L'avenir de la gestion de la capacité d'interconnexion transfrontalière en Europe

The future of cross-border capacity management in Europe

• Auteur / Autrice : Emily Little
• Direction : Pascal Da Costa, Yannick Perez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingéniérie des systèmes complexes
• Date : Soutenance le 25/11/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire génie industriel (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Marija Jankovic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Clastres, Carine Staropoli, Pierre Henneaux, Hung-po Chao
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Clastres, Carine Staropoli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économies d'énergie

Électricité -- Transport

Mots clés libres

Flow-Based

Réseau

Marché

Interconnections

Electricité

Flow-based

Grid

Market

Interconnections

Electricity

Résumé

L'ouverture du marché européen de l'électricité a renforcé l'enjeu des échanges transfrontaliers. Les méthodes de calcul et allocation de la capacité du réseau sont au coeur de cette question. La méthode flow-based se rapproche de la réalité physique du réseau en intégrant les dépendances de flux entre différentes zones, et offre, à niveau de risque donné, une capacité supérieure à la méthode Net Transfer Capacity utilisée auparavant. Le contexte de la transition énergétique met en lumière de nouveaux problèmes ; par exemple, l'erreur de prévision croissante entre les transactions à long terme, le marché à court terme et la répartition en temps réel. De plus, un modèle de production, plus éloigné des centres de charge et un peu plus largement distribué que les centrales conventionnelles, menace de pousser le réseau existant à ses limites. Si l'investissement dans le réseau est bien sûr un élément important de la solution, il deviendra également encore plus nécessaire d'utiliser le réseau existant aussi efficacement que possible.Les principales contributions de cette thèse sont de trois types. Tout d'abord, elle montre que l'intérêt économique des flexibilités du réseau croit avec la pénétration des énergies renouvelables intermittentes. Ensuite, elle propose une description minutieuse et actualisée de la méthodologie flow-based opérationelle. Les travaux se distinguent de la littérature existante en donnant une vision plus complète et plus précise des aspects théoriques et opérationnels de cette méthodologie. Enfin, une évolution du flow-based est proposée qui permet de mieux intégrer les flexibilités du réseau dans l'algorithme opérationnel de couplage des marchés.

The liberalization of the European electricity market reinforced the need for efficient, market-driven cross-border congestion management. The methods to calculate and allocate the capacity of transmission networks are at the heart of this discussion. The flow-based method integrates the flow dependencies between market zones to more accurately model the physical constraints of the grid, providing a higher cross-border capacity available to the market without increasing the risk, compared to the Net Transfer Capacity method. The context of the energy transition brings into light new issues; for one, the increasing forecast error between the long term transactions, the day ahead market and the real time dispatch. Additionally, a pattern of generation farther from load centers and more widely distributed than conventional plants threatens to push the existing network to its limits. While network investment is of course a large piece of the solution, it will also become more important to utilize the existing network as efficiently as possible.The main assets of this thesis are three-fold. First, the increasing value of transmission-level grid flexibility is shown in a system with high levels of variable renewable energy sources. Second, with the ultimate aim of presenting an updated form of the European capacity calculation, the existing flow-based method is presented in detail. This goes beyond the work in the existing literature to provide a comprehensive look at the theoretical and operational aspects in extended detail. Thirdly, an updated version of the existing capacity calculation is proposed, allowing for improved integration of grid flexibility options and considering the operational complexities and existing market clearing algorithm.