Optimisation de la production et de la structure d'énergie électrique par les colonies de fourmis

1.2. Les composantes d'un réseau électrique

Le processus d'alimentation en énergie est une installation complexe assumant un objectif fonctionnel de haut niveau (production, transport et distribution). Pour assurer ces objectifs fonctionnels de haut niveau, le processus fait appel à un ensemble de systèmes interconnectés. Chaque système assure une ou plusieurs fonctions bien définies.

Le réseau est décomposé en sous-systèmes. Les sous-systèmes sont décomposés en composants bien déterminés. En règle générale et en pratique ce sont sur ces composants que l'on effectuera de la maintenance et non sur le système. Chaque composant peut être ensuite décomposé en pièce élémentaire qui en général est l'élément qui fera l'objet d'un échange standard [1].

Pour satisfaire les besoins décrits précédemment, la chaîne énergétique doit avoir une description (modèle) qui représente précisément son fonctionnement, ses associations, ses priorités, etc.

G

G

G

G

C1

C2

C1

C2

Cn

2

5

4

3

1

HTB

HTA

BTA

TR

TR

Production

Transport

Distribution

Fig. (1-2). Réseau électrique structure parallèle- série

1.2.1. L'industrie de la production d'énergie électrique

A notre époque et sans électricité, la vie quotidienne serait difficilement envisageable. Il est donc nécessaire de savoir la produire de manière efficace et continue. La production doit en tout instant être capable de satisfaire la demande (consommation+ pertes). Elle doit donc prévoir des moyens de production pour couvrir l'extrême pointe de la demande, même si cette dernière n'existe que quelques minutes par an.

La centrale de production est la composante élémentaire de l'organisation des moyens de production d'électricité. Une centrale peut regrouper sur un même site plusieurs unités de production, souvent de même technologie et de même puissance. Elle est formée d'un ensemble d'éléments en interaction entre eux c'est les groupes (alternateurs) et les éléments de commandes [2].

Ce sous-système est destinée à produise de l'électricité par l'intermédiaire des alternateurs à une tension comprise entre 5000 et 24 000 V: Cette tension insuffisante pour assurer un transport économique, est élevée à une valeur comprise entre 63 et 400 Kv dans des transformateurs situés dans un poste de départ placé au voisinage immédiat de l'usine.

Pour répondre à la consommation croissante d'électricité, il a fallu inventer et construire des centrales capables de produire de l'électricité en grande quantité. Les trois principaux modes de production sont les centrales nucléaires, les centrales à combustibles fossiles et les centrales hydroélectriques. Les centres de production sont répartis relativement uniformément dans l'ensemble du réseau interconnecté, évidemment dépendant de source froide pour les productions thermiques et de localisation adéquate pour les sources hydrauliques et plus récemment éoliennes ou solaires, marémotrice, géothermale,......

La turbine et l'alternateur sont les deux pièces maîtresses de ces générateurs d'électricité. Dans le cas des usines thermiques, la turbine est entraînée par la vapeur produite dans les chaudières où l'on brûle les combustibles. Alors que dans le cas des usines hydroélectriques, la turbine est animée par la force de l'eau. La turbine est couplée à un alternateur, un grand aimant cerclé d'une bobine, qui va produire un courant alternatif en tournant. Une fois le courant produit, il doit être amené jusque chez le consommateur.

Les moyens mis en oeuvre sont diversifiés, et dépendent de plusieurs facteurs :

§ Les technologies disponibles et sa fiabilité;

§ La production nécessaire;

§ Le rendement possible;

§ Le coût des éventuelles matières premières.

Les unités de production présentent différents degrés de fiabilité et d'incertitude. Ce degré de fiabilité peut être interprété comme le degré de précision dans la prévision de la capacité de production d'une centrale. Les erreurs de prévision de capacité peuvent venir du manque de prévision sur la force motrice (par exemple, courant d'eau ou vitesse du vent). L'exemple le plus typique est ici la production éolienne, dont le niveau de production dépend de la vitesse du vent. Cette vitesse est un phénomène climatique qui dépend de plusieurs variables, et qui est très difficile à prévoir avec exactitude. Les erreurs de prévision peuvent venir aussi de la défaillance forcée d'une unité de production ou d'autres facteurs qui l'empêchent d'atteindre leur niveau normal de production. Le cas le plus extrême est quand l'unité n'arrive pas à démarrer comme prévu, ou qu'elle doit être arrêtée complètement pour des problèmes techniques [1,2,3].