Micro-réseauxÉnergie

Micro-réseau

Solaire PV + éolien + batterie + raccordement au réseau alimentant une charge comme système unique sous un contrôleur de gestion d’énergie — composé sur un bus CC et exécuté sur une journée : répartition, autosuffisance, écrêtage de pointe, dimensionnement et stabilité en îlotage.

DjiniousLabModélisation et simulation

Un graphique de répartition empilé sur une journée — PV, éolien, batterie et réseau se combinant pour répondre exactement à la demande de charge

autosuffisance: 91.6%autosuffisance
résidu d’équilibre de puissance (kW): 4,4e-16résidu d’équilibre de puissance (kW)
pointe du soir écrêtée: 48.6%pointe du soir écrêtée
creux de fréquence en îlotage par statisme (1,2 s): 0,3 Hzcreux de fréquence en îlotage par statisme (1,2 s)
notebooks de conception: 10notebooks de conception
composition .djl: 1composition .djl

Des systèmes énergétiques entiers, composés et exécutés.

Un micro-réseau n’est pas un composant unique — c’est un système : solaire, éolien, une batterie, un raccordement au réseau et une charge, tous décidés ensemble, minute par minute, par un contrôleur de gestion d’énergie. C’est le programme qui les compose. Il modélise chaque source, les câble sur un bus partagé, exécute la répartition sur une journée, et répond à ce qu’un installateur demande réellement — quelle autosuffisance, quelle pointe écrêtée, quoi dimensionner, et si le système reste stable en cas d’îlotage.

Cinq sous-systèmes, un seul système.

Le micro-réseau est la démonstration la plus claire de la conception d’un système complet à partir de ses composants. Chaque sous-système porte sa propre physique — un panneau PV à diode unique avec son point de puissance maximale, une courbe de puissance d’éolienne, une batterie à circuit équivalent, un profil de charge, un raccordement au réseau — et ils sont câblés sur un même bus CC partagé et résolus ensemble comme un seul réseau électrique acausal. Au-dessus de ce bus se trouve la stratégie de gestion d’énergie qui décide, chaque minute, d’où vient et où va chaque kilowatt : le PV vers la charge en priorité, le surplus vers la batterie, puis le réseau, puis l’écrêtage ; le déficit depuis la batterie, puis l’importation.

Courbes I-V et P-V à diode unique d’un panneau solaire PV, la courbe de puissance culminant au point de puissance maximale — Un sous-système, modélisé correctement : les courbes I-V et P-V du panneau solaire issues d’un modèle à diode unique, avec le point de puissance maximale que le tracker poursuit. Chaque source du micro-réseau porte ce type de physique — pas un simple bloc constant — ce qui rend réels les chiffres du système composé.

Une répartition empilée sur 24 heures : PV, éolien, décharge de batterie et importation réseau s’empilant pour répondre exactement à la charge — La répartition sur une journée : le PV (orange) porte la charge de midi, la batterie (violet) couvre la nuit et la pointe du soir, l’éolien (vert) et une petite importation réseau (rouge) comblent les écarts — et la somme empilée correspond à la charge à chaque instant, avec l’équilibre de puissance maintenu à 4 × 10⁻¹⁶ kW. La stratégie de gestion d’énergie en une seule image.

La courbe de charge nette en « canard » — charge moins renouvelables — avec un creux profond en milieu de journée et une remontée abrupte le soir à mesure que la pénétration PV augmente — La courbe en « canard » : soustrayez le solaire de la charge et le creux de midi s’approfondit tandis que la remontée du soir s’accentue à mesure que le PV se développe. C’est le défi central d’un réseau à forte part renouvelable — surproduction à midi, ruée au crépuscule — et c’est exactement ce que la batterie est là pour absorber.

De la moitié hors réseau à presque hors réseau.

Une batterie transforme un système solaire d’un appoint diurne en une alimentation continue. L’ajout de stockage fait passer l’autosuffisance de 50 % à 92 % — le logement ne puise dans le réseau que les matins les plus ternes — et cela réduit de près de moitié la pointe d’importation du soir, en absorbant le surplus de midi et en le restituant après le coucher du soleil. L’étude de dimensionnement montre où cette valeur sature : les premiers kilowattheures de stockage apportent le plus grand gain, et il existe un coude net au-delà duquel plus de batterie ne change presque plus rien.

Importation réseau sur une journée avec et sans batterie — la batterie aplatissant la pointe d’importation du soir — Écrêtage de pointe : sans stockage, la remontée du soir frappe fort le réseau ; avec, la batterie se décharge dans la pointe et réduit l’importation de près de moitié. Le même actif qui accroît l’autosuffisance réduit aussi la facture de puissance de pointe.

Une carte de chaleur de l’autosuffisance en fonction de la taille du PV et de la batterie, avec un coude net de rendement décroissant — Dimensionner le système : autosuffisance en fonction de la taille du PV et de la batterie. La montée vive montre où chaque panneau ou kilowattheure ajouté est rentable ; l’aplatissement en haut à droite est le coude où davantage de matériel cesse de se rentabiliser — le graphique qui transforme « plus gros, c’est mieux » en un chiffre.

Tenir le réseau debout tout seul.

Coupez le raccordement au réseau public et le micro-réseau doit fixer sa propre fréquence. Avec la régulation par statisme, chaque source contribue proportionnellement à sa puissance nominale sans aucune communication entre elles : un échelon de charge soudain fait chuter la fréquence, les sources la rattrapent exactement en proportion de leurs pentes de statisme, et la fréquence se stabilise sur un écart faible et borné en moins d’une seconde. C’est le mécanisme de régulation primaire qui maintient debout un système en îlotage — modélisé ici, pentes de statisme comprises.

Chaque chiffre est un chiffre que vous pouvez réexécuter.

Le notebook de validation redérive chaque exigence à partir de la même répartition que celle exécutée par le programme ; la composition .djl est confirmée en résolution via le moteur du canevas.

Résultat

Autosuffisance (avec stockage) : 91,6 %
Résidu d’équilibre de puissance : 4,4e-16 kW
Gain d’autosuffisance grâce au stockage : 50,5 → 91,6 %
Réduction de l’importation en pointe du soir : 48,6 %
Exigences vérifiées : 5/5

Exigence

Autosuffisance (avec stockage) : R-01
Résidu d’équilibre de puissance : à chaque pas
Gain d’autosuffisance grâce au stockage : R-03
Réduction de l’importation en pointe du soir : R-04
Exigences vérifiées : RÉUSSI

Répartition quasi statique, de niveau conception.

La répartition est un équilibre de puissance quasi statique, pas une simulation de réseau en régime transitoire électromagnétique ; la gestion d’énergie est une stratégie transparente à base de règles, pas une répartition optimale/MPC ; le notebook de stabilité en îlotage utilise un statisme primaire moyenné (la restauration secondaire de fréquence est notée comme travail futur) ; les profils journaliers sont synthétiques et l’économie indicative. C’est exactement la fidélité dont la conception et le dimensionnement d’un micro-réseau ont besoin en premier — choisir les tailles de PV, d’éolien et de batterie, concevoir la répartition, quantifier l’autosuffisance et l’écrêtage de pointe, et vérifier la stabilité en îlotage — sur vos propres données de charge et de ressource, avant une étude détaillée en régime transitoire électromagnétique ou de répartition optimale. Et le .djl sur bus CC montre le même système composé sur un canevas.