À mesure que les centrales éoliennes et solaires remplacent une partie des moyens de production synchrones, le fonctionnement électrique du réseau évolue. Les convertisseurs raccordés aux renouvelables et aux batteries suivent généralement une tension déjà établie par le système. Cette logique fonctionne bien lorsque le réseau fournit une référence suffisamment robuste, mais elle devient plus délicate dans certaines zones faiblement raccordées ou alimentées par une forte proportion de convertisseurs. Les onduleurs dits « formateurs de réseau » proposent une autre approche : ils contribuent à établir la tension et la fréquence, plutôt que de simplement s’y synchroniser.
La distinction tient d’abord à la commande. Un onduleur suiveur de réseau mesure la tension locale et utilise cette référence pour synchroniser son injection, souvent au moyen d’une boucle à verrouillage de phase. Un onduleur formateur se comporte davantage comme une source de tension commandée : il fixe une référence locale de fréquence et d’amplitude, puis ajuste sa puissance en fonction des échanges avec le réseau. Il ne reproduit pas à lui seul une machine tournante, mais certaines stratégies de commande peuvent contribuer à amortir les variations de fréquence ou à soutenir la tension. La réponse dépend toutefois du réglage, de la puissance disponible et des caractéristiques du réseau auquel il est raccordé.
Cette capacité peut être utile dans les réseaux insulaires, les micro-réseaux ou les zones où les lignes longues et les faibles niveaux de court-circuit rendent la synchronisation plus sensible. Des batteries équipées de commandes adaptées peuvent apporter une référence stable et participer à l’équilibrage rapide. Des installations renouvelables peuvent aussi fournir certains services si leur convertisseur et leur raccordement le permettent. Mais la commande ne crée pas d’énergie : pour augmenter temporairement la puissance active, une batterie doit disposer d’une réserve de charge suffisante. Une centrale solaire ou éolienne doit, selon le service demandé, conserver une marge de production ou s’appuyer sur un stockage associé.
Le comportement lors d’un défaut constitue un autre enjeu. Les onduleurs ont des limites de courant différentes de celles des alternateurs, et leurs protections peuvent réduire ou interrompre l’injection lorsque la tension s’effondre. La commande doit donc arbitrer entre le maintien de la tension, la limitation des courants et la protection des composants. Les gestionnaires de réseau doivent examiner les conséquences sur la détection des défauts, la coordination des protections et la reprise après perturbation. Une performance annoncée en fonctionnement normal ne suffit pas à démontrer qu’un équipement contribuera de manière fiable lorsque le réseau est perturbé.
La coordination entre équipements est tout aussi importante. Plusieurs onduleurs formateurs peuvent interagir, notamment si leurs réglages sont conçus séparément ou si les délais de communication et les caractéristiques des lignes sont mal pris en compte. Les essais doivent couvrir des situations variées : variations de charge, changements de topologie, perturbations de tension et fonctionnement en réseau faible. Des modèles validés, des essais en laboratoire et des démonstrations sur site aident à vérifier les réponses dynamiques avant un déploiement à grande échelle. Les exigences de raccordement et les méthodes de qualification doivent aussi évoluer afin que les services rendus soient comparables d’un fournisseur à l’autre.
Les onduleurs formateurs de réseau élargissent ainsi les moyens de maintenir la stabilité d’un système électrique fortement renouvelable, sans remplacer à eux seuls les autres ressources de flexibilité. Leur intérêt dépend de la capacité de stockage disponible, des limites des convertisseurs, de la configuration du réseau et de règles de commande cohérentes. Pour les exploitants, l’enjeu est de spécifier les services attendus et de les vérifier dans des conditions représentatives. C’est à cette condition que cette fonction peut compléter l’effacement, les réserves pilotables et les interconnexions dans l’équilibrage du système.
