Technologie d’intégration réseau sophistiquée : Performances électriques exceptionnelles afin de répondre aux exigences des réseaux électriques à travers le monde

Intégration au réseau optimale

Les capacités d’intégration au réseau des éoliennes ENERCON sont parmi les meilleures de l’industrie. ENERCON peut vous assister dans vos projets sur des raccordements aux réseaux électriques les plus complexes et propose au besoin des solutions afin de répondre aux exigences techniques rencontrées tout au long de votre projet.

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Intégration au réseau optimale

Les capacités d’intégration au réseau des éoliennes ENERCON sont parmi les meilleures de l’industrie. ENERCON peut vous assister dans vos projets sur des raccordements aux réseaux électriques les plus complexes et propose au besoin des solutions afin de répondre aux exigences techniques rencontrées tout au long de votre projet.

Technologie des éoliennes

Toutes les éoliennes ENERCON sont conçues en s’appuyant sur un concept électrique identique et éprouvé. Les pales de l’éolienne entraînent directement le rotor du générateur. L’utilisation d’un multiplicateur est donc évitée, éliminant ainsi les pertes attribuables à tout bris  et au maintien de cet équipement. La taille et le grand nombre de pôles du générateur permettent de réduire la vitesse de rotation du rotor requise à pleine puissance et permet aussi l’opération à faible vitesse de vent. Le système d’excitation électrique du générateur n’utilise aucun aimant permanent, l’intégralité de la puissance produite par le générateur est ainsi injectée de manière contrôlée au réseau à travers un convertisseur de puissance. La technologie de convertisseur de puissance développée par ENERCON est une solution technique modulaire utilisée dans toutes les éoliennes ENERCON. Le nombre d’onduleurs présents dans les éoliennes sera ajusté selon la puissance active nominale de l’éolienne et selon la puissance réactive nécessaire pour le projet. Grâce à cette solution technologique, le générateur annulaire est, d’un point vu électrique, découplé du réseau. La performance électrique de l’éolienne est ainsi définie et contrôlée par le système de commande FACTS (Flexible AC Transmission System - système de transmission flexible en courant alternatif), régissant l’opération du convertisseur de puissance.

En résumé, les innovations technologiques à la base de la conception de toutes les éoliennes ENERCON assurent une grande robustesse mécanique lors de l’opération ainsi qu’une performance électrique exceptionnelle. 

Aperçu des avantages

  • Contribue au maintien de la tension et de la fréquence dans le réseau
  • Compatibilité optimale au réseau grâce au système de contrôle approprié et mode de fonctionnement conforme aux normes IEC et aux directives de la Fédération allemande de l'énergie éolienne (FGW)
  • Le concept de contrôle et de régulation du système d’injection au réseau ENERCON permet une injection sans pics de production
  • Les propriétés FACTS permettent des services systèmes comparables ou supérieurs à ceux des centrales électriques traditionnelles
  • À travers le monde, ENERCON est le premier fabricant ayant obtenu des certificats réseau correspondants qui attestent ces caractéristique de centrale électrique

Principales caractéristiques électriques d’une éolienne ENERCON

  • Plage de réglage de la puissance réactive

    Les réseaux de transmission et de distribution ont besoin d’une puissance réactive pour le maintien en stabilité de la tension et la compensation des éléments d’exploitation. Grâce au concept de convertisseur intégral, les éoliennes ENERCON sont capables de mettre à disposition du réseau une puissance réactive de manière flexible et dynamique. Suivant la spécificité du projet, on pourra disposer de l’option Q+ et de l’option STATCOM. Les deux options peuvent être intégrées dans l’éolienne en question si bien qu’il sera possible d’éviter un embarras esthétique du parc éolien à cause par exemple des STATCOM externes, batteries de condensateurs ou bobines d’inductance. L’option Q+ élargit la plage de réglage de la puissance réactive d’une éolienne ENERCON, soit la puissance réactive disponible au maximum. Grâce à l’option STATCOM, une éolienne ENERCON est capable de mettre à disposition la puissance réactive maximale indépendamment de la puissance active. La pleine puissance réactive est donc disponible même lorsque l’éolienne est à l’arrêt.

