Explorer la valeur de marché des réseaux intelligents et leurs interactions avec les marchés de gros (TSO) et de distribution (DSO)

Introduction

Le secteur de l'électricité est en cours de transformations. Partout dans le monde les moyens technologiques et les incitations ont fait émerger la vision d'un réseau plus intelligent et plus intégré. Cette vision est construite sur l'utilisation de plus en plus large des productions décentralisées tout au long de la chaîne de valeur, et sur le déploiement de technologies numériques innovantes, intégrées par un système de communication bidirectionnel et interopérable, robuste et basé sur des normes, renforçant la sûreté et la sécurité pour tous les acteurs. Historiquement le réseau électrique a été planifié et conçu dans un modèle de service de l'électricité intégré verticalement, avec une production centralisée dispatchable et une consommation décentralisée. L'énergie circulait des sources de production vers le (les) puits de consommation. De plus en plus souvent des ressources de production et d'équilibre sont installées à proximité des puits de consommation dans les réseaux de distribution. Elles sont constituées, essentiellement mais pas seulement, de ressources renouvelables et à base de combustibles non fossiles, de stockages, de véhicules électriques, et de réponses de la demande.

Le Groupe de Travail (GT) interdisciplinaire C5.25, du CIGRE, a été mis en place avec pour objectif d'étudier, et d'en rendre compte, la valeur de marché des développements des réseaux intelligents (Smart Grid) et leurs gains nets, dans le contexte des marchés de l'électricité et de la réduction du risque commercial. La Brochure Technique (BT) expose les résultats des travaux par le biais d'études de cas et pour des valorisations de types différents, liées au marché et stratégiques, associées aux technologies des réseaux intelligents, provenant de programmes de démonstration concrets. Les travaux se sont appuyés sur des recherches antérieures dans le domaine ^[1], qui présentent les priorités des programmes de smart grid et des approches d'évaluation des investissements pour des analyses coût bénéfice.

Domaine couvert et méthodologie

Le GT C5.25 propose de retenir la définition des réseaux intelligents du Conseil des Régulateurs Européens de l'Energie ^[2], avec une petite addition (soulignée) :

Un réseau intelligent est un réseau électrique qui est capable d'intégrer de façon économique et intelligente le comportement et les actions de tous les utilisateurs qui lui sont connectés – producteurs, consommateurs et ceux qui sont les deux à la fois - pour garantir des systèmes électriques économiques et durables, avec des pertes faibles et des niveaux élevés, de qualité et de sûreté de la fourniture d'une part, et de sécurité d'autre part.

La technologie des réseaux intelligents, le marché et les actions des clients apportent une valeur qui se concrétise essentiellement au plan local, et qui est distribuée au moyen des marchés de gros (Opérateur de réseau de Transport (TSO) / Opérateur indépendant de Système (ISO) / ou Opérateurs de Marchés d'Electricité (NEMO) désignés), des marchés de détail (tarifs des clients), et des nouveaux marchés des Opérateurs de Systèmes de Distribution (DSO).

L'objectif de la BT est de discuter et de faire ressortir les meilleures pratiques de détermination de la valeur marchande des réseaux intelligents, tout en tenant compte des légères différences qui existent entre les systèmes électriques et entre les marchés d'électricité de par le monde. Alors que les bénéfices sont de plusieurs types et qu'il y a différents modèles d'analyse coût/bénéfice mis au point pour capturer la valeur, on s'intéresse dans la BT aux bénéfices qui sont tirés des programmes de réseaux intelligents dans le cadre des marchés, soit les marchés de gros d'électricité, soit les nouveaux marchés au niveau de la distribution. On évalue et on étudie le lien entre ce que les réseaux intelligents permettent et la façon dont la valeur des réseaux intelligents est matérialisée dans les offres du marché, aux niveaux du marché de gros ou de la distribution, par le biais d'études de cas liés à des activités de réseaux intelligents, en Australie - Nouvelles Galles du Sud -, au Brésil, en France, dans le Conseil de Coopération des Pays du Golfe, au Japon, au Portugal et aux Etats-Unis - Californie.

Description de la BT

La BT débute par une introduction, suivie la présentation du contexte, des objectifs, et d'une vue d'ensemble des réseaux intelligents. On donne les principales définitions et les motivations des programmes sur les réseaux intelligents, ainsi qu'une présentation générale des caractéristiques des réseaux intelligents, de leurs technologies et de leurs fonctions. On examine les analyses coût/bénéfice usuelles avec l'objectif pour le GT d'explorer les perspectives de valeur des marchés de gros et des marchés émergents de la distribution.

