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  • Méthode d'évaluation de l'impact de la fluctuation de l'énergie éolienne sur la qualité du système électrique

    La figure de gauche est un exemple de série chronologique de fluctuation des sorties de production d'électricité. La figure de droite montre l'histogramme de la fréquence de fluctuation de puissance correspondante. Lorsque nous pouvons supposer une légère fluctuation comme illustré par la ligne rouge, la modélisation avec une distribution normale est acceptable. Cependant, la fluctuation de la production d'énergie éolienne contient des changements brusques, comme illustré par la ligne bleue. Par conséquent, l'histogramme correspondant a des queues lourdes qui se dégradent lentement, qui représente les valeurs aberrantes extrêmes. Crédit :Agence japonaise pour la science et la technologie (JST)

    Les changements brusques de la production d'énergie éolienne sont une source de graves dommages aux systèmes électriques. Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont développé une méthode de modélisation stochastique qui permet d'évaluer l'impact de tels phénomènes. La particularité de la méthode réside dans son efficacité de calcul significative par rapport à la simulation Monte Carlo standard, et son applicabilité à l'analyse et à la synthèse de divers systèmes sujets à des valeurs aberrantes extrêmes.

    L'introduction de la production d'énergie éolienne dans le système électrique se poursuit activement, principalement aux États-Unis et en Europe, et devrait se poursuivre au Japon. Cependant, lors de la mise en œuvre, il est crucial de gérer l'incertitude de prédiction de la fluctuation de la production. La fluctuation de la production d'énergie éolienne est généralement faible, mais elle devient extrêmement importante du fait de l'apparition de rafales et de turbulences à une fréquence non négligeable. Ces valeurs aberrantes extrêmes ont été considérées comme une source de graves dommages aux systèmes électriques.

    Pour faire face à une telle fluctuation de la production éolienne, l'établissement d'objectifs tels que « maintenir absolument la fluctuation de fréquence à moins de 0,2 Hz » serait impossible à atteindre ou entraînerait une conception trop conservatrice. Par conséquent, l'établissement d'objectifs probabilistes tels que « maintenir la fluctuation de fréquence à moins de 0,2 Hz avec 99,7 % ou plus » est indispensable.

    L'incertitude probabiliste est évaluée statistiquement, communément en supposant qu'il obéit à une distribution normale pour sa capacité de traitement mathématique. Les valeurs aberrantes de la production d'énergie éolienne sont, cependant, plus fréquent que représenté par la distribution normale. Même si un simulateur compliqué peut être construit sans supposer une distribution normale, il n'est pas réaliste d'étudier la propriété statistique par simulation Monte Carlo. En effet, le nombre d'échantillons requis explose avant qu'un nombre suffisant de valeurs aberrantes extrêmes ne se produisent.

    Une méthode d'évaluation a été développée pour l'impact de la fluctuation de l'énergie éolienne sur la qualité du système électrique. La méthode construit d'abord des modèles probabilistes en supposant la distribution stable (une extension de la distribution normale) sur l'incertitude. Puis, au lieu d'utiliser le modèle comme simulateur pour générer des échantillons de données, nous calculons les propriétés statistiques directement à partir des paramètres du modèle. La caractéristique importante est 1. l'influence des valeurs aberrantes extrêmes peut être correctement prise en compte, 2. le modèle peut être déterminé facilement à partir des données réelles, et 3. le coût de calcul est très faible. La méthode s'est avérée valide grâce à son application à l'estimation de l'écart de fréquence sur la base des données réelles du système électrique.

    Cette nouvelle méthode d'évaluation probabiliste nous permet d'évaluer quantitativement le risque du système électrique causé par l'apparition de changements extrêmement brusques de la production d'énergie éolienne. Des contre-mesures fondées sur l'évaluation contribueraient à l'amélioration de la fiabilité et de l'efficacité économique du système d'alimentation électrique. Il convient également de noter que la méthode proposée est applicable à l'analyse et à la synthèse de divers systèmes qui ont des valeurs aberrantes extrêmes.


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