge sont donc la plateforme la plus courante. Parmi les réalisations notables : la mise à niveau de la Hornsdale Power Reserve en Australie-Méridionale (mode machine virtuelle, 2022), Kapolei à Hawaï et plusieurs projets BESS australiens. Le NESO britannique a introduit une spécification GB Grid Forming et des appels d’offres « stability pathfinder » ; l’AEMO, l’ERCOT et le NERC rédigent des exigences de performance GFM.
Termes associés
Tous les termes →- Inertie (du réseau)
Énergie cinétique stockée dans les alternateurs et moteurs tournant en synchronisme, qui s’oppose aux variations brusques de la fréquence du réseau.
- Fréquence du réseau
Rythme auquel le courant alternatif change de sens sur un réseau électrique, 50 Hz ou 60 Hz, qui reflète l’équilibre instantané entre production et consommation.
- BESS (système de stockage d’énergie par batterie)
Installation de batteries complète, raccordée au réseau ou à un site, qui comprend les cellules, la gestion de batterie, la conversion de puissance, la gestion thermique et le contrôle-commande.
- Micro-réseau (microgrid)
Ensemble local de moyens de production, de stockage et de consommation, aux limites définies, capable de fonctionner raccordé au réseau principal ou de façon autonome en mode îloté.
- Démarrage autonome (black start)
Remise sous tension d’un système électrique après une panne générale ou partielle, à l’aide de groupes capables de démarrer sans alimentation venant du réseau.
- Énergies renouvelables variables (EnRV, VRE)
Production renouvelable dont la puissance varie avec la météo et l’heure de la journée, principalement l’éolien et le photovoltaïque, et qui n’est pas entièrement pilotable.