Les valeurs marchandes sont analysées dans la seconde partie de la BT, avec des études de cas d'activités sur les réseaux intelligents. Ces cas d'étude ont été fournis par des experts du GT C5.24, des membres correspondants et d'autres confrères de l'industrie. Dans chaque étude de cas on essaie de présenter sous forme résumée, dans une section donnant le contexte, la capacité de production nationale ou régionale, le système de transport et de distribution, les structures du marché d'électricité. Les raisons d'être des programmes de réseaux intelligents sont ensuite exposées, ainsi que les interactions avec les marchés de gros et/ou les marchés de distribution, et les impacts sur ou créés par ces marchés, comme approche de la valorisation des investissements. Comme ces cas d'étude viennent de pays ou de régions avec des développements différents du marché de l'électricité et des réseaux intelligents, les éléments énumérés auparavant peuvent ne pas être disponibles pour tous les cas d'étude. En plus les cas d'études peuvent être présentés de façon moins longue et moins détaillée, en fonction du contributeur. Ces cas d'étude illustrent les meilleures pratiques et les enseignements tirés de la mise en œuvre des programmes de réseaux intelligents.

Les cas d'étude illustrent les objectifs prioritaires des programmes de réseaux intelligents qui influent sur la valeur, comme la décarbonation ou la durabilité, la résilience du réseau, la sécurité d'alimentation, le confort ou la commodité pour le client, la desserte de zones d'activité ou industrielles, des investisseurs ou propriétaires diversifiés, l'optimisation de service combiné chaleur/électricité (CHP), le chauffage urbain et/ou l'air conditionné, et le stockage d'énergie. Pour chaque cas on s'attache à résumer le contexte, à savoir, les capacités de production nationales ou régionales, la consistance du réseau de transport et de distribution. Les priorités des programmes de réseaux intelligents sont ensuite décrites avec les interactions et impacts réciproques des marchés de gros ou de distribution, pour apprécier la valorisation de l'investissement.

Dans la conclusion de la BT on essaie de résumer les enseignements tirés des cas d'étude par le GT, de faire le lien entre les programmes de réseau intelligent et/ou les initiatives en matière de technologie, les mécanismes de contrôle associés et les bénéfices clés correspondants. Les mécanismes de contrôle peuvent ensuite être rapprochés des mécanismes du marché de gros d'électricité.

The Conclusion of the TB attempts to summarize the WG findings from the case studies, link the smart grid programs and/or initiatives to technology, the associated control mechanisms and the corresponding key benefits.  The control mechanisms can then be linked to the wholesale power market mechanisms.

_{Tableau 1 – Liens entre programmes/initiatives et technologie, mécanismes de contrôle, et les gains clés correspondants}

Conclusions and Main Follow-up

Les coûts des programmes de réseaux intelligents et des technologies semblent pouvoir être immédiatement identifiées, alors que la valorisation des avantages dépend fortement de l'impact sur les tarifs de détail, sur les gains de fiabilité, réels ou estimés, pour les consommateurs et le réseau, et sur les produits du marché que sont l'énergie, la capacité, l'équilibre, les services système ou supports. Il n'a pas été trouvé une méthodologie cohérente de valorisation des développements de réseau intelligent. Comme les marchés de DSO commencent seulement à apparaître, il n'existe pas beaucoup de mécanismes bien définis de marché de distribution, en plus des structures des tarifs de vente existantes et de l'approche des coûts de capital évités.

Alors que le GT a examiné les développements des réseaux intelligents dans beaucoup de pays de par le monde, et avec des marchés de l'électricité différents, il n'a trouvé, entre les différents systèmes électriques, qu'une cohérence limitée en matière de valorisation. Les résultats des recherches ont montré que la valeur économique de l'infrastructure des réseaux intelligents dépend de la nature du réseau et des besoins de développement futurs du réseau. Dans beaucoup de cas les dépenses évitées de capacité de production et d'ouvrages de réseau (T&D), constituent pour le marché les gains les plus recherchés et les plus élevés. Le gain peut être monétisé par le biais des mécanismes de capacité du marché, et le report des charges de transport et de distribution liées à la demande. La régulation de la tension et la réduction des pertes économisent l'énergie, alors que les possibilités de flexibilité procurent des gains de services système.

Ces modèles de rémunération traditionnels, parmi lesquels la création de nouvelles activités commerciales par le concessionnaire/DSO, doivent être revus. En absence de valorisations robustes il existera toujours un risque de sur investissement ou de sous-investissement dans une solution impliquant des technologies de réseau intelligent. Dans les métropoles et les zones urbaines les plus développées, un nouveau modèle de rémunération devrait encourager des investissements qualifiés prioritaires en matière de gestion innovante et de technologies d'optimisation des systèmes électriques existants, couvrant l'intégration des sources décentralisées telles que des sources renouvelables nouvelles, des productions décentralisées, des pratiques de consommation efficientes, l'automatisation et l'intelligence dans les utilisations finales, pour promouvoir la flexibilité qui convient là où il faut. Ainsi les politiques énergétiques et évolutions de régulation qui en découlent pourraient être explorées plus avant, prenant en compte de nouveaux concepts de marché, parmi lesquels ceux où plusieurs agents peuvent agir de manière indépendante, par le biais de transactions transparentes, qui à la préférence de la transition technologique. Les leçons tirées de ces programmes pilotes et de ces démonstrations de réseau intelligent pourraient être utilisées pour informer l'industrie, au moyen d'exemples d'éléments de valorisation, lorsque des décisions d'investissement sont à prendre.