Gestion de la puissance réactive · Glossaire

La gestion de la puissance réactive désigne la fourniture, l'absorption et le pilotage ciblés de puissance réactive dans un réseau à courant alternatif. Elle sert avant tout au maintien de la tension. Le réseau doit donc être exploité dans des limites de tension admissibles. La gestion de la puissance réactive ne décide pas du nombre de kilowattheures livrés. Elle détermine plutôt si les conditions électriques du réseau permettent, sur le plan technique, le transport et la distribution de cette énergie.

Principes physiques

La puissance réactive apparaît dans les systèmes à courant alternatif parce que les champs électriques et magnétiques se constituent et se résorbent périodiquement. Cela se produit dans les lignes, transformateurs, moteurs, générateurs, câbles et installations d'électronique de puissance. L'énergie oscille alors entre la source et l'équipement, sans être consommée en moyenne. La puissance réactive a pour symbole Q et s'exprime en var, kvar ou Mvar. Il faut la distinguer de la puissance active P, exprimée en watts. Celle-ci produit effectivement un travail : elle entraîne par exemple un moteur, produit de la chaleur ou charge une batterie. La puissance active et la puissance réactive donnent la puissance apparente S, en VA, kVA ou MVA. Les deux grandeurs ne s'additionnent pas simplement. Pour des grandeurs sinusoïdales, c'est la somme géométrique qui s'applique : S est la racine carrée de P² plus Q². Exemple : 80 kW de puissance active et 60 kvar de puissance réactive donnent 100 kVA de puissance apparente. Pour les lignes, transformateurs et convertisseurs, la puissance apparente est déterminante, car elle fixe le courant qui circule et donc la charge.

L'affirmation selon laquelle la puissance réactive ne produit aucun travail donne souvent une image erronée. La puissance réactive n'est pas inutile : elle est nécessaire au fonctionnement d'un réseau à courant alternatif. La tension et les flux de puissance réactive sont étroitement liés. Les consommateurs inductifs comme les moteurs ont besoin de puissance réactive pour établir leurs champs magnétiques. Les équipements capacitifs comme les longs câbles produisent au contraire eux-mêmes de la puissance réactive. Dans les deux cas, la répartition locale de la puissance réactive influence la tension. Si la puissance réactive manque ou est fournie au mauvais endroit, la tension peut baisser. Si trop de puissance réactive capacitive est injectée, elle peut monter. Les deux situations peuvent surcharger des équipements, déclencher des dispositifs de protection ou enfreindre la qualité de tension prescrite.

Pourquoi la puissance réactive est un sujet local

La gestion de la puissance réactive est fortement liée au lieu. La puissance active peut être échangée et équilibrée sur de grandes distances, même si des congestions et des pertes surviennent. La puissance réactive, en revanche, ne peut être transportée que de façon limitée sur de longues distances. Son transport engendre lui-même des courants et des chutes de tension et sollicite les équipements. La puissance réactive issue d'un nœud très éloigné du réseau de transport n'aide donc souvent que peu la tension d'un réseau de distribution, ou seulement avec des effets secondaires. L'essentiel n'est donc pas de savoir si le système global dispose de suffisamment de puissance réactive. Celle-ci doit être disponible au bon point du réseau, au bon moment et avec un réglage suffisamment rapide.

C'est ce qui distingue nettement la gestion de la puissance réactive du maintien de la fréquence et de la puissance de réglage. La fréquence dans un réseau synchrone dépend avant tout de l'équilibre entre production et consommation de puissance active. Elle est quasiment identique dans toute la zone synchrone. La tension, elle, est fortement marquée par le local. Elle dépend notamment de la puissance réactive, des impédances de ligne, de la structure du réseau, des prises de transformateur et des flux de charge. Un réseau peut disposer d'assez d'énergie dans le bilan et connaître pourtant des problèmes de tension locaux. Inversement, une section de réseau qui transporte à peine de puissance active peut présenter une tension trop élevée en raison d'effets capacitifs. C'est le cas par exemple de longs câbles faiblement chargés en période de faible charge.

