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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Onduleur suiveur de réseau

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Un onduleur suiveur de réseau est un dispositif d'électronique de puissance qui injecte de l'énergie électrique dans un réseau à courant alternatif existant. Il s'aligne pour cela sur la tension, la fréquence et la position de phase qu'il mesure sur le réseau. Le terme anglais est Grid Following Inverter, abrégé GFL. L'appareil ne génère pas de référence de tension propre. Il mesure le signal du réseau et ajuste son courant de sortie en conséquence. Selon l'organisation nord-américaine de fiabilité NERC, la plupart des installations à base d'onduleurs raccordées au réseau fonctionnent aujourd'hui selon ce principe.

Fonctionnement : source de courant régulée avec PLL

Sur le plan technique, un onduleur suiveur de réseau se compose pour l'essentiel de deux éléments : une régulation rapide du courant et une boucle à verrouillage de phase (Phase-Locked Loop, en abrégé PLL). La PLL détermine en continu la position de phase de la tension du réseau au point de raccordement. Elle transmet cet angle à la régulation du courant. À partir de là, celle-ci produit un courant dont la position par rapport à la tension permet de faire circuler la puissance active et la puissance réactive souhaitées. Du point de vue du réseau, l'appareil se comporte donc comme une source de courant régulée. Une image : l'onduleur surfe sur la vague imposée par le réseau et délivre alors la puissance réglée.

Cette conception a une conséquence importante. Comme l'onduleur doit d'abord mesurer la tension et suivre l'angle, il réagit avec un certain retard à des sauts soudains de tension ou de phase. Le NERC souligne qu'un onduleur suiveur de réseau ne peut donc pas modifier instantanément son courant actif et réactif. Si la tension du réseau disparaît complètement, il n'a plus de grandeur de référence. En règle générale, il se déconnecte alors. C'est aussi voulu, car les règles de raccordement au réseau exigent le plus souvent une déconnexion en cas de panne de réseau, afin d'éviter la formation involontaire d'un réseau en îlotage.

« Suiveur de réseau » décrit un mode de régulation et non une source d'énergie. Des onduleurs suiveurs de réseau peuvent faire fonctionner des installations photovoltaïques, des éoliennes, des batteries de stockage et des stations de conversion de liaisons à courant continu haute tension. Le terme ne dit rien de la puissance nominale, du niveau de tension ni de la qualité de l'appareil.

Distinction avec l'onduleur et le fonctionnement formateur de réseau

Un onduleur (Wechselrichter) convertit le courant continu en courant alternatif. Le « convertisseur » (Umrichter) est le terme plus général pour l'électronique de puissance qui transforme des grandeurs électriques, par exemple aussi entre différentes fréquences. « Suiveur de réseau » et « formateur de réseau » désignent en revanche deux manières de réguler de tels appareils.

Un onduleur formateur de réseau maintient à ses bornes une tension propre en module et en angle. Du point de vue du réseau, il se comporte comme une source de tension. Il n'a pas nécessairement besoin d'une PLL pour la synchronisation. En cas de perturbation, il réagit immédiatement, de façon comparable à une machine synchrone, et non après une mesure. La Bundesnetzagentur constate que, dans leur écrasante majorité, les onduleurs suiveurs de réseau ne peuvent pas fournir de réserve d'inertie instantanée. Les onduleurs formateurs de réseau le peuvent en revanche grâce à ce qu'on appelle une masse d'inertie synthétique.

Deux batteries de stockage peuvent donc avoir le même aspect et la même puissance, mais se comporter de manière très différente sur le réseau. L'une suit le réseau. L'autre est conçue comme formatrice de réseau et peut, selon sa conception, soutenir la tension et la fréquence ou alimenter un réseau en îlotage. La capacité d'un appareil à fonctionner en mode formateur de réseau dépend souvent du logiciel de régulation et de la certification, mais aussi des réserves de courant et d'énergie du matériel.

Ce que les onduleurs suiveurs de réseau apportent

Les onduleurs suiveurs de réseau modernes ne sont pas de simples appareils d'injection. Ils peuvent fournir de la puissance réactive pour le maintien de la tension et réduire leur puissance active en cas de surfréquence. Ils peuvent en outre traverser des défauts du réseau dans le cadre du Fault Ride Through et injecter alors rapidement un courant réactif. De nombreuses règles de raccordement au réseau exigent désormais expressément de telles fonctions. Ces fonctions reposent toutefois sur la mesure et la régulation. Elles agissent donc avec un petit retard et non comme une réaction physiquement instantanée, comme celle d'une masse d'inertie en rotation.

Dans un réseau comptant de nombreuses machines synchrones et une puissance de court-circuit élevée, ce principe fonctionne de manière fiable. L'intégration précoce du photovoltaïque et de l'éolien a donc reposé presque entièrement sur des appareils suiveurs de réseau.

Limites dans les réseaux faibles et en cas de forte part d'onduleurs

La puissance de court-circuit en un nœud du réseau est la puissance apparente qui circulerait à cet endroit en cas de court-circuit. Elle mesure à quel point le réseau est à faible impédance et donc stable en tension en ce point. Si on la rapporte à la puissance nominale de l'installation raccordée, on obtient le Short Circuit Ratio (SCR). Lorsque ce rapport est faible, on parle de réseau faible. Le courant injecté modifie alors déjà nettement la tension au point de raccordement. Les cas typiques sont les longues lignes de raccordement, les raccordements offshore, les réseaux de distribution isolés et les situations de réseau avec peu de machines synchrones en service.

