La valeur de la flexibilité du point de vue des réseaux de distribution

10.02.2023
La transformation du système énergétique dans le sillage de la décarbonation génère de considérables besoins d’extension dans les réseaux de distribution. À titre d’alternative à l’extension classique, les gestionnaires de réseau de distribution peuvent aussi recourir à l’utilisation de la flexibilité. Pour décider d’avoir recours à la flexibilité, il faudrait tout d’abord déterminer sa valeur – ce qui est possible grâce à seulement quelques hypothèses.
Auteur externe
Carsten Schroeder
Responsable régulation stratégique au sein d'ewz
Disclaimer
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La stratégie énergétique prévoit d’une part le développement considérable de la production décentralisée et d’autre part des mesures pour décarboner, lesquelles entraîneront encore davantage d’électrification de la consommation. Ces deux éléments génèrent dans les réseaux de distribution des besoins d’extension potentiellement énormes. Il est possible de satisfaire ces besoins soit par le développement conventionnel des réseaux, soit par l’utilisation de flexibilité, avec pour objectif de réduire les pics de charge. Pour une première orientation, il est recommandé de déterminer tout d’abord la valeur de la flexibilité pour le réseau de distribution. En partant de cette valeur, on peut ensuite définir la marche à suivre et évaluer des mesures, telles que l’introduction de tarifs spéciaux pour les flexibilités. (Remarque: le terme «extension» est utilisé dans ce texte comme une notion générale comprenant les renforcements de réseau et les extensions de réseau.)

La méthodologie décrite dans cet article a été élaborée dans le cadre d’un groupe de travail de la commission Économie des réseaux de l’AES. L’auteur était responsable du groupe de travail et est membre de la commission Économie des réseaux.

La méthodologie présentée constitue une variante de solution possible; d’autres approches sont bien entendu envisageables.

ORARE, sûr et efficace

Les gestionnaires de réseau de distribution sont légalement tenus de construire et d’exploiter leurs réseaux de façon sûre et efficace. Jusqu’à présent, cette prescription a été remplie en concevant et en étendant le réseau pour un pic de charge ou d’injection tel qu’on pouvait l’attendre, et en incluant une réserve. À titre de complément à l’extension conventionnelle, l’influence de la charge (c.-à-d. la flexibilité) a été utilisée en plus depuis toujours. Cette utilisation de la flexibilité se fait par exemple à travers des incitations tarifaires (demand side response) ou via le pilotage des catégories de consommateurs au moyen de la télécommande centralisée (demand side management). L’évolution technologique permet aujourd’hui d’aborder les flexibilités de manière ciblée et relativement bon marché, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour leur utilisation. L’utilisation de flexibilité comme alternative à l’extension conventionnelle se retrouve donc encore plus au centre de l’attention qu’auparavant. Autre nouveauté depuis l’introduction du principe ORARE (Optimisation du Réseau avant Renforcement ou Extension, Art. 9b LApEl): les gestionnaires de réseau de distribution sont explicitement invités à examiner le recours à la flexibilité comme alternative à une possible extension. La décision d’utiliser ou non la flexibilité devrait donc être systématisée et doit, le cas échéant, pouvoir être justifiée vis-à-vis de l’autorité de régulation.

Modèle

L’idée du modèle développé consiste à déterminer les coûts de l’extension conventionnelle et à les utiliser ensuite comme référence pour l’utilisation de la flexibilité. Dans tous les cas où la flexibilité peut résoudre un problème à un coût moindre que l’extension conventionnelle, son utilisation est à privilégier. Pour unifier les comparaisons il faudrait donc toujours utiliser l’extension conventionnelle comme base de départ.

Voici un exemple à ce sujet: lors de l’utilisation de flexibilité, il s’agit de décaler dans le temps des besoins de puissance (charge ou injection) ou de les éviter complètement. Les grandeurs physiques sont donc autant la puissance que la durée du décalage.

Décalage temporel de la puissance.

Ce faisant, la durée du décalage est importante du point de vue du propriétaire de la flexibilité, et non de la perspective du gestionnaire de réseau de distribution. Le décalage d’une certaine charge pour une courte durée, par exemple d’une heure (qui résout par exemple un problème de réseau avec une borne de recharge) a, pour le propriétaire de la flexibilité, des conséquences en termes de pertes de bénéfice bien différentes qu’un long décalage de la même charge, par exemple de quelques jours (qui résoudrait un problème de réseau lors de l’exploitation d’une pompe à chaleur). Du point de vue du gestionnaire de réseau de distribution, il s’agit de cas semblables. Dans les deux cas, il s’agit de résoudre une congestion du réseau. L’alternative (l’extension conventionnelle du réseau) coûte aussi cher dans les deux cas, et la valeur de la flexibilité est par conséquent la même. La référence pour la valeur de la flexibilité du point de vue des réseaux de distribution est donc toujours l’extension conventionnelle; en conséquence, le modèle se base également sur le calcul de cette valeur.

