cariflex/docs/concepts.md

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)

{
  "consumption-capacity": "0kW",
  "production-capacity": "5kW",
  "soc-min": "0kWh",
  "soc-max": "0kWh"
}

Battery (stockage)

{
  "consumption-capacity": "50kW",
  "production-capacity": "50kW",
  "soc-min": "10kWh",
  "soc-max": "100kWh",
  "charging-efficiency": "95%",
  "discharging-efficiency": "95%"
}

EV Charge Point (consommation)

{
  "consumption-capacity": "22kW",
  "production-capacity": "0kW",
  "soc-min": "0kWh",
  "soc-max": "0kWh"
}

Electric Vehicle (V2G)

{
  "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