À mesure que de plus en plus d’énergies renouvelables intermittentes sont intégrées au réseau — à un rythme plus rapide que le développement des infrastructures de transport — elles exercent une pression importante sur le réseau sous forme de congestion. Les systèmes de stockage d’énergie par batterie peuvent contribuer à résoudre ce problème, tout en profitant des écarts de prix qui résultent de la congestion.
Mais qu’est-ce que la congestion ? Pourquoi est-elle devenue plus fréquente ces dernières années ? Et quelles sont ses conséquences pour les systèmes de stockage d’énergie par batterie ?
La congestion du réseau de transport est devenue un enjeu majeur ces dernières années
La congestion du réseau de transport se produit lorsqu’un élément du système électrique principal est surchargé ou risque de l’être, suite à la perte d’un autre élément du système.
En général, la congestion survient lorsqu’il n’y a pas assez de capacité de transport pour importer ou exporter l’électricité là où elle est nécessaire. Les systèmes de stockage d’énergie par batterie, capables d’importer et d’exporter de l’électricité, peuvent aider à atténuer ce problème.
Ces dernières années, la congestion s’est aggravée, pour plusieurs raisons :
- Le développement des infrastructures de transport ne suit pas le rythme de la croissance des capacités de production.
- Les nouvelles sources d’énergie renouvelable sont souvent situées loin des zones de forte demande.
- L’éolien et le solaire sont par nature intermittents.
- La demande a augmenté dans tout l’État.
D’une région à l’autre, la congestion influence les prix marginaux locaux
Lorsque d’importantes quantités de production (par exemple, des centaines de mégawatts ou plus) doivent être redispatchées pour résoudre une congestion, cela entraîne une plus grande variation des prix dans le système.
Par exemple, entre 19h et 20h, les prix moyens de règlement en 2023 étaient 42 % plus élevés dans la zone de charge Ouest que dans la zone Sud.
Deux grands facteurs expliquent cette variation des prix :
- Un manque de capacité de transport a empêché l’exportation de la production éolienne excédentaire du sud du Texas. Lorsque la production a été réduite, les prix ont été tirés vers le bas.
- Au coucher du soleil, la production solaire ne pouvait plus répondre à la forte demande industrielle de l’ouest du Texas. Les prix ont alors augmenté, la région devant importer davantage d’électricité.
Avec de tels problèmes récurrents de congestion, les prix dans une zone donnée peuvent être systématiquement plus élevés ou plus bas qu’ailleurs. Et cela a un impact direct sur les revenus du stockage d’énergie par batterie.
Des congestions chroniques entraînent des écarts de prix accrus dans certaines régions
Les écarts de prix dans l’ERCOT étaient élevés dans toutes les zones en 2023, principalement en raison de la volatilité accrue observée tout au long de l’année. (L’écart type par rapport aux prix moyens Hub Bus était 46 % plus élevé en 2023 qu’en 2022.) Les principaux facteurs de cette volatilité étaient :
- Des conditions météorologiques extrêmes, entraînant une demande accrue sur le réseau.
- Des rampes rapides et sévères de la charge nette (lorsque la demande augmente alors que la production intermittente diminue).
La congestion joue également un rôle dans l’augmentation de la volatilité, surtout lorsqu’elle est récurrente et difficile à résoudre par le dispatch économique.
Plus de volatilité a signifié que les écarts médians quotidiens des prix de règlement dans la plupart des grandes zones de charge étaient de 75 à 85 $/MWh en 2023.
Cependant, les prix dans la zone de charge Ouest étaient environ deux fois plus élevés que dans les autres régions, en raison de multiples problèmes chroniques de congestion. L’écart médian quotidien y était de 158 $/MWh.