  • Régulation puissance-fréquence

    Tout réseau de distribution d’énergie doit connaître à tout moment, un parfait équilibre entre la production et la consommation. Lorsque ce n’est pas le cas, la fréquence va s’écarter de sa valeur nominale. En présence d’une sur-fréquence momentanée dans le réseau par suite de perturbation, les éoliennes ENERCON ont le don d’abaisser leur puissance injectée selon le paramétrage spécifique lié au projet. De plus, une capacité de réserve peut être stockée en fonctionnement normal ce qui permettra en cas de sous-fréquence, de l’injecter dans le réseau. En présence d’une sous-fréquence, l’option « Inertia Emulation » permet désormais d’augmenter la puissance active à défaut de capacité de réserve.

  • Inertia Emulation

    Les éoliennes ENERCON dotées de l’option « Inertia Emulation » sont capables d’accroître la puissance active fournie au réseau en cas de chute de fréquence. Dans cette situation, la puissance momentanément injectée dans le réseau est supérieure à celle générée par le vent. Pour cela, il n’est pas nécessaire de disposer d’une capacité de réserve.

  • Fault Ride Through (capacité de maintien de l'alimentation en creux de tension par défaut)

    Dans l’hypothèse de sous-tensions ou surtensions causées par une défaillance, les éoliennes ENERCON ont la faculté de rester connectées au réseau pendant 5 s.  Par ailleurs, l’option « Fault Ride Through » (FRT) offre l’opportunité pour la durée de la défaillance, d’injecter un courant d’intensité réglable visant à une stabilisation dynamique du réseau.

Système ENERCON SCADA

Le système de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) mis au point par ENERCON comprend tous les composants requis pour assurer la collecte des données, la télésurveillance ainsi que le contrôle des parcs éoliens ENERCON. La flexibilité offerte par le système SCADA ENERCON permet de satisfaire aux exigences les plus difficiles des opérateurs de réseaux électriques et de parcs éoliens. La flexibilité apportée par le système SCADA ENERCON et les grandes capacités techniques des parcs éoliens ENERCON peuvent permettre de créer des sources de gains supplémentaires pour vos projets.   

Serveur ENERCON SCADA 

Le serveur ENERCON SCADA forme l’unité centrale du système ENERCON SCADA. Celui-ci est relié à chacune des éoliennes via un réseau à fibre optique. Il s’acquitte d’une multitude de tâches relatives à la communication, à l’enregistrement de données et au contrôle du parc éolien. Plusieurs interfaces de communication sont disponibles, basées notamment sur les standards OPC et IEC, pour faciliter la communication avec le serveur ENERCON SCADA à partir de systèmes externes.

ENERCON SCADA Remote

La solution logicielle ENERCON SCADA Remote offre au client l’opportunité d’établir une liaison directe avec le serveur ENERCON SCADA du parc éolien. Il est possible par ce système de visualiser la performance du parc éolien en temps réel et de recueillir les données historiques.

Interfaces de communication avec le système SCADA 

ENERCON présente en option différentes interfaces de communication pour l’échange de données avec le système SCADA d’un parc éolien. L’interface données de processus (PID) du système ENERCON SCADA à base logicielle est capable de fournir des données soit via le protocole OPC XML-DA (SCADA PDI-OPC), soit IEC60870-5-104 (SCADA PDI-61400). L’interface de terminal distant (RTU-I) à base matérielle supporte les bus de terrain TCP et IEC60870-5-104 à base Ethernet ainsi que les bus de terrain sériels tels que les passerelles RTU et DNP3.

Régulation du parc éolien au point de liaison au réseau

ENERCON offre différents contrôleurs de parc pouvant être utilisés au besoin pour répondre aux exigences de contrôle de puissance active et réactive au point de raccordement du parc éolien. Au besoin, un contrôleur de parc pourra employer les grandes capacités dynamiques de puissance réactive des éoliennes ENERCON pour effectuer un contrôle rapide de la tension au point de raccordement au réseau. Différentes interfaces de communication sont disponibles pour assurer la communication aux systèmes externes de contrôle des opérateurs réseau ou du parc. Cela permet ainsi une intégration optimale des parcs éoliens ENERCON dans les réseaux existants.

ENERCON SCADA Meteo

Le système ENERCON SCADA METEO est disponible pour intégrer à même le serveur ENERCON SCADA des informations météorologiques provenant de sources externes, par exemple d’un mât de mesure.

Modèles de simulation

Les clients, consultants et gestionnaires de réseau demandent fréquemment à réaliser des simulations électriques à différents stades d’avancement du projet. À cet effet, il est courant que le développeur du projet soit obligé de fournir un modèle représentant fidèlement la performance électrique attendue du parc éolien. ENERCON vous assure une assistance complète dans l’obtention des informations et modèles nécessaires pour vos besoins en simulation à travers la durée de vie du projet.

