Dans notre dernier article sur la co-localisation du stockage d'énergie par batterie, nous analysons comment les contraintes imposées au site influencent les revenus des batteries co-localisées. En conséquence, les stratégies d'optimisation pour les batteries co-localisées diffèrent de celles des systèmes autonomes.

Si vous l'avez manqué, vous pouvez retrouver l'article précédent sur la co-localisation ici. Cet article présente le couplage AC et DC, ainsi que la manière dont la co-localisation peut entraîner des contraintes sur l'exploitation du stockage d'énergie par batterie.

Alerte Spoiler

• Co-localiser un stockage d'énergie par batterie derrière la même connexion réseau qu'une installation solaire limite la capacité des deux actifs à exporter simultanément.
• Les revenus issus du négoce de gros sont peu impactés par la co-localisation avec une centrale solaire. Cela s'explique par le fait que les heures de pointe pour la vente d'électricité se situent souvent lorsque le solaire ne produit pas.
• La capacité à fournir des services de réponse en fréquence est fortement affectée par la co-localisation avec le solaire.
• L'impact sur les revenus est atténué lorsque la taille de la batterie est réduite par rapport au solaire et à la connexion réseau.

Contraintes ? Quelles contraintes ?

Co-localiser un stockage d'énergie par batterie derrière la même connexion réseau qu'une unité de production peut limiter l'utilisation de la batterie. En effet, la connexion d'exportation partagée restreint la capacité des deux actifs à exporter à pleine puissance. Il est courant que la batterie adapte son fonctionnement en fonction de la production et absorbe l'ensemble de l'effet de cette contrainte.

Nous utiliserons l'exemple présenté dans l'article précédent pour illustrer comment ces contraintes affectent la batterie. Ce site est couplé AC, avec une connexion d'exportation de 50 MW, une batterie de 50 MW et une centrale solaire de 50 MWc (surdimensionnée à 70 MWc côté DC).

La figure 1 illustre comment, lorsque la production de la centrale solaire atteint 50 MW à midi, la marge d'exportation disponible pour la batterie tombe à zéro.

Le facteur de charge annuel moyen de la centrale solaire dans cet exemple est de 14 %. Cela laisse donc à la batterie 86 % de la capacité totale d'exportation du site sur l'année.

Cependant, le stockage d'énergie par batterie ne génère pas sa valeur de façon homogène tout au long de l'année et de la journée. Alors, comment cette disponibilité d'exportation réduite impacte-t-elle les revenus de la batterie ?

Impact de la co-localisation sur le négoce de gros

La centrale solaire réduit la capacité d'exportation de la batterie de 14 % en moyenne. Cependant, lors du négoce, le moment le plus important à considérer est celui où les prix sont les plus élevés. Il est courant de vendre l'électricité de la batterie une à deux fois par jour.

La figure 2 ci-dessous montre le profil de production solaire pour des journées types d'été et d'hiver. Les périodes de prix les plus élevés le matin et le soir sont mises en évidence.

• La centrale solaire ne produit à pleine puissance qu'au milieu de la journée.
• Le profil de production solaire est bien plus étendu en été qu'en hiver.
• Les heures de pointe varient au fil de l'année. En hiver, le pic du matin est plus tardif et celui du soir plus tôt qu'en été.
• La production solaire chute quasiment à zéro lors du pic du soir. La batterie dispose de 95 % de disponibilité annuelle pour se décharger durant cette période.
• La centrale solaire produit davantage lors du pic du matin. La batterie dispose de 80 % de disponibilité annuelle pour se décharger pendant ce créneau.

Les revenus du négoce sont peu impactés par la co-localisation

Une batterie suivant une stratégie de négoce à un cycle (charge et décharge une fois par jour) bénéficiera de 95 % de disponibilité pour la décharge aux heures de pointe. Cependant, l'impact sur les revenus est atténué pour deux raisons :

Premièrement, la batterie peut vendre l'énergie non utilisée à un autre moment. Par exemple, si la batterie ne peut décharger que 80 % de son énergie dans la fenêtre la plus lucrative à 17h, elle peut décharger les 20 % restants à 18h, ce qui permet encore de capter un prix élevé.

Deuxièmement, les prix de gros ne sont pas répartis uniformément sur l'année. En réalité, les opportunités les plus rentables se concentrent largement sur les mois d'hiver, où la production solaire est faible voire nulle.

La figure 3 montre comment ces facteurs se combinent pour réduire l'impact sur les revenus du négoce à seulement 3 %.

• Une batterie suivant une stratégie de négoce à un cycle devrait atteindre 97 % des revenus d'un système autonome.
• Pour une stratégie à deux cycles, ce chiffre tombe à 93 % en raison d'une disponibilité moindre le matin.