Fournisseurs et moyens de réglage

Autrefois, la puissance réactive était fournie surtout par les machines synchrones des centrales conventionnelles. Elles sont couplées électromagnétiquement et directement au réseau et peuvent, grâce à leur excitation, fournir ou absorber de la puissance réactive. Elles contribuent en outre à la puissance de court-circuit et à la stabilité de tension. Lorsque des centrales conventionnelles quittent le réseau, cette capacité ne disparaît pas automatiquement. Elle doit toutefois être remplacée par d'autres équipements et coordonnée autrement. Parmi eux figurent :

les convertisseurs des installations éoliennes, photovoltaïques et de stockage par batteries, qui règlent la puissance réactive en fonction de la tension, de la puissance active ou d'un facteur de puissance imposé,
les installations STATCOM et SVC, qui injectent ou absorbent dynamiquement de la puissance réactive et réagissent plus vite que les moyens à commutation mécanique,
les compensateurs synchrones rotatifs (machines synchrones sans entraînement), qui fournissent, outre la puissance réactive, du courant de court-circuit,
les batteries de condensateurs, qui fournissent de la puissance réactive capacitive et relèvent la tension, ainsi que les bobines d'inductance, qui compensent la puissance réactive capacitive, par exemple de longs câbles, et abaissent la tension,
les changeurs de prises des transformateurs de puissance et les transformateurs de réseau local réglables, qui modifient le rapport de transformation et déplacent ainsi le niveau de tension entre niveaux de réseau, sans fournir eux-mêmes de puissance réactive.

La combinaison pertinente dépend de plusieurs facteurs. Parmi eux figurent le niveau de réseau, la puissance de court-circuit, le flux de charge, la part de câbles, la structure de production et la conduite d'exploitation. Un exemple parlant est un départ rural en moyenne tension comptant de nombreuses installations photovoltaïques. Par un midi ensoleillé et à faible charge, la tension monte en bout de ligne. Si les onduleurs y absorbent de la puissance réactive inductive, ils atténuent cette hausse. Le gestionnaire de réseau peut ainsi souvent raccorder davantage d'installations sans renforcer immédiatement la ligne.

Les installations à convertisseurs peuvent fournir de la puissance réactive très rapidement. Selon leur conception, cela reste possible même lorsqu'elles n'injectent pas ou peu de puissance active. Leur capacité est limitée par la conception du convertisseur, la limite de puissance apparente, les paramètres de réglage, les conditions de raccordement et l'état de fonctionnement. Si un onduleur fonctionne déjà près de sa puissance apparente maximale, de la puissance réactive supplémentaire ne peut être fournie qu'au détriment de la puissance active. Cet arbitrage n'est pas un détail marginal. Il touche aux modèles de revenus, aux règles de raccordement au réseau et à la question de savoir qui supporte les coûts des services système.

Acteurs et répartition des tâches

La gestion de la puissance réactive ne relève pas d'un acteur unique. Les gestionnaires de réseau de transport ont besoin de puissance réactive pour le maintien de la tension dans le réseau à très haute tension et aux points de livraison vers les réseaux aval. Les gestionnaires de réseau de distribution doivent respecter les limites de tension dans les réseaux haute, moyenne et basse tension. De nombreuses installations de production décentralisées, bornes de recharge, pompes à chaleur et batteries de stockage y sont aujourd'hui raccordées. Les exploitants d'installations doivent satisfaire aux exigences techniques des règles de raccordement au réseau. Il peut s'agir de certaines courbes caractéristiques de puissance réactive, de plages de facteur de puissance ou de procédés de réglage de la tension. Le législateur et les autorités de régulation déterminent comment la puissance réactive est acquise : comme condition de raccordement obligatoire, comme service système acquis par le marché et rémunéré, ou par la régulation des tarifs de réseau.

Cadre juridique en Allemagne

En Allemagne, le § 12h de la loi sur l'économie énergétique (EnWG) oblige les gestionnaires de réseau de transport responsables d'une zone de réglage et les gestionnaires de réseau de distribution à une démarche déterminée. Ils doivent acquérir les services système non liés à la fréquence de manière transparente, non discriminatoire et fondée sur le marché. Au premier rang figurent les services de réglage de la tension, donc la puissance réactive. La disposition mentionne en outre notamment le soutien dynamique par courant réactif, un service propre de soutien rapide en cas de défauts. L'acquisition n'est autorisée que dans la mesure où elle est nécessaire à une exploitation du réseau sûre, fiable et efficiente. L'Agence fédérale des réseaux (Bundesnetzagentur) peut fixer des exceptions lorsqu'une acquisition fondée sur le marché n'est pas économiquement efficiente. Elle peut aussi exclure certains niveaux de tension.

