À mesure que les centrales solaires et éoliennes remplacent une partie des groupes synchrones, le fonctionnement du réseau évolue. Ces ressources se raccordent généralement par des convertisseurs électroniques, dont le comportement dépend de leurs réglages et des conditions du système. Les onduleurs formateurs de réseau, ou « grid-forming », peuvent contribuer à établir la tension et la fréquence, plutôt que de simplement suivre un signal déjà présent. Leur déploiement intéresse les gestionnaires de réseau, mais il ne constitue pas à lui seul une garantie de stabilité.
La distinction avec un onduleur « grid-following » tient à sa manière de se comporter face au réseau. Un convertisseur suiveur mesure la tension existante et synchronise sa production sur celle-ci. Un convertisseur formateur régule une référence de tension et de fréquence, selon une stratégie de commande définie. Cette capacité peut être utile dans des zones où le réseau est faible, peu interconnecté ou alimenté par une part élevée de ressources raccordées par électronique de puissance. Elle permet aussi d’envisager le fonctionnement de certains réseaux isolés ou le redémarrage après une coupure, si l’installation et les procédures le prévoient.
La contribution à l’équilibrage doit toutefois être examinée avec précision. Un onduleur peut réagir rapidement à une variation de fréquence, mais sa puissance disponible dépend de la ressource qui l’alimente et de ses marges de fonctionnement. Associé à une batterie, il peut mobiliser une réserve de puissance, sous réserve de conserver une capacité de stockage suffisante et de respecter les limites de charge et de décharge. Une réponse dite « inertielle » reproduit certains effets du comportement des machines tournantes, sans être identique à l’inertie physique. Sa durée, son amplitude et sa répétabilité dépendent du contrôle, de la réserve énergétique et des consignes d’exploitation.
La coordination entre équipements est un autre enjeu central. Plusieurs convertisseurs formateurs raccordés au même réseau doivent interagir sans créer d’oscillations ni se concurrencer dans la régulation de la tension ou de la fréquence. Les protections doivent aussi être adaptées : les convertisseurs ne fournissent pas nécessairement les mêmes courants de défaut que les machines synchrones, ce qui peut compliquer la détection et la localisation d’une anomalie. Les études doivent donc couvrir différents états du réseau, des variations de production renouvelable, des indisponibilités et des perturbations. Des essais en laboratoire, des simulations et des tests sur site permettent de vérifier que les commandes se comportent comme prévu dans ces situations.
Le choix de l’emplacement compte autant que la technologie. Un convertisseur installé près d’un point de raccordement fragile peut apporter un soutien local, tandis qu’un équipement situé ailleurs ne répondra pas forcément aux mêmes contraintes de tension ou de congestion. Il faut intégrer son fonctionnement aux règles de conduite, aux services système et aux dispositifs de protection du réseau. La qualité des modèles fournis aux gestionnaires est également déterminante : des représentations incomplètes des commandes peuvent fausser les études de stabilité. Enfin, les exigences de performance et les méthodes de validation doivent être suffisamment harmonisées pour faciliter la comparaison des projets et leur raccordement.
Les onduleurs formateurs de réseau élargissent donc les moyens de flexibilité disponibles pour intégrer les énergies renouvelables. Leur intérêt dépend cependant de la réserve de puissance mobilisable, de la capacité de stockage lorsqu’elle est nécessaire, de leur coordination avec les autres équipements et de la robustesse des études. Pour les décideurs, l’enjeu consiste à les considérer comme une composante d’un système cohérent, aux côtés de l’interconnexion, de l’effacement, des moyens pilotables et des services système. C’est à cette échelle que leur contribution à la stabilité peut être évaluée et rémunérée de façon pertinente.