Publications

Le relevé suivant offre un aperçu des dernières publications d´ENERCON consacrées au thème de l´intégration des éoliennes aux réseaux électriques.

[1]

P. Godin, M. Fischer (ENERCON Canada, Canada), H. Röttgers, A. Mendonca, S. Engelken: “Wind Power Plant Level Testing of Inertial Response with Optimized Recovery Behavior", Proc. 16th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Berlin, October 2017 - Demander une copie

[2]   

D. McMullin, B. Lenz, D. Gamboa, E. Quitmann, J. Anderlohr, T. Nielsen: “Integrating Energy Storage Solutions into Wind Power Plants: the Faroe Islands Case Study”, Proc. 16th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Berlin, October 2017 - Demander une copie

[3]

R. Ogiewa, M. Fischer, S. Nikolai, I. Mackensen: “The Underestimated Relevance of Wind Turbine Fault Ride Through – Review of International Requirements, Current Performances and Future Capabilities”, Proc. 16th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Berlin, October 2017 - Demander une copie

[4]   

M. Lippert, T. Nielsen, B. Lenz, E. Quitmann: “Managing Massive Wind Integration in Electricity Grids with Lithium-Ion Energy Storage”, Power-Gen Europe, Cologne, June 2017 - Demander une copie

[5]   

S. Engelken, A. Mendonca, M. Fischer: “Inertial Response with Improved Variable Recovery Behaviour Provided by Type 4 Wind Turbines”, IET Renewable Power Generation, Volume 11, Issue 3, 22 February 2017, p. 195 - 201 - Demander une copie

[6]   

A. S. Trevisan, Â. Mendonça, S. Nikolai, S. Adloff, A. El-Deib, M. Fischer: “Process and Tools for Optimizing Wind Power Projects Connected to Weak Grids”, Proc. 15th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Vienna, November 2016 - Demander une copie

[7]

S. Engelken, C. Strafiel, E. Quitmann: “Frequency Measurement for Inverter-based Frequency Control“, Proc. 15th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Vienna, November 2016 - Demander une copie

[8]   

H. Kuehn, E. Quitmann: “Der „alte“ Kurzschluss im „neuen“ Drehstromnetz”, 9. ETG-FNN-Tutorial Schutz- und Leittechnik, Berlin, February 2016 - Demander une copie

[9]   

H. Emanuel, M. Schellschmidt, I. Mackensen, S. Adloff: "Asymmetrical Current Injection - Testing and Certification for New German Requirements",15th Wind Integration Workshop, November 2016 - Demander une copie

[10]

V. Diedrichs, A. Beekmann, E. Quitmann, S. Nikolai: "Wind Power Plants for Weak Grids based on Type IV Wind Energy Converters", Proc. 13th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Berlin, November 2014 - Demander une copie

[11]

E. Wieben, S. Nikolai, A. Beekmann: "Advanced Open Loop Control Strategies for Voltage Control in Medium Voltage Systems with a High Penetration of Wind Power Generation", Proc. 13th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Berlin, November 2014 - Demander une copie

[12]

K. Pierros, N.Taveira, E. Erdmann, T. Christ, R. Schiwek, F. Schaber : "Controllability of Wind Power Plants - Capabilities regarding Voltage Control and Data Exchange", Proc. CIRED 2014, Rome, 2014 - Demander une copie

[13]

E. Quitmann, E. Erdmann: "Zukunftsorientierte Gestaltung von technischen Netzanschlussbedingungen - Von inhärenten Eigenschaften zu expliziten Anforderungen", German VDE-ETG magazine Dialog, published June 2014 - Demander une copie

[14]

E. Quitmann, E. Erdmann: "The Power System Will Need More! - How Grid Codes Should Look Ahead", Proc. 12th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, London, November 2013 -  Demander une copie

[15]

V. Diedrichs, A. Beekmann, K. Busker, S. Nikolai, H. Lorenzen: "Loss of Stability Margin Assessment during Wind Power Plant Operation in High Impedance Grids", Proc. 12th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, London, November 2013 - Demander une copie

[16]

D. McMullin, K. Pierros: "Voltage Control with Wind Power Plants - Current Practice with Type IV WTGs in the UK and Ireland", Proc. 12th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, November 2013 - Demander une copie

