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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

FCR, Frequency Containment Reserve

FCR réserve de stabilisation de la fréquence réserve de réglage maintien de la fréquence fréquence du réseau service système

FCR signifie Frequency Containment Reserve, en français réserve de stabilisation de la fréquence. En Allemagne, elle s'appelait auparavant Primärregelleistung (PRL, puissance de réglage primaire). C'est la forme la plus rapide de réserve de réglage : elle intervient automatiquement dès que la fréquence du réseau s'écarte de sa valeur de consigne. Après une perturbation soudaine, par exemple la défaillance d'un grand bloc de centrale, la FCR doit empêcher que la fréquence continue de baisser ou de monter. Elle maintient l'écart à une nouvelle valeur stable. Elle ne ramène toutefois pas la fréquence à 50 hertz et ne supprime pas non plus la cause de la perturbation.

Dans le réseau interconnecté d'Europe continentale, la fréquence du réseau est nominalement de 50,0 hertz. Elle indique en permanence si l'injection et le soutirage sont en équilibre. Lorsque la puissance manque, parce que la consommation dépasse la production, la fréquence baisse. En cas d'excédent, elle monte. En cas de déficit, il faut donc de la FCR positive, c'est-à-dire davantage d'injection ou moins de consommation. En cas d'excédent, il faut de la FCR négative, c'est-à-dire moins d'injection ou plus de consommation.

Fonctionnement technique de la FCR

Il n'existe pas de système d'appel centralisé pour la FCR. Chaque unité technique ayant obtenu une attribution mesure elle-même la fréquence du réseau sur place et règle sa puissance au moyen d'un régulateur proportionnel local (régulateur P). La variation de puissance suit linéairement l'écart par rapport à 50,0 hertz. Entre 49,99 et 50,01 hertz se situe une bande morte : les fournisseurs n'y sont pas tenus de fournir de la FCR. On évite ainsi de basculer en permanence entre une fourniture positive et négative. En cas d'écart de ±200 millihertz, l'ensemble de la FCR contractuellement promise doit être disponible au plus tard après 30 secondes. Cette puissance doit ensuite être maintenue jusqu'à 15 minutes.

Un exemple simplifié : une installation a promis 10 MW de FCR et la fréquence tombe à 49,90 hertz. Cela représente un écart de 100 millihertz, soit environ la moitié de l'écart à partir duquel la pleine puissance est due. L'installation fournit alors environ 5 MW supplémentaires, soit par davantage d'injection, soit par un moindre soutirage. La forme exacte de la courbe caractéristique est fixée par les conditions de préqualification des gestionnaires de réseau de transport. Le droit européen prescrit en outre que l'activation ne peut pas être retardée artificiellement et doit commencer dès que possible après un écart de fréquence.

L'activation est solidaire. Toutes les unités FCR d'Europe continentale réagissent à la même fréquence, quel que soit le gestionnaire de réseau de transport qui a causé le déséquilibre. Comme les nombreux régulateurs P ne font que stabiliser l'écart, un écart de bilan subsiste. Le gestionnaire de réseau à l'origine de celui-ci doit le compenser au moyen de la réserve de restauration de la fréquence à activation automatique aFRR et de la réserve manuelle mFRR. Ce n'est qu'alors que la fréquence se normalise et que la FCR est de nouveau disponible pour la perturbation suivante.

Cadre juridique et dimensionnement

Le cadre juridique dans l'UE est fixé par le règlement (UE) 2017/1485 relatif à la gestion du réseau de transport d'électricité, souvent appelé SO GL. L'article 153 règle la quantité de FCR qui doit être constituée. Dans la zone synchrone d'Europe continentale, la FCR doit couvrir au minimum l'incident de référence. Celui-ci est fixé à 3000 MW dans le sens positif et à 3000 MW dans le sens négatif. Cela correspond grosso modo à la défaillance simultanée de deux grands blocs de centrale. Les gestionnaires de réseau de transport peuvent en outre recourir à une méthode probabiliste. Elle tient compte de la charge, de la production et de l'inertie et doit limiter le risque de FCR insuffisante à une fois tous les 20 ans au maximum. La part de chaque gestionnaire de réseau dépend de sa part dans la production nette et la consommation de la zone synchrone sur une année. Le besoin est redéterminé au moins une fois par an.

L'article 154 contient les exigences techniques minimales. Elles comprennent la mise à disposition complète au plus tard après 30 secondes pour un écart d'au moins 200 millihertz et l'activation sans retard. En outre, les fournisseurs de FCR doivent fournir des informations au gestionnaire de réseau, par exemple un statut horodaté indiquant si la FCR est actuellement activée. La conformité d'une installation à ces exigences est vérifiée lors de la préqualification. Ce n'est qu'ensuite qu'elle peut participer aux appels d'offres. Une installation qui paraît flexible en exploitation normale n'est donc pas automatiquement apte à fournir de la FCR.

