Coordination de la planification entre les opérateurs de système, les transporteurs et les distributeurs : cadres, méthodes et allocation des coûts et bénéfices

Introduction

En réponse à la pénétration accrue des DER (productions décentralisées) et des productions intermittentes, les planificateurs mettent en œuvre de nouveaux processus. Ces sources de production, en grand nombre, présentent potentiellement le risque de contraindre les réseaux de transport et de distribution, mais différemment de ce qui se passait pour les systèmes électriques traditionnels, dans lesquels les réseaux de transport et de distribution avaient pour rôle de transmettre l'énergie depuis les grandes unités de production centralisées jusqu'aux consommateurs finaux. Avec les nouvelles productions les réseaux de transport sont fréquemment contraints en dehors des périodes de pointe de consommation quand il y a une forte production des sources intermittentes. Les réseaux de distribution doivent aujourd'hui être conçus pour permettre une injection de puissance vers les réseaux de transport, quand les productions DER sont supérieures aux besoins locaux de consommation.

Il est anticipé que la pénétration des DER et des productions intermittentes va continuer à croître, et va devenir un facteur plus déterminant dans les décisions de planification. L'adoption des DER et des productions variables s'explique en premier lieu par la baisse des coûts de ces ressources, comme le montre la Figure 1, qui présente le coût moyen actualisé de l’énergie (prix complet d’une énergie sur la durée de vie de l’équipement de production), pour les productions solaires et éoliennes.

Ces ressources de production sont aujourd'hui compétitives par rapport aux productions centralisées et elles sont largement adoptées dans la plupart des pays. Les programmes d'achats et les tarifs qui encouragent le développement des DER et des productions intermittentes, la grande disponibilité de ces technologies pour les clients finaux, et le développement des véhicules électriques, sont d'autres raisons de leur popularité.

Les planificateurs doivent aussi adopter de nouvelles mesures pour coordonner les planifications des réseaux de transport et de distribution pour répondre à la problématique des DER et des productions intermittentes. Le Groupe de Travail (GT) C1.40 a étudié comment les Opérateurs de Système (ISO), les Gestionnaires de Réseau de Transport (TSO) et les Gestionnaires de Système de Distribution (DSO) coordonnent leur processus de planification pour faire face à la transition en cours des systèmes de distribution, qui se transforment en systèmes actifs, bidirectionnels, et qui accueillent des volumes plus élevés de productions décentralisées (DER). Le GT C1.40 a concentré ses investigations sur les aspects particuliers de la coordination de la planification : cadres réglementaires de l'industrie électrique, processus de planification, et allocation des coûts et des bénéfices des décisions de planification.

Methodology

Le GT C1.40 a procédé à deux types d'investigations : une enquête auprès des membres de CIGRE et une analyse bibliographique. Celles-ci ont été en outre complétées par les points de vue d'experts des membres du GT C1.40.

La méthodologie suivie avait pour objectif de garantir que de multiples points de vue soient pris en compte dans l'analyse du GT C1.40 et dans ses recommandations. Ella avait aussi comme ambition de faire ressortir les différences qui existent dans les environnements réglementaires, les structures de propriétés, les exigences légales, les cadres politiques, d'une part, dans les méthodologies appliquées pour faciliter la coordination et dans l'allocation des coûts et bénéfices, d'autre part.

Enseignements de l'enquête

Le GT C1.40 a lancé une enquête auprès des membres de CIGRE en avril 2018 et l'a fermée en avril 2019. Trente-six réponses complètes, ou pratiquement complètes, ont été reçues. La répartition géographique des réponses est illustrée par la Figure 3.

La majeure partie des compagnies d'électricité s'appuient sur des processus formels de coordination des planifications de transport et de distribution.

Environ 80% de ceux qui ont répondu disposent de processus de planification formalisés par la réglementation ou le code de réseau, et 64% ont formalisé des points de communication entre les processus de planification transport et distribution (Figure 4 et Figure 5).