À partir de ce raisonnement, on en déduit aussi l’unité de valeur de la flexibilité: il s’agit uniquement des coûts par puissance fournie (CHF/kW); toutes les grandeurs qui illustrent le recours à la flexibilité, telles que la durée ou la fréquence d’un décalage de charge, ne sont pas pertinentes, car la valeur est calculée pour l’extension conventionnelle du réseau.

Méthodologie

La méthodologie vise donc à calculer les coûts de réseau par rapport à la puissance fournie. Ce faisant, il faut tout d’abord clarifier la question de savoir s’il faut appliquer, pour les coûts de l’extension conventionnelle, les coûts générés en plus en se basant sur la situation actuelle du réseau ou s’il vaut mieux choisir une approche plus générale dans laquelle les coûts de réseau sont à calculer en tant que valeur moyenne pour toute la zone de desserte.

L’utilisation de la flexibilité doit être réglementée en détail dans le «Mantelerlass». Ce texte est encore en cours de délibération au Parlement. Pour développer la méthodologie, on a supposé que les principes contenus dans le projet du Conseil fédéral ne subiraient pas de modification. Cela vaut en particulier pour le principe selon lequel les gestionnaires de réseau de distribution contractent de la flexibilité à des conditions uniformes (art. 17bbis, al. 2 LApEl). Le message relatif au «Mantelerlass» explique à ce sujet qu’on entend par là une rétribution uniforme. Il faudrait alors utiliser un «timbre» uniforme pour la flexibilité. C’est pourquoi il serait irrecevable de fonder les coûts générés en plus sur une situation spéciale du réseau. Il vaudrait mieux recourir aux coûts de réseau moyens. Avec cette méthode, l’avantage est que ces informations sont en principe disponibles.

Les coûts recherchés figurent dans le reporting ElCom des gestionnaires de réseau, ce qui présente deux avantages décisifs. Premièrement, le reporting ElCom représente une base de données standardisée qui est disponible pour tous les gestionnaires de réseau de distribution, ce qui simplifie grandement l’applicabilité et la comparabilité des résultats. Deuxièmement, les coûts sont déjà annualisés dans le reporting ElCom. Ainsi, une comparaison avec d’autres coûts annuels est possible facilement. Toutefois, il faut répondre à la question de savoir quelle part des coûts de réseau figurant dans le reporting doit être considérée comme relative à la puissance.

Pour cela, on peut utiliser la logique de la répercussion des coûts figurant dans le MURD. Ce document distingue entre les coûts répercutables et les coûts non répercutables. Seuls les coûts répercutables sont considérés comme relatifs à la puissance, et ce, pour une part de seulement 70 %. En suivant cette logique, 70 % des coûts des catégories 100, 200 et 300 (coûts répercutables selon le SCCD) sont relatifs à la puissance. On utilise les coûts issus de la feuille «Compte des centres de coûts», qui illustre les coûts globaux d’un niveau de réseau, y compris les coûts proportionnels des niveaux de réseau supérieurs.

Ainsi, pour le niveau de réseau 7, environ 50 % de coûts de réseau globaux sont appliqués dans le modèle (70 % des coûts de réseau répercutables ~ 50 % des coûts globaux). La part exacte dépend de la structure spécifique du réseau et des coûts. Dans une étude publiée en 2021 [1], l’OFEN arrive au résultat suivant: seuls 20–30 % des coûts de réseau globaux sont générés par la puissance. L’étude évalue cependant les coûts de réseau selon une simple approche «partant de zéro», tandis que les réseaux réels sont un objet qui s’est développé au fil du temps. L’étude sous-estime par conséquent probablement la part des coûts relatifs à la puissance.

De manière générale, on peut remettre en question l’approche considérant 70 % des coûts répercutables. Il serait toutefois important de définir une approche uniforme afin que la méthodologie puisse être appliquée de la même manière.

Puissance foisonnée (noir) et non foisonnée (couleurs).

Concernant la puissance à employer, il faut constater que c’est la puissance non foisonnée qui doit être utilisée, c’est-à-dire la somme de chacun des pics de puissance de tous les consommateurs finaux indépendamment du moment où ceux-ci ont lieu.

Cette puissance représente la véritable tâche d’approvisionnement pour le gestionnaire de réseau: c’est l’état «sans réseau». Le foisonnement des pics de puissance résulte seulement des structures de réseau choisies et est donc une grandeur créée à partir de la solution de la tâche d’approvisionnement. On peut aussi déduire du reporting ElCom la puissance à utiliser en s’aidant d’une simple hypothèse. Pour cela, l’énergie vendue à des consommateurs finaux du niveau de réseau 7 est divisée au moyen d’une hypothèse sur les heures d’utilisation.

Le groupe de travail propose comme hypothèse 2000 heures. Cette valeur peut elle aussi être remise en question, mais l’important serait, là aussi, d’avoir une approche uniforme.

Formule pour calculer la valeur de la flexibilité.