La flexibilité des systèmes de stockage d’énergie par batterie aide à résoudre la congestion — et crée des opportunités d’arbitrage
Lorsqu’une région dispose d’un excès d’offre (par rapport à la demande), mais pas assez de capacité de transport pour l’exporter, cela fait baisser les prix. Dans ce cas, il s’agit d’une bonne opportunité pour un système de stockage par batterie de se charger. Cela permet également d’utiliser l’excédent de production renouvelable intermittente plus tard dans la journée.
À l’inverse, si une région a du mal à importer suffisamment d’électricité pour répondre à la demande, les prix locaux augmentent. Cela incite une production supplémentaire à proximité (y compris les batteries) à fournir de l’énergie. Cela profite non seulement aux producteurs, mais soulage aussi le réseau et aide à réduire les coûts globaux du système.
La flexibilité des batteries leur permet de profiter de ces deux effets sur une même journée. Une même région peut connaître un excès d’offre à un moment de la journée, puis avoir du mal à répondre à la demande plus tard. Grâce au stockage (comme les batteries), cet excédent peut être utilisé pour satisfaire la demande ultérieure.
Les écarts de prix intra-journaliers ainsi créés permettent aux systèmes de stockage par batterie de générer des revenus via l’arbitrage. Par exemple, de janvier à octobre 2023, les batteries dans la zone de charge Ouest ont gagné environ deux fois plus de revenus que celles situées ailleurs.
Les systèmes de stockage d’énergie par batterie sont souvent situés pour aider à atténuer la congestion
Fin 2023, le déploiement des batteries dans l’ERCOT était relativement équilibré. Toutefois, certaines zones concentrent plus d’installations — généralement près des grands centres de demande, des ressources renouvelables intermittentes, ou les deux.
Par exemple, 53 % des batteries sont situées à moins de 80 km des principaux centres de demande : Dallas-Fort Worth, Austin, San Antonio, Houston et le bassin permien. Même si la distance physique n’équivaut pas forcément à la proximité électrique, cela montre la valeur perçue d’installer des batteries près des poches de forte demande.
L’ouest du Texas ne possède pas seulement un grand centre de demande (lié à l’industrie pétrolière et gazière du bassin permien), mais aussi d’importantes capacités éoliennes et solaires.
Les contraintes individuelles les plus coûteuses peuvent varier d’une année à l’autre, mais les problèmes récurrents de congestion persistent tant que des changements d’infrastructure à grande échelle ne sont pas réalisés.
Traditionnellement, cela passait par des améliorations du réseau de transport. Cependant, des actifs comme les batteries et les charges flexibles importantes (par exemple, les centres de données et les mines de bitcoins) offrent des solutions alternatives à la congestion, grâce à leur capacité de réaction rapide et leur sensibilité aux prix.
Par exemple, des batteries situées de part et d’autre du Westex GTC peuvent aider à atténuer la congestion chronique. Le Westex GTC est un groupe de lignes de transport qu’ERCOT surveille pour la stabilité du système.
Les batteries de l’ouest du Texas subissent des prix plus bas lorsqu’il y a une congestion active sur le Westex GTC, généralement en raison d’une surproduction éolienne et solaire. À l’inverse, les batteries situées près des centres de demande immédiatement de l’autre côté de la contrainte — comme Dallas-Fort Worth et Austin — voient leurs prix marginaux locaux augmenter pendant ces périodes.
La congestion reste un enjeu permanent — et la volatilité des prix devrait perdurer
Les infrastructures de transport se développent rapidement dans l’ERCOT, ce qui permettra de répondre à la forte croissance de la demande et de résoudre les problèmes chroniques de congestion. Cependant, cela crée un effet de balancier : lorsqu’une congestion chronique est résolue dans une partie du système, elle risque d’apparaître ailleurs.
La volatilité des prix dans l’ERCOT devrait également se maintenir, à mesure que la part de la demande couverte par la production intermittente augmente. La flexibilité naturelle des systèmes de stockage d’énergie par batterie les place en bonne position pour continuer à stabiliser le réseau ERCOT.
