Une centrale électrique virtuelle (VPP) réunit des ressources énergétiques distribuées sur plusieurs sites, que pilote un agrégateur comme une seule unité. Celui-ci propose l'unité à un gestionnaire de réseau ou à un marché, où elle se comporte comme une centrale. Les ressources peuvent être des batteries, groupes électrogènes de secours, charges flexibles telles que le froid et le CVC, pompes à chaleur ou bornes de recharge de véhicules électriques.
Chaque service fixe une taille minimale d'unité. En Grande-Bretagne, Dynamic Containment exige au moins 1 MW par unité de réponse et n'autorise l'agrégation que d'actifs situés dans le même groupe GSP. Dix sites dotés chacun d'une batterie de 100 kW forment une unité de 1 MW. Le gestionnaire ou le marché rémunère l'agrégateur, qui rémunère les propriétaires des sites selon leur contrat.
Aux États-Unis, le rapport Liftoff 2023 du ministère de l'Énergie estimait la capacité des VPP à 30–60 GW, surtout dans les programmes d'effacement. Dans l'UE, la directive (UE) 2019/944 définit l'agrégation à l'article 2, paragraphe 18. Son article 13 permet au client de contracter avec un agrégateur indépendamment de son fournisseur ; l'article 17 demande aux États membres de permettre l'effacement par agrégation.
Fonctionnement d'une VPP
Une VPP comporte quatre couches, chacune transmettant des données précises à la suivante.
L'actif modifie sa puissance : l'onduleur d'une batterie suit une consigne, un relais déleste une charge, un groupe démarre et se synchronise. Il transmet son état, par exemple l'état de charge, l'état de marche ou la température du procédé.
Le système du site mesure l'actif et le point de raccordement, et fait respecter les limites locales. Il transmet à l'agrégateur la puissance mesurée, la flexibilité disponible et l'état de l'actif. Il reçoit les instructions de dispatching, les demandes de disponibilité et les commandes d'armement ou de désarmement.
La plateforme de l'agrégateur prévoit ce que son portefeuille peut fournir, soumet les offres, envoie les consignes aux sites et agrège leurs mesures en un signal pour le gestionnaire.
Le gestionnaire de réseau ou le marché achète le service, transmet les instructions et évalue la fourniture à partir des données de comptage.
La réponse en fréquence n'emprunte pas toute cette chaîne au moment de l'événement. Chaque site mesure lui-même la fréquence du réseau et répond dans le délai du service. Un service exigeant une fourniture complète en 1 s ne peut pas attendre un aller-retour par une plateforme cloud. La liaison avec l'agrégateur transmet l'armement, les paramètres de réponse, les déclarations de disponibilité et les preuves après l'événement.
VPP, DERMS et micro-réseau
Dans la pratique, les frontières entre ces trois notions peuvent se brouiller. Le tableau décrit le cas habituel.
| VPP | DERMS | Micro-réseau | |
|---|---|---|---|
| Exploitant habituel | Agrégateur ou fournisseur | Gestionnaire de réseau, ou entreprise d'électricité qui exploite son propre programme | Propriétaire d'un site ou campus, entreprise d'électricité ou tiers |
| Objectif | Vendre de la flexibilité sur les marchés et aux services réseau | Maintenir le réseau dans ses limites thermiques et de tension | Alimenter fiablement un système local et, si prévu, s'îloter du réseau |
| Ressources | Plusieurs sites, répartis sur le réseau | Ressources présentes sur le réseau de l'exploitant | À l'intérieur d'un même périmètre électrique |
| Point principal de mesure | Point de raccordement de chaque site, agrégé dans une unité | Départs, postes et points de raccordement | Point de couplage commun |
Un micro-réseau peut participer à une VPP comme ressource unique. Une VPP répartie sur plusieurs sites n'est pas un micro-réseau. Le guide des micro-réseaux les décrit en détail.
