Emplacements et capacités optimaux de plusieurs BESS dans un réseau de distribution intégré aux énergies renouvelables : une étude de cas réelle

Maintenir l'électricité en marche dans un monde plus propre

À mesure que davantage de foyers et d'entreprises sont alimentés par des exploitations solaires et des centrales à biomasse plutôt que par des combustibles fossiles, la stabilité du réseau électrique devient étonnamment délicate. L'ensoleillement et la production renouvelable varient au cours de la journée, tandis que notre demande d'électricité culmine le soir. Cette étude montre comment implanter et dimensionner de grands systèmes de batteries dans un réseau électrique thaïlandais réel afin de maintenir la stabilité du réseau, réduire les pertes et maîtriser les coûts — offrant un aperçu du fonctionnement pratique des réseaux plus propres de demain.

Pourquoi les batteries comptent pour l'alimentation quotidienne

Des installations renouvelables telles que le solaire sur toit et les générateurs à biomasse injectent de l'électricité dans des lignes locales appelées réseaux de distribution. Ces lignes ont été conçues à l'origine pour un flux unidirectionnel depuis de grandes centrales vers les consommateurs. Lorsque des renouvelables sont ajoutées à de nombreux points, les tensions peuvent fluctuer, certaines lignes se surcharger et les pertes d'énergie totales augmenter. Les grands systèmes de stockage d'énergie par batterie peuvent agir comme des amortisseurs : ils se rechargent quand la demande est faible et que l'électricité coûte moins cher, puis se déchargent quand la demande est élevée. Si ces batteries sont placées à des emplacements judicieux et correctement dimensionnées, elles peuvent lisser les variations de tension, réduire les pertes et atténuer les pointes de demande qui font augmenter les factures des services publics.

Transformer un réseau complexe en un casse-tête de planification

Les chercheurs ont étudié un alimentateur de distribution réel à Hua Hin, en Thaïlande, avec 102 points de connexion et deux centrales renouvelables : une ferme solaire et une centrale à biomasse. Ils ont abordé le problème comme un puzzle de planification : où, le long de cette toile de lignes, faut-il installer une, deux ou trois grandes unités de batteries, et quelle doit être la taille de chacune pour obtenir la meilleure performance globale ? La performance a été mesurée par une seule valeur de coût combinant le prix d'achat, d'installation et de maintenance des batteries avec l'argent économisé grâce à la réduction des problèmes de tension, des pertes d'énergie dans les lignes et de la puissance de pointe prélevée sur le réseau de niveau supérieur. Pour représenter fidèlement le fonctionnement des batteries sur une journée complète, l'équipe a utilisé une description mathématique de leurs cycles de charge et de décharge, en veillant à respecter les limites d'énergie, de puissance et de profondeur de décharge.

Laisser des écrevisses numériques chercher la meilleure réponse

Comme il existe de nombreux emplacements et dimensions possibles, l'équipe s'est appuyée sur une méthode de recherche moderne inspirée du comportement animal, appelée algorithme d'optimisation des écrevisses. Dans cette approche, chaque « écrevisse » virtuelle représente un plan candidat pour l'emplacement et la capacité des batteries. Par des étapes répétées mimant la recherche de nourriture, la recherche d'abri et la compétition pour le territoire, l'essaim de candidats s'améliore progressivement. L'algorithme évalue chaque plan en simulant une période complète de 24 heures sur l'alimentateur réel, en incluant des profils réels de charge et de génération renouvelable. À titre de comparaison, les chercheurs ont également appliqué deux autres méthodes de recherche largement utilisées basées sur les essaims de particules et les essaims de salpes, en utilisant toutes les mêmes données de réseau et la même définition de coût.

Que se passe-t-il lorsque l'on ajoute des batteries

L'étude a examiné quatre situations : pas de batteries, une batterie, deux batteries et trois batteries. L'ajout de batteries a clairement remodelé la charge quotidienne de l'alimentateur : elles se chargeaient pendant les heures de faible demande et se déchargeaient aux heures de pointe, abaissant la puissance maximale prélevée sur le réseau, réduisant les pertes d'énergie et améliorant les tensions minimales à travers le réseau. Trois batteries ont apporté les plus forts bénéfices techniques, avec les pertes et les variations de tension les plus faibles, mais elles ont aussi exigé l'investissement le plus élevé. Deux batteries bien placées ont toutefois trouvé le meilleur compromis, réduisant sensiblement les coûts liés à la déviation de tension, aux pertes et à la demande de pointe tout en évitant la dépense supplémentaire d'une troisième unité. Dans presque toutes les comparaisons, la méthode basée sur les écrevisses a trouvé des solutions moins coûteuses et plus efficaces que les autres algorithmes, et les emplacements choisis étaient faciles à réaliser le long d'un trajet routier spacieux.

Ce que cela signifie pour un réseau plus propre et plus intelligent

Pour les non-spécialistes, le message clé est que parsemer simplement le réseau de batteries ou de renouvelables ne suffit pas ; leurs emplacements et leurs tailles ont une grande importance pour la fiabilité et le coût. Ce cas réel montre qu'une paire de grandes batteries soigneusement planifiée aux bons endroits peut fournir la plupart des bénéfices techniques disponibles, sans surinvestir dans du matériel supplémentaire. En appliquant avec succès une méthode de recherche avancée à un réseau utilitaire de taille réelle, ce travail suggère que des outils similaires peuvent aider les compagnies d'électricité du monde entier à concevoir des réseaux plus stables et plus efficaces à mesure que les énergies renouvelables se développent.

Citation: Khunkitti, S., Wichitkrailat, K. & Siritaratiwat, A. Optimal locations and capacities of multiple BESSs in a RES-integrated distribution network: a real-world case study. Sci Rep 16, 9992 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40971-z

Mots-clés: stockage d'énergie par batterie, intégration des énergies renouvelables au réseau, réseaux de distribution, algorithmes d'optimisation, réduction de la demande de pointe