# Cariflex — Concepts Clé et État de l'Art

> Documentation de référence pour le projet Cariflex — Agrégation et flexibilité énergétique

## 1. Virtual Power Plant (VPP)

### Définition
Une **Centrale Virtuelle de Production (VPP)** est un réseau agrégé de ressources énergétiques décentralisées (DER) :
- Panneaux photovoltaïques (PV)
- Batteries de stockage
- Éoliennes
- Bornes de recharge véhicules électriques (EVSE)
- Véhicules électriques (V2G)

Connectées et gérées via un logiciel avancé pour fonctionner comme une **seule entité coordonnée**.

### Rôle
- **Flexibilité au réseau** : régulation de fréquence, réponse à la demande, trading d'énergie
- **Stabilité du réseau** : maximisation de l'intégration des ENR
- **Bénéfices économiques** : revenus pour les participants via les marchés de flexibilité
- **Transition énergétique** : soutien à la décentralisation et à la durabilité

### Composants clés
1. **Engagement clients** : onboarding des propriétaires d'actifs (PV, batteries, EV)
2. **Agrégation** : pooling des ressources distribuées
3. **Optimisation** : dispatch intelligent via algorithmes
4. **Marché** : participation aux marchés de flexibilité (frequency regulation, demand response, energy trading)
5. **Monitoring** : supervision temps réel des actifs

### Application Cariflex
Cariflex agit comme un VPP qui agrège :
- 10 installations PV (5 kWc chacune = 50 kWc total)
- 10 batteries (100 kWh chacune = 1 MWh total)
- 10 bornes EV (22 kW chacune = 220 kW total)
- 10 véhicules électriques V2G (75 kWh chacun = 750 kWh total)

**Capacité totale d'agrégation : ~50 kWc PV + 1,75 MWh stockage**

## 2. Energy Aggregators in Flexibility Markets

### Définition
Un **agrégateur d'énergie** est un acteur qui regroupe la flexibilité de plusieurs petits consommateurs/producteurs pour la vendre sur les marchés de l'énergie.

### Modèle économique
- **Marché de capacité** : réservation de capacité de flexibilité
- **Marché d'énergie** : vente d'énergie sur le spot (EPEX SPOT)
- **Marché de services système** : régulation de fréquence (FCR, aFRR, mFRR)
- **Demand Response** : réponse à la demande (effacement)

### Types de flexibilité
| Type | Description | Source |
|------|-------------|--------|
| **Montée (Up)** | Augmentation de production ou réduction de consommation | Batteries (décharge), PV (curtailment inversé), EV (charge réduite) |
| **Descente (Down)** | Réduction de production ou augmentation de consommation | Batteries (charge), PV (curtailment), EV (charge augmentée) |

### Application Cariflex
En tant qu'agrégateur, Cariflex :
1. Collecte la flexibilité disponible de ses 40 actifs
2. Optimise le dispatch selon les signaux de prix et les demandes DSO
3. Vend la flexibilité sur les marchés appropriés
4. Rémunère les participants proportionnellement à leur contribution

## 3. Flexibility Trading (EPEX SPOT)

### Qu'est-ce que le trading de flexibilité ?
Le trading de flexibilité consiste à acheter/ vendre de la capacité de modulation de consommation ou production sur les marchés de l'énergie.

### Marchés EPEX SPOT (France)
| Marché | Horizon | Produit | Rôle Cariflex |
|--------|---------|---------|---------------|
| **Day-ahead** | J-1 | Énergie par heure (MWh) | Optimisation schedule |
| **Intraday** | H-1 à H-24 | Énergie 15min (MWh) | Ajustement en temps réel |
| **Balancing** | Temps réel | Capacité (MW) | Réponse à la demande |

Source : https://www.epexspot.com/en/marketdataservices

### Application Cariflex
| Marché | Horizon | Produit |
|--------|---------|---------|
| **Day-ahead** | J-1 | Énergie par heure (MWh) |
| **Intraday** | H-1 à H-24 | Énergie par quart d'heure (MWh) |
| **Balancing** | Temps réel | Capacité de réservation (MW) |

### Mécanisme
1. **Prévision** : FlexMeasures génère des prévisions de production/consommation
2. **Offre** : Cariflex soumet des offres de flexibilité sur EPEX SPOT
3. **Clearing** : Le marché détermine le prix et le volume
4. **Exécution** : Les actifs ajustent leur opération selon le signal de marché

### Application Cariflex
- FlexMeasures génère les prévisions PV, consommation, stockage
- Le S2 CEM reçoit les signaux de prix et les demandes DSO
- Les actifs sont dispatchés pour maximiser les revenus de flexibilité

