À mesure que les centrales éoliennes et solaires remplacent une partie des moyens de production synchrones, le comportement électrique du réseau évolue. Ces installations se raccordent principalement par des convertisseurs électroniques, dont la commande peut influer sur la stabilité de la tension et de la fréquence. Les onduleurs dits « grid-forming » sont conçus pour contribuer activement à ces grandeurs, au lieu de suivre simplement un réseau déjà établi. Leur intérêt dépend toutefois des besoins locaux, du réglage des équipements et de leur coordination avec les autres ressources.
La distinction avec les onduleurs « grid-following » porte d’abord sur la manière de se synchroniser. Un convertisseur grid-following mesure la tension existante et adapte son courant à cette référence ; il fonctionne donc mieux lorsque le réseau fournit un signal suffisamment robuste. Un convertisseur grid-forming se comporte plutôt comme une source de tension pilotée : il contribue à définir une référence de tension et de fréquence dans les limites de ses capacités. Cette fonction peut aider dans un réseau faible, une zone isolée ou un système où la production issue d’onduleurs devient importante. Elle ne signifie pas que l’équipement produit davantage d’électricité : la puissance disponible reste déterminée par la ressource, le stockage et les limites du raccordement.
Les services rendus varient selon la stratégie de commande et le matériel. Un onduleur grid-forming peut participer à la réponse aux variations de fréquence, au maintien de la tension ou à l’amortissement de certaines oscillations. Avec une batterie, il dispose d’une réserve de puissance mobilisable, sous réserve que l’état de charge et la capacité de stockage le permettent. Une centrale renouvelable sans stockage peut aussi adopter ce type de commande, mais sa marge de réponse dépend notamment de la production instantanée et de la possibilité de réduire ou de moduler celle-ci. Ces fonctions ne sont donc ni automatiques ni illimitées : elles doivent être spécifiées dans les exigences de raccordement et vérifiées dans les conditions d’exploitation prévues.
Il faut aussi éviter d’assimiler la commande grid-forming à l’inertie d’une machine tournante. Certains réglages reproduisent une réponse qui s’en rapproche sur le plan de la fréquence, mais les limites physiques et les comportements lors d’un défaut restent différents. Les convertisseurs sont souvent soumis à des plafonds de courant ; ils ne réagissent pas comme une machine synchrone lorsque la tension s’effondre. Les protections, les automatismes et les réglages des équipements voisins doivent donc être étudiés ensemble. Une fonction utile dans une simulation isolée peut devenir instable ou insuffisante si plusieurs convertisseurs interagissent, notamment dans un réseau faible ou fortement maillé.
Le déploiement demande ainsi une approche système. Les gestionnaires de réseau doivent caractériser les besoins de chaque zone, définir les performances attendues et tester les réponses dans des scénarios représentatifs, y compris lors de défauts et de changements rapides de production. Les essais en laboratoire et les modèles validés sont complémentaires : ils permettent d’examiner des interactions difficiles à reproduire sur le réseau réel. Il faut également préciser les responsabilités entre fabricants, exploitants et gestionnaires, car le réglage des fonctions et leur mise à jour influent sur les services système disponibles. La standardisation progressive des exigences facilite les raccordements, sans supprimer la nécessité d’études locales.
Les onduleurs grid-forming offrent un levier de flexibilité pour accompagner l’intégration des énergies renouvelables, en particulier là où les références de tension et de fréquence deviennent plus sensibles. Ils ne remplacent ni les moyens de production pilotables, ni le stockage, ni les renforcements de réseau lorsque ceux-ci sont nécessaires. Leur valeur repose sur une capacité électrique réellement disponible, des commandes bien coordonnées et des protections adaptées. Pour les décideurs, l’enjeu est donc de les intégrer à une stratégie globale de stabilité, plutôt que de les considérer comme une propriété suffisante d’un convertisseur.
