Qu'est-ce queIindustriel etCcommercialEénergieSstockage etCommonBentrepriseMmodèles

IStockage d'énergie industriel et commercial

L’expression « stockage d’énergie industriel et commercial » désigne les systèmes de stockage d’énergie utilisés dans les installations industrielles ou commerciales.

Du point de vue de l'utilisateur final, le stockage d'énergie se divise en trois catégories : stockage côté production, stockage côté réseau et stockage côté utilisateur. Le stockage côté production et côté réseau est également appelé stockage en amont du compteur ou stockage de masse, tandis que le stockage côté utilisateur est désigné comme stockage en aval du compteur. Ce dernier se subdivise en stockage industriel et commercial et stockage domestique. Le stockage industriel et commercial, destiné aux installations industrielles et commerciales, trouve des applications dans divers contextes, tels que les parcs industriels, les centres commerciaux, les centres de données, les stations de base de communication, les bâtiments administratifs, les hôpitaux, les écoles et les immeubles résidentiels.

D'un point de vue technique, l'architecture des systèmes de stockage d'énergie industriels et commerciaux se divise en deux catégories : les systèmes à couplage CC et les systèmes à couplage CA. Les systèmes à couplage CC utilisent généralement des systèmes de stockage photovoltaïques intégrés, composés de divers éléments tels que des systèmes de production d'énergie photovoltaïque (comprenant principalement des modules photovoltaïques et des contrôleurs), des systèmes de production et de stockage d'énergie (incluant principalement des batteries, des convertisseurs bidirectionnels, des systèmes de gestion de batteries, permettant l'intégration de la production et du stockage d'énergie photovoltaïque), des systèmes de gestion de l'énergie, etc.

Le principe de fonctionnement fondamental repose sur la charge directe de batteries par le courant continu (CC) produit par des modules photovoltaïques via des régulateurs photovoltaïques. De plus, le courant alternatif (CA) du réseau peut être converti en courant continu par un convertisseur de puissance (PCS) pour charger les batteries. Lorsqu'une charge demande de l'électricité, la batterie fournit du courant, l'énergie étant captée au niveau de la batterie. Par ailleurs, les systèmes de couplage CA comprennent plusieurs composants, notamment des systèmes de production d'énergie photovoltaïque (comprenant principalement des modules photovoltaïques et des onduleurs raccordés au réseau), des systèmes de stockage d'énergie (comprenant principalement des batteries, un PCS, un système de gestion de batterie, etc.), un système de gestion de l'énergie (EMS), etc.

Le principe de fonctionnement de base consiste à convertir le courant continu (CC) produit par les modules photovoltaïques en courant alternatif (CA) via des onduleurs connectés au réseau, lequel peut être injecté directement dans le réseau ou alimenter des charges électriques. Il est également possible de convertir le courant continu en courant continu via un convertisseur de puissance (PCS) et de le charger dans une batterie. Dans ce cas, le point de captage de l'énergie se situe côté CA. Les systèmes de couplage CC sont reconnus pour leur rentabilité et leur flexibilité, et conviennent aux situations où la consommation d'électricité est plus faible le jour et plus élevée la nuit. En revanche, les systèmes de couplage CA se caractérisent par un coût et une flexibilité plus élevés, et sont idéaux pour les applications où des systèmes de production d'énergie photovoltaïque sont déjà en place ou lorsque la consommation d'électricité est plus importante le jour et plus faible la nuit.

De manière générale, l'architecture des systèmes de stockage d'énergie industriels et commerciaux peut fonctionner indépendamment du réseau électrique principal et former un micro-réseau pour la production d'énergie photovoltaïque et le stockage par batterie.

II. Arbitrage de Peak Valley

L'arbitrage des pics et des creux est un modèle de revenus couramment utilisé pour le stockage d'énergie industriel et commercial, consistant à charger l'énergie sur le réseau lorsque les prix de l'électricité sont bas et à la décharger lorsque les prix de l'électricité sont élevés.

Prenons l'exemple de la Chine : ses secteurs industriel et commercial appliquent généralement des politiques de tarification de l'électricité en fonction des heures d'utilisation et des pics de consommation. À Shanghai, par exemple, la Commission du développement et de la réforme de Shanghai a publié un avis visant à renforcer le mécanisme de tarification de l'électricité en fonction des heures d'utilisation dans la ville (Commission du développement et de la réforme de Shanghai [2022] n° 50). Selon cet avis :

Pour les usages industriels et commerciaux généraux, ainsi que pour d'autres consommations d'électricité en deux parties et les grandes consommations industrielles en deux parties, la période de pointe se situe entre 19h00 et 21h00 en hiver (janvier et décembre) et entre 12h00 et 14h00 en été (juillet et août).

