Previsions consomation éléctrique
Transcription
Previsions consomation éléctrique
CONSOMMATION FRANCAISE D’ELECTRICITE CARACTERISTIQUES ET METHODE DE PREVISION Ce • • • document présente : les principales caractéristiques cycliques de la consommation d’électricité en France, les différents paramètres pouvant l’influencer, la méthode de prévision utilisée par RTE. La prévision de la consommation française d’électricité est une des missions essentielles de RTE. La qualité de cette prévision, élément essentiel de la préparation et de l'anticipation, contribue à garantir l’équilibre production consommation à tout instant, et influe donc directement sur la sûreté du système électrique. La méthode de prévision s’appuie sur le caractère cyclique de la consommation. On peut identifier trois cycles temporels : • un cycle annuel (pointe de consommation annuelle en janvier et creux au 15 août), • un cycle hebdomadaire (5 jours ouvrables avec une consommation globalement stable et le week-end où la consommation diminue), • un cycle journalier. Les courbes ci-dessous permettent de visualiser ces cycles répétitifs : C yc le a n n u e l 10 500 10 000 9 500 P âq ue s Energie (en GWh) 9 000 11 no v em bre 8 500 N o uv e l A n 1er no v em bre 8 000 N oë l & 1 4 juille t A sc e nsio n 7 500 15 ao ût 1e r m ai 7 000 8 m ai 6 500 6 000 P entecôte 18 -d éc 04 -d éc 20 -n ov 06 -n ov 23 -o ct 09 -o ct 31 - ju il 14 -a oû t 28 -a oû t 11 -s ep t 25 -s ep t 17 - ju il 03 - ju il 19 -ju in ai ai 05 -ju in 22 -m 24 -a vr 08 -m 10 -a vr 02 - ja nv 16 - ja nv 30 - ja nv 13 -fé vr 27 -fé vr 13 -m ar s 27 -m ar s 5 500 S em a ine s dé buta nt le Exemple de cycles hebdomadaire et journalier en période d'été 55000 puissance (MW) 45000 35000 1/5 25000 01:00 13:00 Sam 01:00 13:00 Dim 01:00 13:00 Lun 01:00 13:00 Mar 01:00 13:00 Mer 01:00 13:00 Jeu 01:00 13:00 Ven Consommation Journalière du Mercredi 08 janvier 2003 85000 82500 80000 puissance (MW) 77500 75000 72500 70000 67500 65000 62500 23 :3 0 22 :3 0 21 :3 0 20 :3 0 19 :3 0 18 :3 0 17 :3 0 16 :3 0 15 :3 0 14 :3 0 13 :3 0 12 :3 0 11 :3 0 10 :3 0 09 :3 0 08 :3 0 07 :3 0 06 :3 0 05 :3 0 04 :3 0 03 :3 0 02 :3 0 01 :3 0 00 :3 0 60000 Le profil de la consommation sur une journée est caractérisé par 4 points : le creux de nuit, qui correspond au minimum de la consommation sur les 24 heures de la journée, la pointe du matin, le creux d’après-midi et la pointe du soir. Le maximum de consommation est atteint à la pointe du matin en été et à la pointe du soir en hiver. Paramètres influençant la consommation d’électricité Les paramètres influençant la consommation d’électricité sont présentés ci-dessous par ordre décroissant d’importance. La météorologie Les données météorologiques sont les premiers éléments influençant la consommation d’électricité. Ainsi, l’évolution des conditions météorologiques tout au long de l’année est, pour une bonne part, à l’origine des variations cycliques annuelles de la consommation. Pour établir une prévision, RTE utilise en particulier deux grandeurs, fournies par Météo France: • La température, mesurée grâce à des capteurs. Ses variations se traduisent par des modifications de l’utilisation du chauffage électrique ou de la climatisation en été. A titre d’exemple, on estime actuellement qu’en hiver, une variation moyenne d’un degré sur l’ensemble du territoire entraîne une variation d’environ 1450 MW de la consommation (soit l’équivalent de la production d’une centrale nucléaire). On parle d’un gradient de température : 1450 MW/°C. En été, on estime que le gradient de température lié à la climatisation vaut environ 500 MW/°C. Les valeurs des gradients ci-dessus sont celles retenue par RTE à la date de rédaction du document ; elles sont révisées régulièrement. • La nébulosité : La nébulosité représente le taux de couverture nuageuse. Cette grandeur s’exprime en octa et varie de 0 à 8 (0 correspond à un ciel complètement dégagé et 8 à un ciel couvert). La nébulosité est issue d’une observation humaine du ciel. La nébulosité a une influence sur l’utilisation de l ‘éclairage, mais aussi sur le chauffage en modifiant les effets du rayonnement solaire dans les habitations. Une variation moyenne d’un octa sur la France entraîne une variation d’environ 650 MW de la consommation. Le gradient de nébulosité à ce jour est ainsi de 650 MW/octa. 2/5 L’activité économique L’activité économique des entreprises a également une forte influence sur la consommation. Ces effets sont directement observables sur les courbes de consommation annuelle (creux de consommation