Contexte

L’Europe fait face à un nouveau paradigme : la décentralisation du système énergétique avec multiplication des acteurs producteurs et consommateurs ayant des intérêts parfois divergents. L’insertion progressive de nouveaux moyens de production (EnR), de consommation (véhicules électriques) et de stockage, le recours à des composants de nouvelle génération comme l’électronique de puissance, modifient fortement l’architecture du réseau de distribution d’énergie.

Pour bâtir, sécuriser et optimiser le mix énergétique de demain, il est nécessaire de mettre à disposition de nouveaux outils de modélisation et simulation comportementale performants pour comprendre et traiter l’impact de différents scénarios sur la stabilité et la performance économique du système énergétique.

Le projet

Le projet ModeliScale vise à étendre la modélisation & simulation aux systèmes cyber-physiques de grande taille hors de leur état de fonctionnement nominal. Il s’agit donc de passer à l’échelle ces grands systèmes cyber-physiques énergétiques industriels, afin de modéliser leurs nouvelles infrastructures induites par la loi de transition énergétique. L’ambition du projet est de développer des nouveaux concepts scientifiques d’analyse et de résolution de ces systèmes, de prototyper des solutions technologiques de TRL4 à 8 basées sur les standards ouverts Modelica et FMI, et de les valider sur plusieurs démonstrateurs industriels.

Les bénéfices ciblés sont ainsi :

• La capacité à réaliser des études (modélisation, simulation) de grands systèmes énergétiques multi-facettes et distribués, dans une chaine de valeur incluant production, transport, stockage et distribution de l’énergie
• L’aide au dimensionnement des architectures en fonction des services aux clients-consommateurs (gestion des flexibilités)
• L’anticipation de la montée en puissance de la mobilité électrique dans une perspective de réduction de l’empreinte environnementale

Les résultats concrets

La revue finale de projet – réalisée à l’automne 2021 par le consortium – a permis de présenter l’ensemble des résultats de ModeliScale.

• Avancées scientifiques sur 3 grands challenges : traitement des modèles de systèmes multi-modes ; initialisation correcte de ces modèles ; analyse, compilation et exécution des modèles de grande taille.

• Développement et appropriation de plusieurs méthodes innovantes dont : l’analyse des systèmes multi-modes, le traitement des systèmes à dynamique rapide, l’initialisation à base d’assimilation de données, l’amélioration à la co-simulation large échelle de ces systèmes
• Développement de prototypes par les partenaires : Implicit Structural Analysis of Multi-Mode DAE Systems (Inria), CATIA Dymola (Dassault Systemes), librairies de composants électriques et de réseau de chaleur (DPS), librairie de composants de calcul de ‘load flow’ d’un réseau électrique (EDF), outil de co-simulation DASSCOSIM (EDF) etc…
• Réalisation des démonstrateurs portés par les cas d’étude des partenaires industriels : EDF Power Grid d’Innovel Parc à Vélizy (Ile-de-France), CEA Tech Micro Grid au Bourget-du-Lac (région AURA), ENGIE Cylergie Réseaux de chaleur à Balma (Aquitaine) et Rilleux (région AURA).
• Production de plusieurs dizaines de communications, notamment lors de l’édition 2021 de la Modelica Conférence.

Et maintenant ? Les perspectives

Plusieurs perspectives s’offrent aux parties prenantes du projet :

• EDF : aide au pilotage dynamique des systèmes énergétiques (gestions des flexibilités, stockage) ; support aux grands chantiers en France et à l’export ; ainsi que la capitalisation et l’amélioration des méthodes et outils associés
• ENGIE Cylergie : développement de la connaissance, et extension des réseaux modélisés
• CEA Tech : exploitation de la plateforme unifiée issue du projet dans un cadre collaboratif étendu entre les disciplines
• Éditeurs de logiciels & sociétés d’ingénierie : apports substantiels à l’offre de modélisation et de simulation des systèmes (logiciels modeleur/solveur, plate-forme de simulation, bibliothèques), entraînant des offres complémentaires de services et de formation
• Pour tous les partenaires : montée en maturité des innovations et des prototypages obtenus Renforcement de l’écosystème Modelica français

A l’issue du projet, les partenaires bénéficient également de retombées en termes d’expertise, de reconnaissance dans les communautés internationales Modelica et FMI, et d’emplois et compétences.

PAROLE AU PILOTe DU PROJET

Financements

BPI France, Région Île-de-France