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PROJET DE FIN D’ÉTUDES Mise en place d’une méthodologie pour l’élaboration des

PROJET DE FIN D’ÉTUDES Mise en place d’une méthodologie pour l’élaboration des SChémas d’Orientation du Réseau Électrique Priscille Cadart 2 Février – 31 Juillet 2015 Tuteur en entreprise Sylvain JOSSERON ERDF 57, rue Bersot 25000 BESANCON 03 81 83 81 57 Professeur responsable Natacha NGO INSA de Strasbourg 24, boulevard de la Victoire 67084 STRASBOURG 03 88 14 47 00 Spécialité Génie Électrique Option Énergie, Septembre 2015 GE5E 2015 CADART Priscille REMERCIEMENTS Je tiens à remercier tout d’abord l’entreprise ERDF de m’avoir donné cette occasion de découvrir les métiers de la distribution électrique. J’ai beaucoup appris grâce à ce stage, autant du point de vue technique que sur le plan humain et organisationnel. Je souhaite également remercier les personnes qui m’ont accompagnée durant ce stage : Sylvain Josseron, mon tuteur de stage, pour son suivi assidu, ainsi que pour la confiance et l’aide qu’il m’a apportées. Quentin André et Fouad El Mansouri, mes voisins de bureau, pour avoir eu la patience de répondre à toutes mes questions et pour m’avoir guidée dans le fonctionnement du service. Toute l’équipe de l’agence MOAD pour leur accueil, pour la bonne ambiance et l’entraide qui règne dans le service. Je tiens enfin à remercier Loïc Ausset et Alice Sher, pour m’avoir accompagnée dans la découverte de la ville de Besançon, ainsi que ma sœur Lucie et Arthur pour leur présence et leur soutien. GE5E 2015 CADART Priscille 1 FICHE D’OBJECTIFS Ce projet de fin d’études consiste en la conception d’une méthodologie d’élaboration des SChémas d’Orientation du Réseau électrique (SCORE), documents permettant l’optimisation et la planification à moyen et long terme de la structure du réseau de distribution électrique. Le stage s’inscrit dans une démarche de mise en application locale de notes nationales ERDF publiés récemment sur les SCORE, et de facilitation du travail des membres du Bureau d’Etude Régional Electricité (BERE) de la Direction Régionale Alsace-Franche-Comté (AFC). L’objectif est de dégager des outils et une méthode simplifiée pour que les chargés d’études puissent mettre à jour les documents existants (appelés Schémas Directeurs) en vue de les transformer en SCORE. Pour ce faire, les objectifs suivants ont été fixés : 1. Lister les différences entre les deux versions (2007 et 2014) des documents nationaux. 2. Etudier le travail déjà réalisé au niveau du BERE AFC, ainsi que les modes opératoires et les outils de calcul et de mise en forme existants chez ERDF (BERE d’autres régions, national, etc.) 3. Rechercher les informations externes à utiliser (documents des collectivités, schémas directeurs pour la production décentralisée, etc.) et proposer une méthode d’intégration des données. 4. Développer des notices pour mettre à profit les fonctionnalités spécifiques à l’élaboration des SCORE du logiciel de calcul de réseau ERABLE. Développer également des outils d’affichage cartographique sur le logiciel QGIS. 5. Etablir un mode opératoire de réalisation et de mise à jour des SCORE pour le BERE. 6. Elaborer et mettre à jour les outils de synthèse des SCORE selon les différents acteurs (outil pour le planificateur, outil pour le chargé d’études, outil de communication externe). 7. Tester la pertinence de la méthodologie sur des cas concrets : réaliser un ou deux SCORE (ex : zone urbaine, zone rurale), si possible dans une zone nécessitant la création d’un Poste Source. 8. Présenter les différents outils méthodologiques aux membres du BERE. GE5E 2015 CADART Priscille 2 RESUME Auteur : CADART Priscille Promotion : 2015 – Génie Electrique Option Energie Titre : Mise en place d’une méthodologie d’élaboration des SChémas d’Orientation du Réseau Electrique Soutenance : Septembre 2015 Tuteur école : NGO Natacha Structure d’accueil : ERDF – Direction Régionale Alsace Franche-Comté 57 rue BERSOT – 25000 BESANCON Tuteur entreprise : JOSSERON Sylvain Nb de volume(s) : 1 Nb de pages : 51 Nb de références bibliographiques : 8 Résumé : ERDF est le gestionnaire du réseau de distribution (moyenne et basse tension) sur 95% du territoire Français. Le Bureau d’Etudes Régional Electricité de Besançon est chargé d’étudier les affaires de renouvellement, renforcement et développement du réseau sur le territoire de la Direction Régionale Alsace Franche-Comté. Les ouvrages construits ayant une durée d’amortissement minimum de 30 ans, il est nécessaire d’anticiper la structure du réseau sur cette durée afin d’optimiser les investissements. C’est l’objectif des SChémas d’Orientation du Réseau Electrique (SCORE). Dans le cadre de mon Projet de Fin d’Etudes, j’ai établi une méthodologie pratique d’élaboration de ces documents et développé des outils pour optimiser le temps de travail, tout en permettant de compléter l’étude par des problématiques émergeantes. J’ai également développé des outils de synthèse mettant à profit les résultats des SCORE pour l’aide à la décision des investissements. Mots clés : Distribution électrique / Développement du réseau / Maîtrise d’ouvrage / Planification/ Optimisation des investissements Abstract : ERDF is the Distribution System Operator on 95% of the French electric grid. The regional design office of Besancon is responsible for studying renewal, reinforcement and development projects for the Alsace Franche-Comté medium voltage power network. As network facilities have a depreciation period of 30 years as a minimum, it is necessary to anticipate the network structure over the longer term. This is the goal of the electrical grid blueprints, called SCORE. My final year project consisted in establishing a practical methodology to draw up these plans. I developed tools to optimize the working hours, thus freeing up time to study emerging technical issues. I also developed decision support tools that synthesize the blueprints in order to optimize the investments. GE5E 2015 CADART Priscille 3 SOMMAIRE Fiche d’objectifs ................................................................................................................................... 1 Résumé ................................................................................................................................................. 2 Table des illustrations .......................................................................................................................... 5 Introduction ......................................................................................................................................... 6 Contexte de l’étude .............................................................................................................................. 7 1 Fonctionnement du secteur et de l’entreprise ............................................................................ 7 1.1 Organisation du secteur de l’énergie électrique ................................................................... 7 1.2 Contexte de la distribution électrique .................................................................................. 7 1.3 Fonctionnement de l’entreprise [1] ...................................................................................... 8 2 Le Bureau d’Etudes de l’agence Maîtrise d’Ouvrage de Décision .............................................. 10 2.1 Activités et missions ............................................................................................................ 11 2.1.1 Traitement des finalités ............................................................................................... 