au moment des vacances d’été) et hebdomadaire (consommation moindre de week-end). Ainsi, les jours fériés (Noël, Pâques, 1er mai, 14 juillet) modifient profondément le profil de la consommation le jour considéré. Les vacances d’été ont également une forte influence. Les autres vacances scolaires ont une influence beaucoup moins significative, du fait de l’échelonnement des vacances par zone géographique. Les offres commerciales d’effacement de la puissance électrique consommée Lorsque le coût de production dépasse un prix marginal fixé par un producteur, celui-ci peut chercher à diminuer son coût de production en proposant à ses clients d’effacer leur consommation moyennant une tarification adaptée et incitative. Ces tarifs modifient le comportement des consommateurs vis à vis de la consommation d’électricité (c’est d’ailleurs le but recherché). Leur influence se traduit par un « profil d’effacement », c’est à dire une quantité d’énergie non consommée, qui est déterminée pour chaque type d’incitation. Il faut noter que la multiplication des incitations à effacer sa consommation électrique et l’application simultanée de ces différentes possibilités d’effacement de puissance rendent plus difficile l’estimation des effets. La prévision de la consommation s’en trouve compliquée. Quelques exemples d’incitations élaborées par EDF : Tarif EJP (Effacement Jour de Pointe), Tarif TEMPO. L’horaire légal L’horaire légal (horaire d’été ou horaire d’hiver) influence également la consommation d ‘électricité en décalant la journée par rapport à l’heure solaire. L’horaire d’été a pour effet de pratiquement supprimer la pointe de consommation du soir. La consommation journalière maximale est alors atteinte le matin, entre 09h00 et 13h00. En hiver au contraire, la pointe de consommation a lieu à 19h00. Ce changement durable de la forme de consommation est appelé une rupture. Les événements exceptionnels Certains événements exceptionnels peuvent perturber le profil de la consommation En voici quelques exemples : • La finale de la coupe du monde 1998 avec une augmentation de la consommation pendant la mi-temps (mise en route de moteurs : réfrigérateurs, pompes à eau…,) • L’éclipse du 11 août 1999 a provoqué une chute de la consommation d’environ 2000 MW pendant quelques minutes. • Les tempêtes du mois de décembre 1999, en entraînant d’importantes coupures de clientèle, ont perturbé pendant plusieurs jours la consommation d’électricité. • Ou lors des trois minutes de silence pour commémorer la mémoire des victimes des attentats du 11 septembre 2001 L’impact de tels événements est bien sûr impossible à prévoir, du fait de leur caractère exceptionnel : aucune référence n’est disponible dans le passé. Méthode de prévision Chaque jour, RTE effectue une prévision de consommation pour le lendemain. Elle est constituée de 48 valeurs de puissance, correspondant aux 48 demi-heures d’une journée. Cette prévision sert de référence pour vérifier et au besoin adapter le programme de marche du lendemain de l’ensemble des unités de production afin de satisfaire à l’équilibre offre demande. Avant de construire une prévision, il est impératif de connaître l’ensemble des paramètres décrits aux paragraphes précédents. En particulier, les données météorologiques font l’objet d’un examen attentif. Le prévisionniste de RTE dispose, pour 7 régions de France, des températures et nébulosités minimales et maximales pour la journée à venir. Il est important de bien apprécier la météo prévue, région par région. En effet, chaque région n’a pas le même poids, en terme de consommation (la région parisienne est la région la plus importante en énergie consommée). A une température et une nébulosité moyennes sur la France peuvent ainsi correspondre plusieurs consommations différentes. 3/5 Les données numériques fournies par Météo France sont complétées par des informations plus qualitatives au cours d’un entretien téléphonique journalier entre Météo France et RTE. Cet échange porte sur des éléments qui sont difficilement quantifiables ou à modéliser : la hauteur de la couche nuageuse, le vent, les précipitations... Ensuite, le prévisionniste RTE va rechercher dans le passé des journées présentant des similitudes avec la situation actuelle : ce sont des références. Les références les plus courantes, pour un jour ouvrable, sont la courbe de consommation de la veille, du jour correspondant la semaine précédente, du même jour de l’année passée... Ces courbes de référence sont toujours corrigées des aléas climatiques : la consommation est