Dans les processus existants il n'y a pas de partage des informations sensibles nécessaires pour coordonner les planifications transport et distribution.

Il est mis en évidence que les prévisions de productions intermittentes, les prévisions de DER, les prévisions détaillées de consommation et les programmes de mises hors service des installations (fin de vie), sont des informations qui ne sont pas correctement partagées pour faciliter les processus de planification. Plusieurs difficultés ont été identifiées, parmi lesquelles des incohérences de méthodologie entre compagnies, des différences dans la motivation des échanges, et des contacts insuffisants entre les compagnies d'électricité (Figure 6).

Les acteurs principaux des processus de planification des réseaux électriques sont les TSO et les DSO, ainsi que les Régulateurs.

Dans moins de la moitié des réponses on a indiqué que le public était impliqué dans les processus de planification, et dans environ la moitié des réponses on indique que les clients sont impliqués (Figure 7).

Des différences entre compagnies de transport et de distribution, dans les priorités et dans l'allocation des coûts, ont été identifiées comme des difficultés.

Les compagnies de transport et de distribution ne sont pas toujours d'accord sur les priorités, et il n'est pas clair qu'il existe un mécanisme pour résoudre ces conflits. De même les préoccupations de coût, et la façon dont les coûts sont à répartir entre les compagnies de transport et de distribution, sont une difficulté dans la coordination des planifications.  

 

Analyse bibliographique

Trois études de cas relatives à la coordination des planifications de transport et de distribution ont été analysées par le GT C1.40. Il n'a été trouvé que peu d'études de cas qui portaient précisément sur la coordination de la planification, alors que beaucoup portaient sur la coordination de l'exploitation ou sur l'intégration des DER dans les marchés de gros.

Les études de cas ont montré la diversité des situations que rencontrent les TSO et les DSO, tant au sein d'une même entité juridique qu'entre entités séparées. Ceci amène à conclure que des exigences contraignantes ont peu de chances d'être applicables, parce que les conditions de coordination entre les planifications de transport et de distribution seront différentes. Des directives souples ciblant le résultat à obtenir plutôt que les étapes à suivre ont plus de chances d'améliorer la coordination des planifications de transport et de distribution.  

Il existe un besoin de plus d'études de cas portant sur la coordination des planifications transport et distribution. Les cas d'étude ont montré que les planificateurs travaillent ensemble à la recherche de programmes transport et distribution optimaux quand une telle opportunité leur est donnée. Cependant le faible nombre de cas démontre qu'une trop faible partie de ce travail de coordination se fait de façon ouverte. Les réponses à l'enquête montrent une forte attente d'études de cas de ce type, et ceci indique que les planificateurs sont à la recherche de directives sur la coordination des planifications transport et distribution.

La structure de l'industrie peut faciliter ou freiner la coordination des planifications transport et distribution. Une étude de cas a montré qu'une compagnie d'électricité verticalement intégrée peut sans difficulté mettre en place une entité qui garantit que les planificateurs transport et distribution collaborent quand c'est nécessaire. Dans des TSO et DSO appartenant à des structures distinctes les planificateurs n'ont pas nécessairement la même facilité d'accès de l'un à l'autre.

Meilleures pratiques

Le GT C1.40 émet les recommandations suivantes :