Durant les périodes de pointe estivales (juillet, août, septembre) et hivernales (janvier, décembre), le prix de l'électricité augmentera de 80 % par rapport au tarif fixe. À l'inverse, durant les périodes creuses, il diminuera de 60 % par rapport au tarif fixe. Par ailleurs, durant les périodes de forte consommation, le prix de l'électricité augmentera de 25 % par rapport au tarif de pointe.

Durant les autres mois, en période de pointe, les prix de l'électricité augmenteront de 60 % par rapport au prix fixe, tandis que durant les périodes creuses, ils diminueront de 50 % par rapport au prix fixe.

Pour la consommation d'électricité industrielle, commerciale et autres systèmes mono-réseau, seules les heures de pointe et les heures creuses sont prises en compte, sans subdivision supplémentaire des heures de pointe. Durant les périodes de pointe estivales (juillet, août, septembre) et hivernales (janvier, décembre), le prix de l'électricité augmentera de 20 % par rapport au tarif fixe, tandis qu'en période creuse, il diminuera de 45 % par rapport au tarif fixe. Le reste de l'année, en période de pointe, le prix de l'électricité augmentera de 17 % par rapport au tarif fixe, tandis qu'en période creuse, il diminuera de 45 % par rapport au tarif fixe.

Les systèmes de stockage d'énergie industriels et commerciaux tirent parti de cette structure tarifaire en achetant de l'électricité à bas prix pendant les heures creuses et en la redistribuant pendant les périodes de pointe ou de prix élevé. Cette pratique contribue à réduire les dépenses d'électricité des entreprises.

IIIDécalage temporel énergétique

La « décalage temporel de la consommation d'énergie » consiste à ajuster le moment de la consommation d'électricité grâce au stockage d'énergie afin de lisser les pics de demande et de compenser les périodes de faible demande. Lors de l'utilisation d'équipements de production d'énergie tels que les cellules photovoltaïques, le décalage entre la courbe de production et la courbe de consommation peut amener les utilisateurs à vendre leur surplus d'électricité au réseau à un prix inférieur ou à en acheter à un prix supérieur.

Pour remédier à cela, les utilisateurs peuvent recharger la batterie pendant les périodes de faible consommation d'électricité et utiliser l'électricité stockée lors des pics de consommation. Cette stratégie vise à optimiser les avantages économiques et à réduire les émissions de carbone des entreprises. Par ailleurs, le stockage du surplus d'énergie éolienne et solaire issue de sources renouvelables pour une utilisation ultérieure lors des pics de demande est également considéré comme une pratique de gestion de l'énergie.

La technologie de décalage temporel d'énergie ne présente pas d'exigences strictes en matière de programmes de charge et de décharge, et les paramètres de puissance de ces processus sont relativement flexibles, ce qui en fait une solution polyvalente avec une fréquence d'application élevée.

IV.Modèles commerciaux courants pour le stockage d'énergie industriel et commercial

1.SujetIimpliqué

Comme mentionné précédemment, le stockage d'énergie industriel et commercial repose essentiellement sur l'utilisation d'installations et de services de stockage, ainsi que sur l'obtention d'avantages liés au stockage d'énergie grâce à l'arbitrage entre les pics et les creux de consommation et à d'autres méthodes. Autour de cette chaîne, les principaux acteurs sont le fournisseur d'équipements, le fournisseur de services énergétiques, le bailleur-financement et l'utilisateur final.

2.CommunBentrepriseMmodèles

Actuellement, il existe quatre modèles commerciaux courants pour le stockage d'énergie industriel et commercial : le modèle d'« investissement personnel », le modèle de « location pure », le modèle de « gestion contractuelle de l'énergie » et le modèle de « gestion contractuelle de l'énergie associée à un financement par location ». Nous les avons résumés comme suit :

(1)Use Iinvestissement

Dans le cadre du modèle d'auto-investissement, l'utilisateur achète et installe lui-même des systèmes de stockage d'énergie afin de bénéficier des avantages du stockage, principalement grâce à l'écrêtement des pointes de consommation et au comblement des creux. Dans ce modèle, bien que l'utilisateur puisse directement réduire les pics de consommation et combler les creux, et ainsi diminuer ses coûts d'électricité, il doit néanmoins supporter le coût d'investissement initial ainsi que les frais quotidiens d'exploitation et de maintenance. Le schéma du modèle économique est le suivant :

(2) PurLallègement

En mode de location pure, l'utilisateur n'a pas besoin d'acquérir les installations de stockage d'énergie. Il lui suffit de louer ces installations auprès du fournisseur et de s'acquitter des frais correspondants. Le fournisseur assure la construction, l'exploitation et la maintenance des installations, et l'utilisateur perçoit les revenus générés par le stockage d'énergie. Le schéma du modèle économique est le suivant :