recalculée pour des conditions météorologiques normales. Dans le cas le plus favorable, on peut disposer de références récentes et nombreuses. Mais il arrive aussi que les références soient éloignées dans le passé ou très peu nombreuses. Dans ce cas, la prévision réalisée sera entachée d’une plus forte incertitude. Le choix de ces références est très important et conditionnera fortement la qualité de la prévision. RTE dispose également d’un modèle de prévision (baptisé PRELUDE). Ce modèle reçoit, sous forme informatique, des « trains météo » horaires: il s’agit des températures et nébulosités pour 26 villes représentatives, réparties sur le territoire français. A partir de ces données et également des réalisations du passé en mémoire, le modèle construit une prévision pour la journée du lendemain. Cette prévision modèle est comparée aux prévisions issues des références du passé. La prévision définitive est toujours construite par le prévisionniste, en trouvant un compromis entre les données modèles, les références du passé et les données qui ne peuvent être modélisées et qui sont fournies oralement par l’ingénieur de Météo France. A cette étape, le savoir-faire et l’expérience du prévisionniste sont essentiels. Celui-ci commence par déterminer les 4 points caractéristiques de la courbe. Connaissant par exemple les écarts entre deux jours de la semaine précédente, il va appliquer cette différence à la réalisation du jour en cours pour déterminer les valeurs de consommation en pointe ou en creux pour le lendemain. La forme de la courbe est ensuite déterminée en recopiant la forme de la courbe de consommation du jour le plus proche ou présentant le plus de similitude. Qualité de la prévision La qualité de la prévision dépend en premier lieu de l’exactitude des données météorologiques. Toute erreur sur ces données sera reportée sur la prévision de consommation. RTE est donc dépendant, pour une part, de la qualité des données fournies par Météo France. Ensuite, le choix des références a également une grande importance. Leur nombre, et aussi leur proximité dans le temps auront une influence sur la qualité de la prévision. Un nombre élevé permet d’avoir un meilleur échantillon et de dégager une tendance forte. Le comportement des consommateurs évoluant au fil du temps, il est préférable de disposer de références proches. Enfin, le savoir-faire et l’expérience sont deux conditions nécessaires pour réussir une prévision de consommation. Ces qualités s’acquièrent au fil du temps : avant d’être autonome, un prévisionniste doit suivre un cursus de formation comportant des stages de météorologie, des stages sur les modèles de prévision et aussi des périodes en doublure avec prévisionniste confirmé. Malgré tout, la « sensibilité » de la personne est importante : quoi qu’il arrive, deux prévisionnistes feront toujours deux prévisions différentes. La qualité d’une prévision peut s’évaluer au travers de l’écart constaté avec la réalisation du lendemain ; Aujourd’hui on estime l’écart type entre prévisions journalières et réalisatiosn de consommation à environ 900 MW. Certains écarts entre la prévision et la réalisation peuvent avoir des conséquences sur la sûreté du système électrique. On parle alors d’Evénement Significatif pour le Système (ESS) pour des écarts supérieurs à 3000 MW sur les pointes et 5000 MW aux autres moments de la journée. Ces événements sont tracés et font l’objet d’une analyse approfondie afin d’identifier la ou les cause(s) de l’écarts. Les rapports d’analyse sont communiqués à l’ensemble des prévisionnistes au titre du retour d’expérience. 4/5 Recherche en cours pour améliorer la qualité des prévisions Le paramètre sur lequel il est sans doute le plus facile de progresser est la nébulosité. Actuellement, la nébulosité est prise en compte sous forme d’un chiffre (compris entre 0 et 8), qui traduit l’étendue de la couverture nuageuse. Ce chiffre ne traduit que très imparfaitement les effets de la nébulosité sur la consommation d’énergie électrique. En effet, pour une même valeur de nébulosité, les effets peuvent être très différents, en particulier selon la hauteur des nuages. Le comportement des consommateurs ne sera pas le même pour des nuages bas que pour des nuages hauts, qui laissent passer davantage le rayonnement solaire. Plusieurs pistes sont actuellement à l’étude pour améliorer ces prévisions: - l’écho radar, qui donne une image de la nébulosité ; - le rayonnement reçu au sol (cellules photoélectriques) - une nébulosité ‘par couches’ en fonction de la hauteur des nuages. 5/5