Services vendus par une VPP
| Service | Action sur les sites | Délai indicatif |
|---|---|---|
| Réponse en fréquence | Modifier automatiquement la puissance selon la fréquence locale | Dynamic Containment et Moderation en GB : fourniture complète sous 1 s ; Dynamic Regulation sous 10 s ; DS3 FFR irlandais sous 2 s après déclenchement, maintenu jusqu'à T+10 s |
| Réserve d'exploitation | Maintenir une variation de puissance après un événement de fréquence ou sur instruction | DS3 irlandais : POR de T+5 à 15 s, SOR de T+15 à 90 s, TOR1 de T+90 s à 5 min, TOR2 de T+5 à 20 min |
| Flexibilité de la demande | Réduire ou déplacer la demande dans une fenêtre contractuelle | Demand Flexibility Service britannique : périodes de règlement d'une demi-heure, unités à partir de 0,1 MW |
| Services de pointe et de capacité | Réduire la demande à la pointe du système ou du réseau | Fenêtres programmées |
| Négoce d'énergie | Reporter la consommation aux périodes moins chères | Du marché journalier à l'infrajournalier |
Le Demand Flexibility Service fonctionne toute l'année comme outil « in-merit » depuis le 27 novembre 2024. En Irlande, EirGrid et SONI prévoient de transférer les services de réserve DS3 vers une enchère la veille pour le lendemain dans leurs Future Arrangements for System Services. Vérifiez les conditions actuelles du service avant d'utiliser les chiffres du tableau pour concevoir un système.
Le guide de la réponse dynamique et le guide FCAS traitent des services de fréquence en Grande-Bretagne, en Irlande et en Australie. Le guide des VE comme actifs réseau et le guide OCPP expliquent la participation des bornes. La plage de puissance pilotable d'une borne dépend du nombre de véhicules branchés et de leur état de charge.
Conditions de participation d'un site
Comptage
La cadence des données varie beaucoup selon le service :
| Service | Données utilisées par le gestionnaire |
|---|---|
| Dynamic Containment et Moderation britanniques | Données de performance à 20 Hz par unité de réponse |
| Dynamic Regulation britannique | Données de performance à 20 Hz ou 2 Hz |
| DS3 FFR irlandais | Enregistreur de l'appareil d'une résolution minimale de 20 ms |
| DS3 POR, SOR et TOR1 irlandais pour sites agrégés | Demande agrégée à 1 Hz ou plus, horodatée et synchronisée sur une horloge commune, avec les données de chaque site dans le jour ouvrable suivant l'événement |
| Demand Flexibility Service britannique | Données de comptage par demi-heure pour chaque unité, et toutes les entrées du calcul de référence |
Synchronisez également les horloges. À 20 Hz, une erreur d'horloge de 50 ms décale toute la trace d'un échantillon ; l'évaluation compare alors les mauvais échantillons.
Définissez le périmètre de mesure avant la mise en service. Quand le service mesure au point de raccordement du site, toutes les autres charges du site influent sur le résultat. Délester 300 kW pendant qu'un compresseur de 200 kW démarre apparaît comme une réduction de 100 kW. Mesurez séparément l'actif et le point de raccordement pour expliquer cet écart. Le guide de la référence d'effacement explique le calcul de la fourniture par rapport à une référence.
Une autorité de commande claire
Une demande de l'agrégateur doit atteindre l'actif, qui doit respecter ses propres limites : état de charge de la batterie, échéances de production, plages de confort, durées minimales de fonctionnement. Désignez le système responsable de chaque consigne. Précisez l'action de l'actif quand la liaison avec l'agrégateur tombe, et après combien de secondes.
Le protocole DS3 fixe certaines de ces obligations pour les agrégateurs. Ceux-ci doivent pouvoir activer et désactiver les services à distance sur chaque site. Ils doivent aussi échelonner la remise en service des charges après un événement, afin que l'appel de courant ne porte pas la demande au-dessus du niveau antérieur. Le guide de la commande locale propose une structure pour ces défaillances.