11 2.1.2 Etudes complémentaires ............................................................................................. 13 2.2 Fonctionnement .................................................................................................................. 15 2.2.1 Réalisation d’une étude ............................................................................................... 15 2.2.2 Outils informatiques utilisés ........................................................................................ 16 Projet réalisé ...................................................................................................................................... 17 1 Présentation du sujet et de la démarche ................................................................................... 17 2 Etude Bibliographique ................................................................................................................ 18 2.1 Structure du SCORE [4] ........................................................................................................ 18 2.2 Analyse des schémas directeurs existants .......................................................................... 22 3 Nouvelles Problématiques .......................................................................................................... 25 3.1 Développement du territoire .............................................................................................. 25 3.1.1 Agence Raccordement Marché d’Affaires (ARMA) ...................................................... 25 3.1.2 Collectivités territoriales .............................................................................................. 26 3.1.3 Directions Territoriales ................................................................................................ 28 3.2 Analyse de la qualité de fourniture ..................................................................................... 29 GE5E 2015 CADART Priscille 4 3.3 Intégration de la production décentralisée ........................................................................ 30 3.3.1 Le SRRRER (Schéma Régional de Raccordement au Réseau des Energies Renouvelables) ........................................................................................................................... 30 3.3.2 Le BE Producteurs ........................................................................................................ 31 3.4 Prise en compte du courant capacitif ................................................................................. 33 4 Planning Réalisé et Difficultés rencontrées ................................................................................ 35 Résultats ............................................................................................................................................. 37 1 Restitutions du SCORE ................................................................................................................ 37 1.1 Rapport de synthèse ........................................................................................................... 37 1.2 Restitutions cartographiques .............................................................................................. 39 2 Macro de mise en forme ............................................................................................................ 42 2.1 Analyse du besoin ................................................................................................................ 42 2.2 Mise en place des solutions techniques .............................................................................. 43 2.3 Apports et limites ................................................................................................................ 46 3 Outils d’Aide à la décision ........................................................................................................... 47 Conclusion .......................................................................................................................................... 50 Bibliographie ...................................................................................................................................... 51 GE5E 2015 CADART Priscille 5 TABLE DES ILLUSTRATIONS Figure 1 - Organisation du secteur de l'énergie électrique ................................................................. 7 Figure 2 – Organisation de l’entreprise en DIR puis DR ....................................................................... 8 Figure 3 - Organigramme fonctionnel de la DR AFC ............................................................................ 9 Figure 4 - Organigramme de l'agence MOAD .................................................................................... 10 Figure 5 - Répartition des finalités selon les axes .............................................................................. 11 Figure 6 - Technologie CPI .................................................................................................................. 12 Figure 7 - Principe de réalimentation par dichotomie ....................................................................... 13 Figure 8 - Schéma simplifié du réseau HTA ........................................................................................ 14 Figure 9 - Eléments constitutifs d'un poste source............................................................................ 14 Figure 10 - Planning prévisionnel ....................................................................................................... 17 Figure 11 - Courbes d'évolution des puissances données par CRISTINA ........................................... 19 Figure 12 - Tableau des seuils d’optimisation du réseau ................................................................... 21 Figure 13 - Carte de découpage du centre ALSACE (063) autour de Mulhouse ................................ 22 Figure 14 - Planification du raccordement des Zones d'Aménagements Concerté .......................... 23 Figure 15 - Exemple de diagnostic par départs .................................................................................. 24 Figure 16 - Exemple de diagnostic qualité ......................................................................................... 24 Figure 17 - Vue de l'outil MOA-Pilot .................................................................................................. 26 Figure 18 - Carte issue du SCoT de l'agglomération Bisontine .......................................................... 27 Figure 19- Eléments de développement économique du secteur Bas-Rhin ..................................... 28 Figure 20 - Seuils issus de l'arrêté qualité du 18/02/2010 ................................................................ 29 Figure 21 - Exemples de projets réseau engagés par RTE dans des zones saturées par la production décentralisée ...................................................................................................................................... 31 Figure 22 - Impact de la production sur les profils de tension .......................................................... 32 Figure 23 - Courants capacitifs en régime normal (équilibré) ........................................................... 34 Figure 24 - Courants capacitif lors d'un défaut monophasé à la terre (déséquilibre) ....................... 34 Figure 25 - Tableau des contraintes de 3I0 par transformateur ........................................................ 34 Figure 26 - Seuils de 3I0 par départ selon le régime de neutre du transformateur uploads/Ingenierie_Lourd/ ge5e-2015-cadart-memoire-pdf.pdf