[17]

M. Fischer: "Asymmetrical Current Injection (ACI) by Wind Energy Converters During Normal Operation and Unbalanced Faults", 2013 IEEE PES GM, Vancouver, July 2013 - Demander une copie

[18]

V. Diedrichs, A. Beekmann, K. Busker, S. Nikolai, F. Kentler: "Operation of Wind Power Plants in High Impedance Grids", Proc. 11th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Lisbon, November 2012 - Demander une copie

[19]

V. Diedrichs, H. Lorenzen, I. Mackensen, S. Gertjegerdes: "Asymmetrical Current Injection addressed by ENTSO-E Draft Network Code", Proc. 11th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Lisbon, November 2012 - Demander une copie

[20]

C.-E. Langlois, M. Asmine, M. Fischer, S. Adloff: "On-site Under Voltage Ride Through Performance Tests - Assessment of ENERCON Wind Energy Converters based on Hydro-Québec TransÉnergie Requirements", Proc. 2012 IEEE PES GM, San Diego, 2012 - Demander une copie

[21]

V. Diedrichs, A. Beekmann, K. Busker, S. Nikolai, S. Adloff: "Control of Wind Power Plants Utilizing Voltage Source Converter in High Impedance Grids", Proc. 2012 IEEE PES GM, San Diego, 2012 - Demander une copie

[22]

M. Fischer, Â. Mendonça: "Representation Of Variable Speed Full Conversion Wind Energy Converters For Steady State Short-Circuit Calculations", Proc. 2012 IEEE PES T&D, Orlando, May 2012 - Demander une copie

[23]

V. Diedrichs, A. Beekmann, M. Kruse: "Reactive Power Capabilities and Voltage Control with Wind Turbines", Chapter 43 in "Wind Power in Power Systems", Wiley, 2012 - Demander une copie

[24]

M. Schellschmidt, S. Adloff, M. Fischer: "Performance Validation and Certification for Grid Codes", Chapter 12 in "Wind Power in Power Systems", Wiley, 2012 - Demander une copie

[25]

I. Jaskulski, J.-N. Paquin, J. Cassoli, M. Fecteau, C. Murray: "A Study of Collector System Grounding Design with Type-4 Wind Turbines at the Le Plateau Wind Power Plant in Canada", Proc. 10th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Aarhus, November 2011 - Demander une copie

[26]

V. Diedrichs, A. Beekmann, S. Adloff: "Loss of (Angle) Stabilty of Wind Power Plants - The Underestimated Phenomenon in Case of Very Low Short Circuit Ratio",Proc. 10th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Aarhus, November 2011 - Demander une copie

[27]

M. Fischer, Â. Mendonça: "Representation Of Variable Speed Full Conversion Wind Energy Converters For Steady State Short-Circuit Calculations", Proc. 2011 IEEE PES GM, Detroit, 2011 - Demander une copie

[28]

E. Quitmann, M. Fischer, M. Schellschmidt: "Actual Development In The FACTS Capabilities Of Wind Energy Converters According To Latest Fault Ride Through Requirements For Distribution Systems In Germany", Proc. CIRED 21st International Conference on Electricity Distribution, Frankfurt, 2011 - Demander une copie

[29]

M. Fischer, S. Wachtel, M. Schellschmidt: "Fault Ride Through performance of Wind Energy Converters with FACTS capabilities in response to up-to-date German grid connection requirements", Proc. 2011 IEEE Power Systems Conference & Exhibition, Phoenix, 2011 - Demander une copie

[30]

M. Fecteau, C.-E. Langlois, J. Marques, I. Jaskulski, A. Mendonca: "Assessment of ENERCON WEC Grid Performance based on Hydro-Québec System Requirements: a cooperation between ENERCON and Hydro-Québec", Proc. 9th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Farms, Québec City, October 2010 - Demander une copie

[31]

Beekmann, S. Wachtel, V. Diedrichs: "Evaluation of Wind Energy Converter Behaviour during Network Faults - Limitations of Low Voltage Ride Through (LVRT) Tests and Interpretation of the Test Results", Proc. 9th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Farms, Québec City, October 2010 - Demander une copie

[32]

M. Fischer, M. Schellschmidt, S. Adloff: "Various options for optimized integration of wind energy converters with FACTS Capabilities into power systems", Proc. 9th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Farms, Québec City, October 2010 - Demander une copie

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