Flexibilité disponible
Une batterie de 500 kW n'offre pas toujours 500 kW. La puissance disponible dépend de son état de charge, de sa température et de ses autres engagements. Un procédé frigorifique peut délester pendant 20 minutes, mais pas deux heures. Déclarez la puissance que l'actif peut maintenir pendant toute la fenêtre du service et actualisez-la dès que cela change.
Preuve de fourniture
Enregistrez séparément quatre étapes : la demande, son acceptation, le retour de l'actif et la variation de puissance mesurée. Supposons que l'agrégateur envoie une consigne de décharge de 400 kW. Le régulateur de batterie l'acquitte et annonce 400 kW. Le compteur indique 250 kW, car la batterie a atteint son seuil bas d'état de charge après six minutes. Les trois premiers enregistrements semblent indiquer une réussite ; seul le quatrième révèle le déficit et son début. Le guide de vérification des commandes BESS explique ce contrôle.
Exemple : déclarer une unité de trois sites
Un agrégateur doit déclarer sa disponibilité pour une fenêtre de réduction de demande de 60 minutes. Il dispose de trois sites représentant 1,7 MW de flexibilité nominale.
| Site | Puissance nominale | Limite pendant cette fenêtre | Puissance déclarée |
|---|---|---|---|
| Batterie de 500 kW / 1 000 kWh, état de charge à 70 %, seuil bas à 10 % | 500 kW | 600 kWh utilisables maintiennent 500 kW pendant 72 minutes | 500 kW |
| Compresseurs d'entrepôt frigorifique | 400 kW | La température des produits limite le délestage à 20 minutes | 0 kW |
| Groupe de secours de 800 kW, sans autorisation d'export | 800 kW | L'import du site est de 600 kW : il ne peut donc baisser que de 600 kW | 600 kW |
| Unité | 1 700 kW | 1 100 kW |
Si la fenêtre durait 90 minutes, la batterie ne pourrait maintenir que 600 kWh ÷ 1,5 h = 400 kW et l'unité tomberait à 1 000 kW. L'entrepôt frigorifique reste utile : son délestage de 20 minutes correspond à une fenêtre de réserve telle que DS3 TOR2, évaluée de T+5 à T+20 minutes. La limite du groupe varie avec la charge du site. Si l'import du site baisse à 450 kW pendant la fenêtre, la puissance déclarée pour le groupe doit baisser elle aussi.
Causes d'échec de la fourniture
Les données du site révèlent chacune des défaillances suivantes si elles sont enregistrées.
| Défaillance | Conséquence | Preuve |
|---|---|---|
| Énergie épuisée | Une batterie ou un stockage thermique atteint sa limite avant la fin de la fenêtre | État de charge ou température de l'actif, avant que le compteur ne le montre |
| Rattrapage | Les charges redémarrent ensemble après l'événement et portent la demande au-dessus de la référence. DS3 FFR échoue si l'énergie perdue de T+10 à T+20 s dépasse celle fournie jusqu'à T+10 s | Import du site à la cadence du service pendant au moins 20 s après l'événement |
| Lacune de données ou de disponibilité | Dans les services dynamiques britanniques, toute indisponibilité pendant une période de règlement d'une demi-heure ramène à zéro le facteur de disponibilité de cette période, même si l'actif a répondu | Complétude de la télémétrie et de l'enregistrement de disponibilité par période de règlement |
| Déclaration tardive | Une unité DS3 ne doit pas diminuer sa disponibilité déclarée en temps réel pendant un événement de fréquence : c'est la déclaration antérieure qui est évaluée | Disponibilité déclarée comparée à la capacité mesurée avant chaque événement |
| Hors tolérance | Un échantillon DS3 FFR passe s'il est dans la plus grande des deux marges suivantes : 10 % de la réponse attendue ou 1 MW, avec un plafond de 50 % de la réponse attendue pour les petites unités | Comparaison, échantillon par échantillon, de la réponse attendue et obtenue |
La tolérance absorbe l'erreur de mesure. Dimensionnez la déclaration pour que la réponse attendue passe à chaque échantillon sans consommer cette marge.
