À mesure que l’éolien et le solaire prennent une place importante dans le mix électrique, la stabilité du réseau dépend davantage de convertisseurs électroniques. Les onduleurs classiques, dits « grid-following », se synchronisent sur une tension déjà présente et suivent la fréquence du réseau. Cette approche fonctionne tant que le système fournit un signal de référence suffisamment robuste. Les onduleurs grid-forming explorent une autre fonction : contribuer à établir cette référence, notamment dans les réseaux où les machines synchrones deviennent moins nombreuses.
Un onduleur grid-forming se comporte, du point de vue de sa commande, comme une source de tension capable de réguler sa fréquence et son amplitude. Il peut ainsi participer au maintien de la fréquence après un déséquilibre entre production et consommation, ou soutenir la tension dans une zone électrique fragile. Cette réponse rapide ne signifie pas qu’il produit de l’énergie à partir de rien : sa contribution dépend de la ressource raccordée, de la capacité de stockage disponible et des limites de puissance de l’équipement. Une batterie, un parc éolien ou une autre installation doit donc disposer d’une marge de fonctionnement adaptée au service attendu.
La comparaison avec l’inertie des alternateurs classiques demande aussi de la prudence. Un convertisseur peut reproduire certains effets de soutien à la fréquence par sa commande, mais il ne possède pas d’inertie mécanique au sens physique. Son comportement dépend des algorithmes, des mesures, des réglages et de la réserve d’énergie mobilisable. Lorsque la fréquence évolue vite, la puissance fournie reste contrainte par les composants électroniques et par le courant maximal que l’onduleur peut délivrer. Il faut donc préciser les services système recherchés plutôt que considérer le grid-forming comme une fonction uniforme.
L’intérêt de cette commande apparaît particulièrement dans les réseaux insulaires, les micro-réseaux ou les zones faiblement interconnectées, où le niveau de court-circuit est limité et où la tension peut être moins rigide. Elle peut faciliter le fonctionnement de systèmes comprenant beaucoup de production renouvelable, voire contribuer à leur fonctionnement en réseau isolé, si l’architecture et les protections le permettent. Sur un réseau étendu, le bénéfice dépend davantage de la coordination entre installations, des caractéristiques locales et des exigences de l’opérateur. Plusieurs onduleurs qui régulent simultanément fréquence et tension peuvent interagir si leurs paramètres ne sont pas correctement conçus.
Le déploiement pose donc des questions de modélisation, d’essais et d’exploitation. Les modèles doivent représenter les commandes et leurs limites, y compris lors de défauts, lorsque les équipements peuvent atteindre leur courant maximal et modifier leur comportement. Les études de stabilité ne se limitent pas à vérifier qu’un équipement fonctionne seul : elles examinent ses interactions avec les autres convertisseurs, les protections et les régulateurs du réseau. Des exigences communes de raccordement et des procédures d’essai sont nécessaires pour que le service annoncé soit vérifiable dans des conditions représentatives.
Enfin, le choix entre une commande grid-forming et d’autres moyens de flexibilité se fait au regard des besoins du système. Le stockage peut fournir une réserve rapide, mais sa capacité, son état de charge et son renouvellement limitent la durée du soutien. L’effacement, les interconnexions, les compensateurs synchrones et les moyens de production pilotables répondent à des contraintes différentes et peuvent se compléter. Les onduleurs grid-forming constituent ainsi une brique de stabilité pertinente pour certains réseaux à forte production renouvelable, à condition d’associer réglages, réserve énergétique, protections et coordination à l’échelle du système.