## 4. Standards d'Interopérabilité

| Standard | Organisation | Usage | APIs |
|----------|-------------|-------|------|
| **Flex Ready®** | GIMELEC/RTE/ENEDIS | Interopérabilité Bâtiment ↔ Réseau | Aggregator API, Supplier API |
| **IEC 62746-4** | IEC | Interfaces ressources côté demande | — |
| **S2** | S2Standard.org | Communication CEM/RM | WebSocket |
| **OpenADR 2.0b** | OpenADR Alliance | Demand Response automatisée | REST |
| **OpenLEADR** | OpenLEADR | Passerelle open-source OpenADR | Python |

## 5. Local Energy Market (LEM)

### Définition
Un marché local d'énergie permet l'échange direct d'énergie entre producteurs et consommateurs locaux, sans passer par les marchés centralisés.

### Designs de marché LEM
| Design | Description | Avantages |
|--------|-------------|-----------|
| **Time-of-Use (ToU)** | Variable pricing by hour | Simple, incitation décalage |
| **Peer-to-Peer (P2P)** | Échange direct prosumer↔prosumer | Autonomie, communauté |
| **Central Market** | Marché centralisé avec clearing | Efficacité, liquidité |

### Outils de simulation
| Outil | Usage | Source |
|-------|-------|--------|
| **HAMLET** | Simulation agent-based LEM | TU Munich |
| **OPLEM** | Optimisation multi-période | Oxford (PSAL) |
| **lemlab** | Simulation agent-based (legacy) | TU Munich |

### Application Cariflex
- HAMLET et OPLEM pour simuler des designs LEM
- Évaluer la viabilité économique d'un marché local en Martinique
- Tester les stratégies de trading (ToU, P2P, Central)

## 6. FlexMeasures — Resource Manager

### Définition
FlexMeasures est un **Resource Manager (RM)** open-source qui :
- Collecte les données des capteurs (IoT)
- Génère des prévisions (production, consommation, prix)
- Optimise les schedules (planification)
- Applique les consignes des marchés/DSO

### Fonctionnalités clés
| Fonctionnalité | Description |
|----------------|-------------|
| **Scheduling** | Optimisation de la charge/décharge des actifs |
| **Forecasting** | Prévisions de production PV, consommation, prix |
| **Reporting** | Rapports de performance et de flexibilité |
| **API** | REST API v3.0 pour intégration |

### Configuration des actifs Cariflex

#### PV (production)
```json
{
  "consumption-capacity": "0kW",
  "production-capacity": "5kW",
  "soc-min": "0kWh",
  "soc-max": "0kWh"
}
```

#### Battery (stockage)
```json
{
  "consumption-capacity": "50kW",
  "production-capacity": "50kW",
  "soc-min": "10kWh",
  "soc-max": "100kWh",
  "charging-efficiency": "95%",
  "discharging-efficiency": "95%"
}
```

#### EV Charge Point (consommation)
```json
{
  "consumption-capacity": "22kW",
  "production-capacity": "0kW",
  "soc-min": "0kWh",
  "soc-max": "0kWh"
}
```

#### Electric Vehicle (V2G)
```json
{
  "consumption-capacity": "11kW",
  "production-capacity": "11kW",
  "soc-min": "15kWh",
  "soc-max": "75kWh",
  "charging-efficiency": "95%",
  "discharging-efficiency": "95%"
}
```

## 7. Références

### Articles scientifiques
- **VPP Review** (2021) : "Virtual power plants: A comprehensive review" — Renewable and Sustainable Energy Reviews, DOI: 10.1016/j.rser.2021.110201
- **OPLEM** (2024) : "OPLEM: Open Platform for Local Energy Markets" — Applied Energy, DOI: 10.1016/j.apenergy.2024.123848
- **HAMLET** (2025) : "HAMLET: A modular agent-based Python framework for energy markets" — SoftwareX, DOI: 10.1016/j.softx.2025.102346

### Resources en ligne
- GridX Knowledge: VPP, Aggregators, Flexibility Trading — https://www.gridx.ai/knowledge
- Flex Ready® : https://gimelec.fr/en/flex-ready-enabling-interoperability-for-building-energy-flexibility/
- S2 Standard : https://s2standard.org
- OpenADR Alliance : https://www.openadr.org

### Documentation Cariflex
- `docs/architecture.md` — Architecture globale
- `docs/deployment.md` — Guide de déploiement
- `docs/s2_architecture.md` — Architecture S2/OpenADR
- `docs/flex_ready_standard.md` — Standard Flex Ready®
- `docs/lem_rd_tools.md` — Outils LEM R&D
