Ce que nous avons livré

  • A guidé l'opérateur du système électrique de Grande-Bretagne dans le développement d'un système énergétique virtuel : unifier les éléments physiques et numériques du système énergétique du pays.

  • Identifié 14 éléments socio-techniques clés nécessaires à la réalisation de ce nouveau système, y compris la gouvernance, la sécurité et les compétences.

  • Nous avons défini l'architecture technique, les voies d'acheminement potentielles, les besoins en matière de sécurité et les éléments clés d'une infrastructure de partage des données, qui est au cœur de la vision du programme "Système énergétique virtuel".

Services utilisés
Stratégie et transformation numériques / Jumeaux numériques / Des jumeaux numériques pour les systèmes énergétiques

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NESO, l'opérateur national du système énergétique britannique, est chargé d'équilibrer l'offre et la demande d'électricité sur le réseau de transport à haute tension. Comme d'autres gestionnaires de réseau dans le monde, la NESO a identifié les défis structurels et opérationnels posés par la transition vers un système énergétique net zéro (et l'échéance de 2030).

Les méthodes actuelles d'équilibrage de l'offre et de la demande vont se heurter à l'augmentation des énergies renouvelables et des ressources énergétiques distribuées (DER). Le système énergétique britannique actuel ne dispose pas d'une capacité de gestion numérique de bout en bout. Il s'agit d'un patchwork de systèmes hérités, de couches technologiques, de la complexité des fournisseurs et de normes incompatibles.

Pour remédier à cette situation, la NESO est le fer de lance du système énergétique virtuel à l'échelle du secteur afin de promouvoir l'échange de données, les décisions fondées sur les données, la surveillance de l'ensemble du système, permettant des optimisations opérationnelles, tout en garantissant un système énergétique efficace et fiable, adapté à l'avenir.

Depuis 2021, en collaboration avec Energy Systems Catapult et Icebreaker One, l'Arup soutient le programme par la recherche, la conception et le développement, ainsi que par la direction stratégique et la gestion du programme.

L'Arup aide le NESO à créer la première réplique numérique au monde du réseau énergétique d'un pays, c'est-à-dire à développer un modèle numérique en temps réel de l'ensemble du système physique du Royaume-Uni.

Un cadre pour un système énergétique numérisé

Notre travail a commencé au niveau de l'organisation, en se concentrant sur un cadre qui pourrait permettre cette transformation à grande échelle. Grâce à des recherches, à des entretiens avec des experts et à des engagements étendus à l'ensemble de l'industrie, nous avons élaboré un "cadre commun", identifiant 14 facteurs socio-techniques clés, concernant les personnes, les processus, les données et la technologie, qui seront essentiels pour réaliser le système énergétique virtuel de la NESO. Le résultat est une voie pour développer en collaboration la gouvernance, les normes de données, les politiques d'accès, la sécurité, les compétences et le soutien plus large nécessaires pour fournir efficacement la gamme de cas d'utilisation qui composent un système énergétique virtuel fonctionnel.

Projet
Étude de faisabilité sur la colonne vertébrale numérique
Electricity transmission towers with orange glowing wires in the night sky

Il est également ressorti clairement de ce travail que les informations opérationnelles quotidiennes et la planification future dont dépend le système - telles que la localisation et l'évolution de l'offre et de la demande - s'appuieront de plus en plus sur une infrastructure commune de partage des données à l'échelle de l'industrie (un concept qui a été éclairé par l'étude de faisabilité de la colonne vertébrale numérique, un projet parrainé par le DESNZ).

Ouvrir la voie à un avenir énergétique net-zéro

À l'avenir, le système énergétique devra intégrer d'importants volumes d'énergie renouvelable et à faible teneur en carbone, ce qui rendra le réseau encore plus complexe en termes d'actifs, d'interactions, de gestion de l'approvisionnement et d'autres opérations. La numérisation et l'intégration de ces ressources énergétiques distribuées (DER) modifieront fondamentalement la manière dont le NESO doit travailler, avec des implications pour le secteur dans son ensemble.

Le programme "Système énergétique virtuel" est une réponse à cette évolution du bouquet énergétique, qui permet à la NESO d'exploiter un système électrique sûr, fiable et abordable, tout en soutenant la transition vers un système plus vert et plus efficace pour les générations futures.

Normes de données

Des modèles de réseau aux habitudes d'utilisation des consommateurs, le secteur de l'énergie est confronté à un volume considérable et croissant de données dans les domaines de l'exploitation, de la maintenance, de la recherche, des affaires et autres. Ce réseau complexe de systèmes échange et partage des données selon des normes qui leur sont propres. Au fur et à mesure que la source et la complexité des données augmentent, il devient de plus en plus difficile pour le système énergétique d'interpréter et d'obtenir les informations opérationnelles nécessaires. Les normes communes, qui permettent l'interopérabilité des systèmes et des services, sont une priorité urgente.

Pour relever ce défi, l'Arup a défini les besoins en données de l'ensemble du secteur et les exigences pour faciliter l'interopérabilité à la fois au sein des secteurs et entre eux.

Conception de l'architecture de la solution

La nécessité d'une infrastructure de partage des données était évidente, mais sa mise en place est une tâche complexe. Notre approche a consisté à développer tout d'abord une architecture technique conceptuelle. Cette architecture a donné vie au concept en illustrant le parcours de l'utilisateur, les composants clés, leurs interactions et la manière dont ils soutiendraient les cas d'utilisation identifiés et les cas d'utilisation futurs.

Cette partie du programme s'est appuyée sur nos travaux antérieurs concernant l'étude de faisabilité de la colonne vertébrale numérique, un projet parrainé par le ministère britannique de la sécurité énergétique et Net Zero.

À l'écoute des partenaires industriels

Submarket
Énergie numérique
Illustration of a digital energy network

La transition vers un système énergétique numérique représente un changement majeur pour le secteur de l'énergie. C'est pourquoi nous avons tenu à adopter une approche centrée sur l'utilisateur et inclusive pour faire progresser le développement du système énergétique virtuel. Cette approche est essentielle si l'on veut que les technologies innovantes et les méthodes de travail inhabituelles, qui sont au cœur de ce nouveau système, soient soutenues et adoptées par les partenaires de l'industrie, au rythme requis.

Les incitations au changement doivent être claires et comprises. Nous nous sommes donc engagés avec les parties prenantes du secteur de l'énergie à définir des cas d'utilisation de grande valeur et à relever les défis critiques, ce qui a abouti à la création d'un "cadre commun".

Nous avons obtenu de nombreux commentaires précieux de la part des acteurs de l'industrie, ce qui a permis de renforcer et d'affiner la vision du système énergétique virtuel de la NESO et d'en faire une priorité partagée par l'ensemble de l'industrie. Les cas d'utilisation que nous avons identifiés conjointement serviront maintenant de base aux premières itérations du système, avec d'autres contributions du secteur qui aboutiront à un écosystème dynamique de jumeaux numériques interconnectés.

Arup nous a aidés à comprendre comment développer un écosystème de jumeaux numériques connectés de l'ensemble du système énergétique, ainsi que le
cadre socio-technique commun qui le permettra. Le programme de système énergétique virtuel permettra au secteur de rationaliser les opérations du
système, d'aider à la prise de décision et, en fin de compte, de soutenir une transition nette zéro.

Carolina Tortora

Responsable de l'innovation, National Energy System Operator (NESO)