Ainsi, la valeur de la flexibilité est spécifique au réseau et calculable de manière uniforme pour le réseau entier. Les évaluations des membres du groupe de travail indiquent que l’écart au niveau des résultats est plutôt faible. Cependant, le groupe de travail était relativement petit et ses membres, pas forcément représentatifs.

Valeur et rétribution

Avec la méthode de calcul proposée, on obtient une valeur pour la flexibilité du point de vue du réseau de distribution. Cette valeur ne doit pas être confondue avec une éventuelle rétribution: elle représente plutôt un plafond qui ne devrait pas être dépassé au total lors de l’utilisation de la flexibilité (car, alors, l’extension conventionnelle représente la variante la moins chère). Les coûts générés lors de l’utilisation de la flexibilité ne se composent pas uniquement de la rétribution pour le consommateur final en tant que propriétaire de la flexibilité: ils incluent aussi les autres coûts liés à l’utilisation de la flexibilité, c’est-à-dire les coûts de transaction. Tous ces coûts résultants sont indispensables pour l’utilisation d’une flexibilité: il s’agit des coûts pour le raccordement des communications et des coûts de capital et d’exploitation qui y sont liés. Les coûts de transaction dépendent fortement de la situation individuelle dans le réseau de distribution concerné. De manière générale, les réseaux de distribution ruraux, avec une faible densité de charge et de grandes distances, sont désavantagés par rapport aux réseaux de distribution avec une densité de charge élevée et de courtes distances. Les expériences du groupe de travail ont montré que les écarts des coûts de transaction entre les réseaux de distribution pouvaient être élevés et ces coûts, considérables. Par conséquent, il n’est pas recommandé de simplement estimer «en gros» ces coûts, voire de les négliger complètement.

Là aussi, il y aurait certes la possibilité de déduire les coûts de transaction à partir de données figurant dans le reporting ElCom (via les coûts des systèmes de commande et de réglage intelligents), mais cette source n’est pas à recommander, car seuls les coûts des solutions de communication existantes seraient alors saisis. Ces coûts devraient représenter la plupart du temps la télécommande centralisée, et non les coûts de technologies plus récentes auxquels on peut s’attendre à l’avenir. Les coûts de transaction devraient par conséquent être recalculés, en fonction de la technologie prévue pour l’avenir.

La limite d’efficacité lors du recours à la flexibilité serait atteinte lorsque la somme de la rétribution et des coûts de transaction serait plus basse que la valeur calculée de la flexibilité.

Application

La méthodologie proposée a pour conséquence une valeur de la flexibilité du point de vue du réseau de distribution qui décrit la limite d’efficacité par rapport à l’extension conventionnelle du réseau. Lorsque les coûts de transaction en découlent en plus, une valeur maximale peut être calculée pour la rétribution de la flexibilité. Si les propriétaires de flexibilité importants ne mettent pas à disposition leur flexibilité à un taux de rétribution inférieur à cette valeur maximale, il est plus efficace, du point de vue du gestionnaire de réseau de distribution, de développer le réseau de manière conventionnelle. Cette procédure décrit l’intervention en tant que demand side management (DSM), c’est-à-dire le fait de contracter directement suivi de la commande de flexibilité.

La variante du demand side response (DSR), c’est-à-dire le fait d’inciter à adopter un comportement via des tarifs correspondants, peut également être évaluée, mais nécessite une estimation supplémentaire. Le gestionnaire de réseau de distribution devrait proposer un tarif correspondant dans toute la zone de réseau, sans discrimination, bien que seule une partie des flexibilités puisse résoudre d’éventuels problèmes de réseau et ainsi, réduire les besoins d’extension. En conséquence, il faudrait accepter une probabilité qu’une réaction à un tarif résolve un problème de réseau. Si l’hypothèse de cette probabilité est par exemple de 30%, les coûts du tarif (les diminutions de recettes via l’utilisation réduite du réseau) ne devraient pas dépasser 30% de la valeur de la flexibilité. Dans ce cas, il est positif qu’il n’y ait pratiquement pas de coûts de transaction, car aucune infrastructure de communication supplémentaire n’est nécessaire pour transmettre les signaux de commande.

Conclusion

La valeur des flexibilités pour le réseau de distribution résulte d’une comparaison avec les coûts d’extension conventionnelle du réseau, en tenant compte des coûts de transaction. Le reporting ElCom, avec un petit nombre d’hypothèses simples, constitue la base des données. Le résultat en est un plafond pour la rétribution des flexibilités. La valeur peut être calculée par tous les gestionnaires de réseau, facilement et de manière uniforme.

Référence

[1] Weiterentwicklung in der Tarifierung von Netz und Energie [Synthèse en français), OFEN (2021).

Carte blanche – La branche a la parole

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Dans ces articles, les auteurs et les autrices expriment leur opinion personnelle. Celle-ci ne reflète pas forcément les idées ni la position de l’AES. C’est l’AES qui décide si, en définitive, elle publiera ou non un article proposé. Les articles de relations publiques ne sont pas acceptés.

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