1. Les planificateurs devraient analyser si dans le processus de planification ils collectent et échangent des informations de planification sensibles avec les autres parties prenantes. Cette analyse devrait porter sur les informations les plus rarement échangées : prévisions de DER, données détaillées de consommation, dates de fin de vie des installations, et préférences du public. 
2. Les planificateurs devraient travailler avec leur régulateur et avec leurs confrères des autres organismes de planification pour définir des méthodologies normalisées et des modèles pour la collecte et le partage des informations de planification.
3. Les planificateurs devraient travailler à la coordination des planifications de transport et de distributions à différents horizons temporels.
4. Les responsables des TSO et des DSO doivent trouver des moyens efficaces de traiter ensemble les problèmes de planification de réseau qui impactent les deux entités. Ceci implique la mise en place d'un forum pour les discussions de planification, ou une recherche plus active d'informations d'entrée pour les plans de leur entité.  
5. Les régulateurs devraient examiner si des ressources suffisantes sont allouées par les TSO et les DSO à la coordination des planifications, tout spécialement dans les environnements dérégulés où il subsiste peu de compagnies d'électricité verticalement intégrées.
6. Les régulateurs doivent examiner leurs politiques pour voir s'il existe une barrière à la mise en place de plans optimaux de développement des réseaux de transport et de distribution.
7. Les régulateurs devraient imposer des codes de réseau à tous les propriétaires d'installation et à tous les participants du marché, dont les DER, de façon à permettre aux planificateurs d'utiliser ces ressources pour leurs plans.

Suggestions de futures activités CIGRE

Le GT C1.40 a identifié des sujets qui devraient être approfondis par CIGRE, parmi lesquels :

1. Définir des packages de données et des formats normalisés pour échanger des informations de planification entre compagnies de transport et de distribution. Ceci aiderait les régulateurs à mettre en place des modèles dans chaque entité, et pourrait éventuellement rendre plus faciles les partages de données entre entités. 
2. Organiser un suivi avec, entre autres, ceux des participants à l'enquête qui ont exprimé leur intérêt à participer à une étude de cas portant sur la coordination des planifications transport et distribution. Ceci pourrait prendre la forme d'études de cas conduites par CIGRE qui analyseraient comment des TSO et des DSO ont coordonné la planification de leur réseau dans le contexte de changements des technologies de production, des implantations des productions, et d'autres développements du marché. 
3. Analyser comment les politiques de régulation, telles que l'allocation des dépenses, impactent les planifications des réseaux de transport et de distribution, tout particulièrement dans la situation de prépondérance croissante des DER.

Conclusion

Cet article est une synthèse des points de vue des experts du Groupe de Travail et de leurs interprétations des réponses de l'enquête et des études de cas.

Le GT C1.40 a constaté, au vu des réponses à l'enquête et des études de cas, qu'un intérêt mutuel était un préalable à la mise en œuvre d'une coordination des planifications transport et distribution. Les résultats de l'enquête ont aussi montré que l'échange des informations de planification sensibles n'était pas pratiqué du fait de barrières entre TSO et DSO, et que de nombreux coûts et bénéfices peuvent venir de la coordination des planifications, mais que l'allocation de ces coûts et bénéfices peut ne pas toujours être équitable.

Les résultats de l'enquête comme ceux des études de cas montrent que les compagnies précédemment verticalement intégrées sont plus aptes à coordonner les planifications transport et distribution. Les études de cas sont une preuve empirique du fait qu'une compagnie verticalement intégrée peut rapidement mettre en place une équipe pour coordonner les planifications transport et distribution.

Le GT recommande que CIGRE envisage de mettre en place une étude sur la coordination des planifications TSO et DSO, à l'interface transport- distribution, pour évaluer l'intérêt de consacrer plus de ressources à la coordination. Il est aussi suggéré que des codes de réseau soient imposés à tous les opérateurs d'installations, et aux acteurs du marché, dont les DER. Les planificateurs de transport et de distribution doivent pouvoir compter sur les DER de la même façon qu'ils peuvent compter sur les productions centralisées de grande taille, et les régulateurs devraient examiner de façon critique la teneur des licences des compagnies, pour introduire des exigences d'information, et de qualité d'information, pour qu'elles deviennent imposables.

On peut conclure que la coordination des planifications est un élément clé de tous les processus de planification, parce qu'elle est un préalable à la production de décisions de planification optimales. En l'absence de coordination entre les planifications transport et distribution, les décisions prises conduiront à des résultats sous-optimaux, qui induiront des coûts plus élevés, une fiabilité plus basse, ou les deux.