Stockage d’énergie, réglage de fréquence et marchés de l’électricité : le cas du Pay-for-Performance aux Etats-Unis

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Publié le 31/12/2014 - 53 pages - pdf 6 Mo

Auteurs : BOUQUET Basile

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Crédits : Ambassade de France aux Etats-Unis

Le stockage d’énergie, et plus particulièrement le stockage d’énergie distribué, est une filière en plein essor aux Etats-Unis. Si les progrès technologiques et les économies d’échelle attendues par l’essor du véhicule électrique sont deux facteurs explicatifs de cet engouement, le volontarisme politique a très fortement contribué au développement du secteur.

Conscient du vieillissement de ses infrastructures et soucieux de réduire son empreinte carbone, les Etats-Unis se concentrent depuis 2009 sur la modernisation de leur réseau électrique et le développement des "Technologies Propres", les Clean Tech. Compte tenu de l’intermittence de ces nouvelles ressources - principalement éolienne et solaire - connectées au système électrique, de nouvelles contraintes liées à la gestion du réseau apparaissent. Afin d’y pallier, le "Département de l’Energie" américain fait de la flexibilité un axe stratégique de développement.

Le stockage d’énergie constitue l’une des solutions technologiques envisagées. Si l’hydraulique à grande échelle n’offre pas de perspectives de développement, le stockage distribué représente, lui, une filière prometteuse.

Depuis 2011, la Federal Energy Regulatory Commission tente d’instaurer un cadre régulatoire propice à son développement commercial. L’une des mesures emblématiques de la volonté politique de soutenir la filière est la loi FERC#755, connue sous le nom de Pay-for-Performance. Implémentée pour la première fois en 2012, la FERC#755 vise à mieux rémunérer les ressources de stockage mobilisées pour régler la fréquence de synchronisme du système électrique.

Rédigé en collaboration entre EDF Inc. R&D et le Service pour la Science et la Technologie de San Francisco, le rapport ci-dessous propose dans un premier temps de faire un point sur les politiques menées aux Etats-Unis en faveur du développement du stockage. Il s’attache ensuite à fournir une description synthétique du fonctionnement du système de réglage de la fréquence outre-Atlantique constituant un préalable nécessaire et indispensable à la compréhension détaillée du mécanisme de marché introduit par la loi du Pay-for-Performance.

Au sommaire de ce document :

1. Introduction

2. Politiques fédérales américaines pour développer le stockage distribué
2.1. Un soutien financier conséquent
2.2. Mise en place d’un cadre régulatoire fédéral propice à l’essor du stockage
2.3. Une volonté fédérale relayée par les Etats
2.4. Des barrières subsistent

3. Fonctionnement du réglage de la fréquence aux Etats-Unis
3.1. Les enjeux liés au contrôle de la fréquence
3.2. Description du système électrique américain
3.3. Les différents niveaux de contrôle de la fréquence
- Le contrôle primaire de fréquence
- Le contrôle secondaire
- Le contrôle tertiaire

4. Description générale de la loi FERC#755 dite du Pay-for-Performance
4.1. Historique de la loi FERC#755
4.2. Principe du mécanisme de marché introduit par la loi FERC#755
4.3. Limitation de la loi du Pay-for-Performance
4.4. Implémentation de la loi par Etat

5. Mécanismes de marché pour l’implémentation du Pay-for-Performance sur le marché PJM et retour d’expérience
5.1. Rappel sur le marché de régulation de fréquence
5.2. Description de l’Independent System Operator PJM
5.3. Historique des réflexions menées par PJM pour réformer son marché de la régulation
5.4. Description du marché de la régulation suite à l’implémentation du FERC#755
- Les besoins en MW requis pour la régulation de la fréquence
- Les signaux de contrôles déployés pour contrôler les ressources
- Acteurs en présence sur le marché de la régulation de fréquence
- Offres ajustées faites sur le marché PJM
5.5. Retour d’expérience après un an de mise en place de la loi du Pay-for-Performance
- Impact du FERC#755 sur le fonctionnement du système électrique
- Impact du FERC#755 sur le marché de régulation de la fréquence
- Conclusions sur le retour d’expérience après un an d’implémentation

6. Conclusion

7. Références