Commencer par un seul site
- Recensez chaque actif flexible avec son interface (contact relais ou table de registres Modbus), sa plage de puissance dans chaque sens et la durée pendant laquelle il peut maintenir une variation.
- Mesurez le point de raccordement du site et chaque actif à la résolution du service visé. Recueillez plusieurs semaines de données avant le premier événement pour constituer l'historique de référence.
- Convenez avec le propriétaire de l'actif et l'agrégateur du système responsable de chaque consigne, et de l'action de l'actif en cas de rupture de liaison.
- Réalisez des essais à la cadence des données du service. Comparez à chaque échantillon la réponse mesurée à la consigne, selon la tolérance du service.
- Vérifiez aussi le rattrapage et la complétude des données de chaque essai. Inscrivez d'autres sites seulement quand le premier réussit le propre essai du service.
Flexibilité avec EpiSensor
Le régulateur d'effacement ZDR mesure une alimentation triphasée en classe 0,5S, échantillonne la fréquence au moins toutes les 100 ms avec une résolution de 0,01 Hz et réagit à la sous-fréquence en moins de 100 ms. Les variantes à relais délestent une charge ou démarrent un groupe. La variante de commande de batterie suit la fréquence et envoie une consigne variable à une batterie ou à un onduleur de secours par Modbus. Deux variantes enregistrent chaque événement à 20 ms avec horodatage GPS, résolution utilisée pour évaluer DS3 FFR. Vérifiez l'enregistreur au regard de la norme des appareils du GRT pour le service concerné. Dans un projet de 2018 à l'aéroport de Dublin, la surveillance et la commande de fréquence EpiSensor ont permis d'intégrer la production de secours de l'aéroport à DS3 (3 MW) et à I-SEM (8 MW). Ce sont deux valeurs relatives à des programmes distincts, pas une capacité unique de réponse rapide.
Un moniteur d'électricité ZEM mesure séparément les autres circuits pour distinguer la réponse de l'actif des autres charges. Une Gateway exécutant Edge conserve les données et l'automatisation sur site, puis exporte les mesures vers la plateforme de l'agrégateur par MQTT ou HTTPS. Convenez séparément avec l'agrégateur du chemin par lequel les instructions de dispatching atteignent le site. La solution d'effacement illustre un système complet.
Questions fréquentes
Quelle taille un site doit-il avoir pour rejoindre une centrale électrique virtuelle ?
Un site peut être petit : le minimum s’applique à l’unité agrégée proposée par l’agrégateur. Dynamic Containment, Moderation et Regulation exigent au moins 1 MW par unité en Grande-Bretagne. Le Demand Flexibility Service accepte des unités dès 0,1 MW depuis le 9 avril 2026. Dix sites possédant chacun une batterie de 100 kW peuvent former une unité de 1 MW.
Comment une centrale électrique virtuelle génère-t-elle des revenus ?
Le gestionnaire de réseau ou le marché rémunère l’agrégateur, qui partage la recette avec les propriétaires des sites selon leur contrat. Certains services paient seulement la disponibilité : les services dynamiques britanniques rémunèrent chaque MW par heure de disponibilité contractée. D’autres paient la fourniture mesurée par rapport à une référence, comme le Demand Flexibility Service.
Quelle différence entre une VPP et un micro-réseau ?
Un micro-réseau réunit charges et ressources dans un même périmètre électrique, peut fonctionner comme une unité et peut souvent se déconnecter du réseau. Une VPP coordonne des ressources de plusieurs sites qui restent raccordés au réseau et ne partagent pas nécessairement un périmètre électrique. Un micro-réseau peut être une ressource d’une VPP.
Qu’est-ce qu’un DERMS ?
Un système de gestion des ressources énergétiques distribuées (DERMS) est un logiciel qui surveille et pilote ces ressources sur un réseau. Les gestionnaires s’en servent pour maintenir départs et postes dans leurs limites ; certaines entreprises d’électricité exploitent leurs propres programmes VPP au moyen d’un DERMS. La différence tient souvent à l’exploitant et à l’objectif plutôt qu’au logiciel.