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Compteurs intelligents, gradation stupide? – Blog de l’Institut de l’énergie

Des limites de charge intelligentes pourraient aider à garder les lumières allumées pendant la saison des incendies en Californie.

Le message d’aujourd’hui a été co-écrit avec Duncan Callaway.

La saison des incendies de Californie 2020 a commencé un début brillant. L’anneau de feu qui brûle autour de la baie est désormais largement contenu grâce aux efforts surhumains de nos pompiers. Mais nous ne sommes pas de la forêt. Ce n’est même pas proche.

Bien que les méga-incendies actuels aient été allumés par la foudre, les incendies les plus dévastateurs de ces dernières années ont été causés par des lignes électriques ou d’autres équipements électriques.

Une façon d’atténuer ce type de risque d’incendie? Coupez l’alimentation lorsque les drapeaux rouges sont levés. Au moment où nous écrivons ce blog, les drapeaux ont été levés.

Le plus grand service public de Californie met maintenant en garde contre les pannes de courant potentielles (PSPS) pour réduire la possibilité que les lignes électriques et autres équipements puissent provoquer de nouveaux incendies. En 2018, PG&E a été vivement critiqué pour ne pas avoir coupé les lignes électriques avant le feu de camp dévastateur. Depuis lors, les utilitaires demandent des événements PSPS beaucoup plus rapidement:

Ces événements du PSPS étaient controversés car les pannes de courant pouvaient imposer des coûts élevés aux foyers et aux entreprises. Les coûts d’indisponibilité de l’année dernière ont été estimés à 10 milliards de dollars. C’est un grand nombre! Mais avec le temps, ces coûts devraient diminuer au fur et à mesure que nous nous ajustons et nous ajustons.

Il y a eu beaucoup de discussions sur l’ajustement en investissant dans générateurs de rechange,, micro réseaux, stockage de la batterie. Mais qu’en est-il du réexamen des événements du PSPS eux-mêmes? Jusqu’à présent, les événements PSPS ont été mis en œuvre à l’aide d’un outil contondant: les interruptions planifiées.

Carte PSPS PG&E 2019. Zones bleues = interruptions planifiées
Vous savez qu’il est urgent que Cheeseboard Pizza tombe dans l’obscurité.

Cette approche «tout ou rien» laisse à désirer. L’année dernière, nous avons moussé des lattes et utilisé une sécheuse, tandis que les voisins à quelques pâtés de maisons se sont retrouvés sans électricité pendant des jours. Depuis que nous nous demandons s’il existe un meilleur moyen.

Les services publics d’autres régions du monde expérimentent de meilleures façons avec des interruptions fréquentes. Un exemple intrigant peut être trouvé en Afrique du Sud. Lorsqu’il n’y a pas assez de stock, cet utilitaire envoie des SMS informant les clients qu’il limitera la charge. Les compteurs intelligents sont utilisés pour détecter les ménages qui consomment en dessous de la limite prescrite. Les ménages éligibles restent connectés. Les inégalés sont exclus à distance (probablement avec une chance de revenir lorsqu’ils réduisent la demande).

Certains clients en Californie peuvent argumenter à la demande pour limiter la charge pendant des jours. Mais l’avertissement « Veuillez limiter votre charge » devrait être beaucoup plus souhaitable que cet avertissement sur votre téléphone:

Les limites de charge peuvent-elles aider la Californie à maintenir les charges les plus importantes associées aux événements PSPS? Cela dépend (1) de la disponibilité de l’alimentation électrique pendant l’événement PSPS et (2) de la capacité de l’infrastructure de comptage intelligent de Californie à répondre à la tâche. Pour aller au fond de ces problèmes, nous vous proposerons notre spitball. Et puis nous vous inviterons, brillants lecteurs de blog, à nous dire si nous sommes sur la mauvaise (ou la bonne) voie.

1. Y a-t-il une force de rationnement lors de l’événement PSPS?

Commençons par une illustration de bande dessinée de la configuration du réseau: les clients se connectent aux lignes de distribution qui se connectent aux sous-stations. De l’autre côté de ces sous-stations se trouvent des lignes électriques qui parcourent de longues distances pour fournir de l’énergie à partir de sources éloignées.

Dans les réseaux de distribution, il n’y a généralement qu’un seul chemin entre le client et sa sous-station. Si la ligne de distribution est déconnectée de l’alimentation électrique en raison du risque d’incendie, il n’y aura pas de rationnement. Tout le monde sur cette ligne est à 100% impuissant.