Impact de la co-localisation sur la réponse en fréquence

Pour l'autre principale source de revenus du stockage d'énergie par batterie, le constat est moins positif. Les durées de contrat pour les services FFR historiques et la nouvelle gamme dynamique de services de réponse créent des obstacles pour les sites co-localisés.

Ces services de fréquence sont soumis à des enchères pour des blocs EFA (si vous découvrez les blocs EFA, consultez notre vidéo Energy Academy ici). Pour fournir le service, la batterie doit s'ajuster en fonction de la production maximale attendue de la centrale solaire sur l'ensemble du bloc EFA. Pour le FFR, ces offres sont fixes par mois, ce qui empêche d'ajuster quotidiennement selon la production solaire prévue.

La figure 4 montre comment l'offre pour le Dynamic Containment Low devrait être ajustée pour chaque bloc EFA en fonction de la production solaire.

• Sur l'année, la disponibilité pour contracter le Dynamic Containment Low tombe à 78 %.
• La disponibilité est nettement plus faible sur les blocs diurnes, en particulier les blocs EFA 3, 4 et 5. La disponibilité n'est que de 60 % sur ces blocs sur l'année.
• En 2022, les prix les plus élevés pour le Dynamic Containment Low ont été observés sur ces trois blocs, ainsi que sur le bloc 6.

Les revenus de la réponse en fréquence sont fortement impactés par la co-localisation

En plus de l'effet du contrat par bloc EFA, une meilleure évaluation de l'impact de la contrainte sur les revenus peut être obtenue en pondérant la disponibilité selon les périodes où les prix du Dynamic Containment Low sont les plus élevés. La figure 5 montre comment les facteurs évoqués se combinent pour réduire les revenus du Dynamic Containment Low jusqu'à 25 % pour un système co-localisé.

• Un actif batterie co-localisé pourrait ne réaliser que 75 % de la valeur d'un actif non contraint en Dynamic Containment Low.
• Pour le FFR, ce chiffre tombe à 54 %, car les contrats mensuels rendent la participation en journée quasiment impossible.

La situation pourrait s'améliorer à l'avenir, au fur et à mesure que les marchés de ces nouveaux services dynamiques de fréquence évolueront. On pourrait alors voir apparaître des marchés infrajournaliers couvrant chaque demi-heure. Cela permettrait à un opérateur de batterie co-localisée d'être bien plus flexible dans la contractualisation de ces services et de minimiser l'impact sur les revenus.

Solaire versus stockage : un certain ratio

Les sections précédentes traitent du cas d'un système de stockage d'énergie par batterie co-localisé, de taille égale à la centrale solaire et à la connexion d'export. La modification des ratios entre ces trois éléments modifie la façon dont le système est contraint.

La figure 6 montre comment le changement de la taille de la batterie par rapport à la capacité solaire (en supposant que la capacité solaire et la connexion d'export restent identiques) affecte l'impact des contraintes sur les revenus de la batterie.

• Avec une batterie de moitié la taille du solaire et de la connexion d'export, les impacts des contraintes sur tous les flux de revenus sont minimisés.
• Un système batterie adoptant une stratégie de négoce à un cycle ne subit plus d'impact sur les revenus dès que sa taille atteint 75 % de celle de la centrale solaire.

Cela ne signifie pas nécessairement que réduire la taille de la batterie soit la meilleure solution, car une batterie plus grande générerait toujours plus de revenus absolus. La décision devra prendre en compte l'ensemble du modèle économique du stockage, y compris l'effet d'échelle sur les coûts du système.

Points clés à retenir

• La co-localisation du solaire et du stockage derrière une même connexion d'export introduit une contrainte sur la capacité des deux actifs à exporter simultanément.
• Le stockage batterie est l'actif le plus flexible et absorbe généralement l'intégralité de l'impact de ces contraintes.
• Les revenus du négoce de gros sont peu affectés, car les moments les plus rentables pour vendre l'énergie se situent en dehors des heures de pointe solaire.
• Une batterie co-localisée adoptant une stratégie de négoce à un cycle pourrait voir ses revenus diminuer de seulement 3 %. Cette baisse atteint 7 % pour une stratégie à deux cycles.
• Les revenus de la réponse en fréquence sont bien plus impactés, en raison de la durée des contrats de ces services.
• Une batterie co-localisée effectuant du Dynamic Containment Low verrait ses revenus diminuer de 25 % par rapport à un actif autonome.
• Réduire la puissance du stockage batterie par rapport au solaire et à la connexion d'export atténue ces impacts. Une batterie co-localisée de moitié la taille du solaire subirait des impacts minimes sur ses revenus.