L'obligation existe depuis le 27 novembre 2020. Par la décision BK6-23-072 du 25 juin 2024, la Bundesnetzagentur a édicté des prescriptions pour l'acquisition de puissance réactive fondée sur le marché. Elles s'adressent aux gestionnaires de réseau de transport responsables d'une zone de réglage et aux gestionnaires de réseau de distribution exploitant un réseau haute tension. L'autorité a exclu de cette obligation les exploitants de réseaux basse et moyenne tension. Elle a indiqué comme motif qu'une grande partie du besoin y est couverte par les règles techniques de raccordement. Le volume négociable sur le marché serait faible. Elle a donc jugé qu'une obligation pour plus de 800 gestionnaires de réseau de distribution n'était, pour l'instant, pas économiquement efficiente. Les gestionnaires de réseau de transport ont introduit pour la première fois le marché de la puissance réactive en 2025 selon ces prescriptions. En basse et moyenne tension, la puissance réactive reste donc pour l'instant surtout une condition de raccordement. En haute et très haute tension, elle est en revanche de plus en plus acquise comme service rémunéré.

Malentendus courants

Un malentendu consiste à ne voir la gestion de la puissance réactive que comme une compensation chez le consommateur. Dans l'industrie, la compensation de la puissance réactive est usuelle de longue date, car de grands moteurs ou transformateurs peuvent provoquer un facteur de puissance défavorable. Des installations de condensateurs réduisent alors le soutirage de puissance réactive et soulagent lignes et transformateurs. Dans l'exploitation actuelle des réseaux, ce point de vue ne suffit pas. De nombreuses petites installations photovoltaïques injectent, de longs câbles moyenne tension s'y ajoutent, et la mobilité électrique et les pompes à chaleur apportent de nouveaux profils de charge. En même temps, la production se déplace vers les réseaux de distribution. Tout cela modifie les conditions de tension. La gestion de la puissance réactive devient ainsi une tâche permanente de coordination entre planification du réseau, exploitation en temps réel et règles de raccordement.

Assimiler la puissance réactive à des pertes est également inexact. La puissance réactive elle-même n'est pas de l'énergie consommée au sens d'un kilowattheure. Son transport augmente toutefois les courants dans les lignes et transformateurs. Des courants plus élevés entraînent des pertes ohmiques plus importantes et occupent de la capacité thermique. Une section de réseau peut alors absorber moins de puissance active supplémentaire. La ligne n'est alors pas limitée par la consommation d'énergie, mais par la charge en courant. Un bon pilotage de la puissance réactive ne peut donc pas remplacer entièrement le développement du réseau. Il peut toutefois mieux valoriser les équipements existants et éviter des problèmes de tension.

Importance liée à l'électrification

Avec l'électrification, le sujet gagne en importance. Pompes à chaleur, infrastructures de recharge, chaleur de procédé électrique et nouvelles installations industrielles n'augmentent pas seulement la quantité d'énergie dans le réseau électrique. Elles modifient aussi les profils de charge, les puissances de raccordement et les conditions locales de tension. En même temps, les installations photovoltaïques et éoliennes injectent en fonction de la météo. Il en résulte des situations de réseau où la tension est davantage marquée par les circonstances locales que par le bilan annuel entre production et consommation. De telles circonstances sont une forte injection décentralisée à faible charge, de longues lignes ou une puissance de recharge simultanée élevée.

La notion montre que la sécurité d'approvisionnement ne se réduit pas à une puissance de production et une énergie suffisantes. Un réseau doit maîtriser simultanément la tension, la fréquence, les concepts de protection, la charge des équipements et la capacité de réglage. La gestion de la puissance réactive concerne ici le versant tension de l'exploitation. Elle ne remplace ni le développement du réseau, ni la gestion de la puissance active, ni la flexibilité. Elle détermine toutefois aussi si lignes, transformateurs et convertisseurs coopèrent de façon stable dans leurs limites techniques. Bien comprise, la gestion de la puissance réactive désigne la capacité organisée d'un réseau à courant alternatif à piloter la puissance réactive là où elle agit réellement sur la tension et sur les équipements.

Sources

Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz - EnWG), § 12h Marktgestützte Beschaffung nicht frequenzgebundener Systemdienstleistungen — Bundesministerium der Justiz / gesetze-im-internet.de; unbekannt (aktuelle konsolidierte Fassung). § 12h Abs. 1, 2, 4 EnWG
Beschlusskammer 6 – BK6-23-072, Verfahrenseröffnung — Bundesnetzagentur; unbekannt (2023). Verfahrensbeschreibung
Beschlusskammer 6 – BK6-23-072, zweite Konsultation (Ausnahme für Nieder- und Mittelspannung) — Bundesnetzagentur; unbekannt (Konsultation Anfang 2024). Konsultationsgegenstand
Beschluss BK6-23-072 vom 25.06.2024 — Bundesnetzagentur; 2024-06-25. Tenor und Begründung (laut Suchergebnis-Auszug)
Marktgestützte Beschaffung von Blindleistung — TenneT TSO; unbekannt. Abschnitt Einführung neuer marktgestützter Beschaffung 2025

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Edited by eCMS on 11.11.2026 16:11