Dans un réseau faible, la PLL mesure une tension que l'onduleur influence déjà lui-même de façon notable. Il en résulte une rétroaction : l'onduleur suit en partie son propre écho. Des oscillations entre les régulateurs peuvent alors apparaître. En cas de défaut, l'onduleur peut aussi perdre la synchronisation et se déconnecter. Le NERC et la littérature spécialisée citent expressément la synchronisation assistée par PLL comme un risque de stabilité en cas de forte impédance du réseau. Lorsque de nombreux onduleurs dépendent de la même référence, une seule perturbation peut toucher plusieurs installations en même temps.

Il n'en découle pas que les onduleurs suiveurs de réseau soient inadaptés. Ce qui compte, c'est le nombre de ces installations exploitées dans quelle situation de réseau, et quels autres équipements imposent la tension. Dans un réseau offrant une tenue de tension suffisante et des régulateurs bien accordés, les installations suiveuses de réseau apportent une grande contribution. Là où il n'existe pas de référence stable, le simple suivi du réseau ne suffit pas.

Malentendus fréquents

  • « Suiveur de réseau signifie instable » : c'est faux. Les appareils ont fait leurs preuves et sont économiques dans la plupart des applications. Les problèmes n'apparaissent que lorsque leurs conditions préalables systémiques ne sont plus remplies.

  • « Le photovoltaïque est par nature suiveur de réseau » : le suivi du réseau est une propriété de l'électronique de puissance et de sa régulation, et non de la cellule solaire. Pour la source primaire, ce qui compte surtout, c'est de savoir si des réserves sont disponibles, par exemple un stockage ou un fonctionnement bridé.

  • « Formateur de réseau résout tout » : les onduleurs formateurs de réseau restent eux aussi soumis à leurs limites de courant. Selon le NERC, la régulation formatrice de réseau ne change rien au courant de défaut limité, qui est important pour la protection du réseau. Les machines synchrones fournissent en revanche brièvement, en cas de court-circuit, un multiple de leur courant nominal.

  • « Une puissance reste une puissance » : pour la stabilité du réseau, le mode de régulation compte en plus de la puissance installée. Un gigawatt d'injection suiveuse de réseau agit différemment dans le système d'un gigawatt de puissance formatrice de réseau ou d'un gigawatt de machines synchrones.

État de la réglementation en Allemagne (état de novembre 2026)

En Allemagne, les onduleurs suiveurs de réseau restent autorisés et constituent le cas normal. Pour la réserve d'inertie instantanée, il existe toutefois depuis 2026 une voie d'approvisionnement distincte. La Bundesnetzagentur a pris à ce sujet, dans la procédure BK6-23-010, une décision sur l'approvisionnement fondé sur le marché. Elle y désigne les onduleurs formateurs de réseau comme condition pour que des installations à base d'onduleurs puissent fournir de la réserve d'inertie instantanée. La quantité est exprimée en MWs (mégawatt seconde). Selon VDE FNN, le marché de la réserve d'inertie instantanée a démarré le 22 janvier 2026. Les exigences techniques et les justificatifs figurent dans la note VDE FNN « Technische Anforderungen an Netzbildende Eigenschaften inklusive der Bereitstellung von Momentanreserve » (exigences techniques relatives aux propriétés formatrices de réseau, y compris la fourniture de réserve d'inertie instantanée). La version 2.1 du 23 janvier 2026 a remplacé la version 2.0. Les installations purement suiveuses de réseau ne peuvent donc pas participer à ce marché.

Pour le réseau de très haute tension, la révision de section VDE-AR-N 4130/A1 (édition 2026-06) contient pour la première fois des exigences relatives aux propriétés formatrices de réseau. Pour les nouveaux systèmes de stockage d'énergie par batteries, les propriétés formatrices de réseau deviennent ainsi une exigence minimale. Cela vaut aussi pour les unités de production qui souhaitent proposer la réserve d'inertie instantanée comme service système. Cette obligation ne s'applique qu'aux raccordements relevant du champ d'application de la VDE-AR-N 4130. Il n'en découle pas que les batteries de stockage suiveuses de réseau seraient d'une manière générale interdites en moyenne ou en haute tension. Ce sont les règles techniques de raccordement correspondantes et les prescriptions du gestionnaire de réseau qui s'y appliquent.

Importance pour l'exploitation du système et la sécurité d'approvisionnement

Lorsque les centrales conventionnelles fonctionnent moins souvent, des propriétés qui étaient jusqu'ici présentes en passant disparaissent : puissance de court-circuit, inertie et tenue robuste de la tension. L'électricité issue de sources renouvelables peut suffire sur le plan arithmétique, tandis que certaines fonctions de stabilité deviennent néanmoins rares. Les gestionnaires de réseau y répondent par des règles de raccordement, par l'approvisionnement en services système et par leurs propres équipements. Les onduleurs suiveurs de réseau continueront d'assurer la plus grande part de l'injection. La question ouverte porte surtout sur la part de puissance formatrice de réseau nécessaire à quels nœuds du réseau pour qu'ils puissent suivre en toute sécurité.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 12.11.2026 05:05

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