D’un autre côté, dans les systèmes de transmission, il existe généralement plusieurs chemins du point A au point B (c’est-à-dire que le système est « mis en réseau »). Si une ligne de transmission doit être arrêtée, mais qu’il existe un autre chemin d’écoulement, nous pouvons toujours maintenir les sous-stations sous tension, ainsi que les systèmes de distribution qu’elles desservent. Si cette voie alternative ne peut pas supporter toutes les forces dont les gens ont besoin, le rationnement pourrait aider à maintenir les lumières proverbiales.

Notre question est donc … les événements PSPS sont-ils parfois / souvent causés par la désactivation de la ligne de transmission?

Nous pensons que la transmission est définitivement en jeu, bien que nous ne sachions pas dans quelle mesure elle se trouve dans les parties maillées du réseau. En janvier, PG&E a écrit qu’environ 138 000 comptes en Californie du Nord pourraient être allumés s’ils avaient installé des sauvegardes dans leurs sous-stations. Cela signifie que PG&E a considéré que les systèmes de distribution desservant ces clients étaient sécurisés. De plus, PG&E a réservé environ 450 MW de production de secours temporaire pour alimenter ses clients pendant la saison des incendies 2020. Là encore, tout système de distribution alimenté par l’équipe MW ne doit pas présenter de risque si PG&E a l’intention de les approvisionner. Il doit s’agir de lignes de transport à risque qui mettent ces clients sur le territoire de PSPS.

2. À quel point les compteurs intelligents de Californie sont-ils intelligents?

Même s’il est possible d’utiliser des contraintes de charge pour maintenir les charges de base à la surface lors d’événements PSPS, cette idée ne vaut pas la peine d’être suivie si les coûts de mise en œuvre sont trop élevés. Cela nous amène donc à la question suivante. Pouvons-nous tirer parti des investissements que nous avons déjà réalisés dans les compteurs intelligents et les systèmes de notification client pour appliquer des contraintes de charge à un coût relativement faible?

Nous savons que les services publics californiens peuvent activer et désactiver à distance les compteurs intelligents. Nous savons également que les services publics peuvent avertir les clients lorsqu’une panne de courant est imminente. L’un de nous est tellement enthousiasmé par l’AMI qu’il a lu le manuel Landis et Gyr de notre compteur PG&E d’un bout à l’autre. Ce manuel suggère que notre compteur intelligent pourrait avoir une fonction «fusible souple». Cela permettrait à PG&E de programmer le compteur pour qu’il nous éteigne si notre demande dépasse le montant qui peut être ajusté à distance. Le compteur pourrait également renouveler périodiquement l’alimentation électrique pour savoir si nous avons éteint suffisamment de choses pour nous maintenir en dessous de la limite prescrite.

Le résultat? Avec un peu de développement logiciel, l’infrastructure AMI existante pourrait répondre à la tâche de limitation de charge d’urgence.

Qu’est-ce qu’on attend?

Les contraintes de charge ne sont pas l’approche la plus élégante pour allouer une puissance limitée. Par rapport à la tarification en temps réel, la limitation de charge est un instrument brutal. Mais cela pourrait offrir une amélioration relativement bon marché par rapport à l’interrupteur marche / arrêt que nous activons actuellement lorsque les événements PSPS sont appelés. La limitation de la charge pourrait compléter certains autres investissements déjà réalisés par les entreprises de services publics sous la bannière de l’adaptation au feu, tels que les micro-réseaux et la sectionalisation des réseaux. Cela pourrait également être utile lorsque la demande d’électricité excède l’offre pour d’autres raisons, du moins jusqu’à ce que nous progressions davantage dans l’inclusion d’une réponse à la demande.

Nous faisons partie d’une équipe de recherche plus large qui cherche à comprendre comment les investissements et les opérations des systèmes électriques devraient répondre au risque croissant d’incendies en Californie. Les contraintes de charge à cet égard ressemblent à des fruits potentiellement à portée de main. Si vous n’êtes pas d’accord, dites-nous pourquoi! Et si vous partagez notre enthousiasme naissant, faites-le nous savoir! Si cette idée a du potentiel, notre équipe est un jeu qui vous aidera à comprendre comment l’appliquer.

Suivez les blogs, recherches et événements de l’Institut de l’énergie sur Twitter @energyathaas.

Citation suggérée: Fowlie, Meredith. « Des jauges intelligentes, des pannes stupides? » Blog de l’Institut de l’énergie, UC Berkeley, 8 septembre 2020, https://energyathaas.wordpress.com/2020/09/08/smart-meters-dumb-blackouts/