​PJM acquiert des services auxiliaires sur ses marchés de gros afin de garantir la fiabilité du réseau. Ces services remplissent principalement deux objectifs :

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• maintenir en continu la fréquence du réseau autour de 60 Hz, et
• fournir rapidement une capacité supplémentaire lors d’événements imprévus, comme une panne de générateur.

Il existe d’autres services – comme le service Black Start – que PJM maintient à d’autres fins, par exemple pour redémarrer le réseau en cas de panne généralisée. PJM n’achète pas ces services sur les marchés de gros, et seuls quelques rares ressources peuvent y prétendre.

​Quels sont les services auxiliaires de PJM et à quoi servent-ils ?

PJM acquiert quatre services auxiliaires via les marchés de gros :

• Régulation,
• Services de réserve synchronisée (SRS),
• Services de réserve primaire (PRS), et
• Services de réserve 30 minutes (TMRS).

​Les trois services de réserve diffèrent selon les types de ressources éligibles et les attentes en matière de réponse lorsqu’ils sont sollicités.

La SRS inclut uniquement les ressources synchronisées – c’est-à-dire celles qui sont en ligne et capables de répondre en 10 minutes ou moins.

La PRS englobe tous les fournisseurs SRS ainsi que des ressources non synchronisées supplémentaires – des ressources hors ligne pouvant répondre en 10 minutes ou moins.

Enfin, la TMRS inclut tous les fournisseurs SRS et PRS, ainsi que des ressources secondaires supplémentaires – ouvrant l’éligibilité aux ressources hors ligne et en ligne pouvant répondre en 10 à 30 minutes.

Qui fournit les services auxiliaires ?

Les ressources sont éligibles pour fournir la Régulation si elles :

• se trouvent dans la zone de contrôle de PJM,
• sont capables de recevoir et de répondre aux signaux de contrôle automatique de la production de l’opérateur système,
• démontrent leur capacité à satisfaire les exigences minimales de performance et réussissent un test initial défini par PJM, et
• peuvent fournir au moins 0,1 MW de capacité de Régulation pendant l’intervalle d’acquisition – autrement dit, une ressource normalement éligible mais sans marge disponible ne pourra pas être sélectionnée.

Presque toutes les ressources peuvent proposer leur capacité sur les marchés de réserve si elles :

• sont situées dans la zone de contrôle de PJM,
• ne sont pas signalées « pour urgences uniquement »,
• ne sont pas classées comme production nucléaire, éolienne ou solaire (sauf dérogation approuvée), et
• peuvent fournir au moins 0,1 MW de réserve pendant l’intervalle d’acquisition.

De plus, les types de ressources suivants ne sont pas éligibles comme ressources non synchronisées :

• Réponse de charge économique – un programme où les entreprises réduisent leur consommation d’électricité lors de tensions sur l’offre,
• Ressources hybrides – qui combinent plusieurs technologies sur un même point de connexion,
• Ressources de stockage par batterie inscrites dans le modèle de participation ESR – un cadre permettant l’auto-programmation et la participation aux marchés de l’énergie, de la capacité et des services auxiliaires, et
• Stations de pompage-turbinage non incluses dans le modèle optimisé de stockage pompé de PJM – un outil de planification permettant d’optimiser pompage, production et réserves à l’avance.

Divers types de ressources participent aux marchés de services auxiliaires de PJM, mais certaines catégories remplissent des rôles spécifiques selon leurs capacités.

​Par exemple, les batteries et les centrales à gaz naturel représentent la majorité du volume de Régulation fourni. Pour les services de réserve, les services non synchrones sont souvent assurés par des centrales hydroélectriques et des installations au fioul, tandis que le gaz naturel et le charbon fournissent la plupart des volumes de réserve synchronisée.

​Quand PJM déploie-t-il ses services auxiliaires ?

Les opérateurs de système déploient la Régulation en continu pour équilibrer l’offre et la demande. Lorsque la fréquence passe au-dessus ou en dessous de 60 Hz, PJM informe les fournisseurs de Régulation d’augmenter ou de diminuer leur production.

PJM ne déploie les services de réserve qu’après la survenue d’une perturbation. Une perturbation est définie comme une période de 60 secondes pendant laquelle le système perd soit 900 MW, soit 80 % de la plus grande contingence unique.

​Au cours des dix dernières années, 175 de ces perturbations ont eu lieu, chacune durant en moyenne 10 minutes.

Les services de réserve synchronisée et primaire – ou SRS et PRS – n’ont l’obligation de maintenir leur production que pendant 30 minutes. PJM fait appel au service de réserve 30 minutes (TMRS) si une durée supérieure est nécessaire.