Approvisionnement en Allemagne et en Europe

Les quatre gestionnaires de réseau de transport allemands se procurent la FCR via la plateforme commune regelleistung.net. Ils le font dans le cadre de la coopération transfrontalière FCR avec des gestionnaires de réseau de plusieurs pays voisins. Depuis le 1er juillet 2020, il existe des enchères quotidiennes la veille avec des produits de 4 heures. Une journée compte donc six tranches horaires, de 0 h à 4 h jusqu'à 20 h à 24 h. Les offres sont possibles jusqu'à la veille à 8 h.

Contrairement à l'aFRR et à la mFRR, la FCR est un produit symétrique. Quiconque offre 1 MW doit pouvoir fournir aussi bien 1 MW de FCR positive que 1 MW de FCR négative. Il n'existe pas d'offres séparées à la hausse et à la baisse pour la FCR. La rémunération suit la méthode du prix uniforme (pay-as-cleared) : tous les fournisseurs retenus reçoivent le prix de capacité retenu le plus élevé. Pour la FCR, seul ce prix de capacité est payé. Il n'existe pas de rémunération propre pour l'énergie livrée, comme le prix de l'énergie de réglage (Regelarbeitspreis) pour l'aFRR et la mFRR.

Il en résulte que les coûts proviennent surtout de la mise en réserve fiable, et non seulement de l'engagement. Une centrale doit conserver une marge de puissance vers le haut et vers le bas. Un stockage par batterie doit gérer son état de charge de manière à pouvoir réagir dans les deux sens. Un consommateur industriel doit adapter ses processus à des variations de puissance à court terme. Ces contraintes constituent des coûts d'opportunité que les fournisseurs intègrent dans leurs offres.

Puissance, énergie et délimitations

La FCR est exprimée en mégawatts. Il s'agit d'une puissance mise en réserve, et non d'une quantité d'énergie. La quantité d'énergie qui circule réellement dépend de l'ampleur des écarts de fréquence et de leur durée. À titre de repère : 1 MW de FCR entièrement activé pendant 15 minutes correspond à 0,25 MWh. En exploitation normale, la fréquence ne fluctue généralement que faiblement autour de 50 hertz. Les quantités d'énergie sont alors faibles et changent souvent de sens.

  • FCR et réserve d'inertie : la réserve d'inertie provient surtout des masses tournantes de machines couplées de manière synchrone. Celles-ci libèrent immédiatement de l'énergie cinétique, de manière physique et sans mesure, lors d'une chute de fréquence. La FCR, en revanche, est une adaptation de puissance mesurée et régulée, de l'ordre de la seconde. Les onduleurs formant le réseau peuvent assumer des fonctions de soutien de la fréquence, mais ne remplacent pas automatiquement toutes les propriétés des machines synchrones.

  • FCR et restauration de la fréquence : l'aFRR doit être entièrement activée en 5 minutes et la mFRR en 15 minutes. Toutes deux sont appelées de manière ciblée pour une zone de réglage et relaient la FCR. La FCR n'est pas une centrale de remplacement ni une solution aux déséquilibres durables.

  • FCR et congestions du réseau : un écart de fréquence concerne l'ensemble de la zone synchrone, alors qu'une congestion de ligne est un problème de transport localisé. D'autres instruments existent pour cela, comme le redispatching. La FCR peut certes modifier les flux de charge, mais elle sert au maintien de la fréquence, non à la gestion des congestions.

Importance dans la transformation du système électrique

Avec davantage d'électricité éolienne et solaire, l'origine de la puissance change. Le besoin physique d'équilibre reste toutefois le même. En même temps, de nouveaux fournisseurs sont apparus, surtout des stockages par batterie. Ils peuvent modifier leur puissance très rapidement et dans les deux sens. Leur contenu énergétique est toutefois limité, ce qui exige une gestion soigneuse de l'état de charge. Pour de telles unités à réservoir d'énergie limité, des exigences particulières s'appliquent quant à la durée pendant laquelle elles doivent tenir une activation. Des consommateurs pilotables tels que les processus de refroidissement, les pompes ou les électrolyseurs entrent aussi en principe en ligne de compte. Leur participation effective dépend de la préqualification, des risques de processus, de la technique de mesure et de commande, ainsi que des prix de capacité.

L'existence de la FCR ne prouve ni qu'un système électrique est sûr, ni qu'il ne l'est pas. Tout grand système interconnecté doit s'attendre à des perturbations et a donc besoin d'une telle réserve. Ce qui est significatif, c'est que la FCR soit correctement dimensionnée, disponible de manière fiable et bien articulée avec les réserves en aval. Le maintien de la fréquence est un élément de la sécurité d'approvisionnement, mais n'est pas la même chose. La sécurité d'approvisionnement comprend aussi des capacités de production et de stockage suffisantes, des réseaux performants, la disponibilité des combustibles et des processus de crise. En cas de perturbation, la FCR procure les premières secondes à premières minutes décisives, jusqu'à ce que d'autres processus de réglage et de marché rétablissent l'équilibre.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 11.11.2026 19:47

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