Toutes les ressources fournissant des services de réserve – y compris la TMRS – n’ont l’obligation de répondre que pendant 30 minutes après le déclenchement.

Au cours des 10 dernières années, seuls trois événements de réserve ont dépassé 30 minutes, tous survenus lors de la tempête hivernale Elliot en décembre 2022. Cela explique pourquoi la TMRS se négocie généralement à 0 $/MW, car elle est rarement sollicitée.

Quelle est la taille du marché pour chaque service auxiliaire chez PJM ?

​PJM fixe ses exigences de Régulation pour répondre aux normes de contrôle de la North American Electric Reliability Corporation (NERC), maintenant la fréquence dans des limites prédéfinies et corrigeant les écarts mineurs.

L’opérateur système avait initialement fixé l’exigence d’acquisition comme un pourcentage de la charge prévue, mais l’a ensuite remplacée par une valeur en MW fixe. Cette valeur fluctue au cours de la journée selon que PJM est en période de montée ou hors période de montée.

Des règles distinctes de la NERC – définissant les attentes après une perturbation de fréquence plus grave – et des exigences de service prolongé déterminent la demande pour les services de réserve.

La taille des plus grandes contingences chez PJM fixe en fin de compte l’exigence de fiabilité. Des conditions temporaires comme les alertes météo ou les situations d’urgence fixent l’exigence de service prolongé, basée sur un seuil de 190 MW pour les trois réserves.

​Pour la SRS, l’exigence de fiabilité correspond à la perte de la contingence unique la plus sévère chez PJM – généralement la perte de grandes centrales comme les centrales nucléaires. Pour la PRS, l’exigence est de 1,5 fois cette perte. Pour la TMRS, l’exigence de fiabilité est le maximum entre l’exigence PRS, la plus grande contingence gaz ou 3 000 MW.

Pour répondre aux exigences des services moins restrictifs comme la TMRS, PJM compte les volumes assignés dans les services plus restrictifs. Par exemple, les volumes SRS sont comptabilisés pour les exigences PRS et TMRS.

​Comment les ressources fournissant ces services sont-elles rémunérées et comment les services auxiliaires sont-ils tarifés ?

Les services de Régulation sont exclusivement acquis sur le marché temps réel. Les paiements aux participants sont basés sur trois facteurs : la capacité, la performance et le manque à gagner. Cliquez ici pour en savoir plus sur le calcul des exigences de Régulation par PJM.

PJM acquiert les services de réserve sur les marchés temps réel et day-ahead. PJM optimise la combinaison la moins coûteuse pour répondre à chaque exigence de réserve – en parallèle de la Régulation et de l’Énergie – sous réserve de la possibilité de livraison.

Le prix d’équilibre du marché est calculé comme le prix marginal de la ressource la plus chère retenue dans un marché donné, additionné aux prix marginaux des marchés de réserve plus généraux auxquels elle contribue.

Ainsi, les prix sur les marchés de réserve de PJM ont une structure imbriquée, et fournir un service plus « spécifique » satisfait automatiquement les exigences des services plus larges.

Concrètement, le prix d’équilibre SRS est la somme du prix marginal du marché SRS et des deux autres marchés de réserve. Le prix PRS est la somme des prix marginaux PRS et TMRS. Enfin, le prix d’équilibre TMRS est uniquement le prix marginal de ce marché.

Quels services auxiliaires ont historiquement été les plus rentables à fournir chez PJM ?

La Régulation s’est historiquement négociée à des valeurs plus de 5 fois supérieures à celles des services de réserve comme la PRS et la SRS.

​En conséquence, les batteries chez PJM se sont jusqu’ici principalement concentrées sur les services de Régulation. Cependant, à mesure que davantage de batteries entrent en exploitation commerciale, ce marché va continuer à se structurer, avec une concurrence croissante entre participants. Cela – ainsi que la refonte à venir du marché de la Régulation – entraînera probablement une baisse des prix de la Régulation.

À mesure que les prix baisseront, les batteries se tourneront davantage vers les services SRS et PRS.

La récente hausse des prix sur ces marchés de réserve suggère qu’ils pourraient aussi devenir plus attractifs pour le stockage d’énergie par batterie. Cette évolution est principalement due à une augmentation de la rareté du système chez PJM – et donc à la hausse des prix de l’énergie.

Si cette tendance se poursuit, comme le laissent entendre les résultats des marchés de capacité, les réserves pourraient offrir une réelle valeur ajoutée aux BESS à court terme. Et ce, jusqu’à ce que le niveau de déploiement atteigne celui de marchés comme ERCOT, où la saturation réduit souvent les revenus par rapport à l’arbitrage énergétique – c’est-à-dire acheter l’énergie à bas prix et la revendre à prix élevé au cours d’une même journée d’exploitation.