(3) Gestion de l'énergie contractuelle

Dans le cadre du modèle de gestion contractuelle de l'énergie, le fournisseur de services énergétiques investit dans l'acquisition d'installations de stockage d'énergie et les met à disposition des utilisateurs sous forme de services énergétiques. Le fournisseur et l'utilisateur se partagent les avantages du stockage d'énergie selon des modalités convenues (partage des bénéfices, réductions sur le prix de l'électricité, etc.). Concrètement, le système de stockage permet d'emmagasiner l'énergie électrique pendant les périodes de prix bas ou normaux, puis de la restituer à l'utilisateur pendant les périodes de pointe. Les bénéfices du stockage sont ensuite partagés entre l'utilisateur et le fournisseur selon la répartition convenue. Contrairement au modèle d'auto-investissement de l'utilisateur, ce modèle introduit des fournisseurs de services énergétiques qui proposent des services de stockage d'énergie. Ces fournisseurs jouent le rôle d'investisseurs, ce qui allège la charge financière pesant sur les utilisateurs. Le schéma du modèle économique est présenté ci-dessous :

(4) Contrat de gestion énergétique + financement-bail

Le modèle « Gestion contractuelle de l'énergie + crédit-bail » consiste à introduire un organisme de crédit-bail comme bailleur d'installations de stockage d'énergie et/ou de services énergétiques dans le cadre du modèle de gestion contractuelle de l'énergie. Comparé au modèle de gestion contractuelle de l'énergie seul, le recours à des organismes de crédit-bail pour l'acquisition d'installations de stockage d'énergie allège considérablement la pression financière sur les fournisseurs de services énergétiques, leur permettant ainsi de se concentrer davantage sur les services de gestion contractuelle de l'énergie.

Le modèle « Gestion contractuelle de l’énergie + crédit-bail » est relativement complexe et comprend plusieurs sous-modèles. Par exemple, dans un sous-modèle courant, le fournisseur de services énergétiques se procure d’abord les installations de stockage d’énergie auprès du fournisseur d’équipements, puis l’organisme de crédit-bail sélectionne et achète ces installations conformément à son accord avec l’utilisateur, avant de les lui louer.

Pendant la durée du contrat de location, la propriété des installations de stockage d'énergie appartient au bailleur-financement, et l'utilisateur a le droit de les utiliser. À l'expiration du contrat, l'utilisateur devient propriétaire des installations. Le prestataire de services énergétiques assure principalement la construction, l'exploitation et la maintenance des installations de stockage et perçoit une rémunération du bailleur-financement pour la vente et l'exploitation de ces équipements. Le schéma du modèle économique est présenté ci-dessous :

Contrairement au modèle précédent, dans ce nouveau modèle, l'organisme de financement-bail investit directement dans le fournisseur de services énergétiques, et non dans l'utilisateur. Concrètement, il sélectionne et acquiert des installations de stockage d'énergie auprès du fournisseur d'équipements, conformément à son accord avec le fournisseur de services énergétiques, puis les loue à ce dernier.

Le fournisseur de services énergétiques peut utiliser ces installations de stockage d'énergie pour fournir des services énergétiques aux utilisateurs, partager les bénéfices du stockage avec eux selon les modalités convenues, puis rembourser le bailleur-financement avec une partie de ces bénéfices. À l'expiration du contrat de location, le fournisseur de services énergétiques devient propriétaire de l'installation de stockage. Le schéma du modèle économique est le suivant :

V. Accords commerciaux courants

Dans le modèle présenté, les principaux protocoles commerciaux et les aspects connexes sont décrits comme suit :

1.Accord-cadre de coopération :

Les entités peuvent conclure un accord-cadre de coopération afin d'établir un cadre de collaboration. Par exemple, dans le cadre d'un contrat de gestion de l'énergie, le fournisseur de services énergétiques peut signer un tel accord avec le fournisseur d'équipements, définissant les responsabilités relatives notamment à la construction et à l'exploitation du système de stockage d'énergie.

2.Contrat de gestion de l'énergie pour les systèmes de stockage d'énergie :

Cet accord s'applique généralement au modèle de gestion énergétique contractuelle et au modèle « gestion énergétique contractuelle + crédit-bail ». Il prévoit la fourniture de services de gestion énergétique par le prestataire de services énergétiques à l'utilisateur, ce dernier bénéficiant d'avantages correspondants. Les responsabilités du prestataire incluent les paiements de l'utilisateur et la coopération au développement du projet, tandis que ce dernier prend en charge la conception, la construction et l'exploitation.

3.Contrat de vente d'équipement :

Hormis le modèle de location simple, les contrats de vente d'équipements sont pertinents dans tous les modèles de stockage d'énergie commerciaux. Par exemple, dans le modèle d'auto-investissement de l'utilisateur, des accords sont conclus avec les fournisseurs d'équipements pour l'achat et l'installation des systèmes de stockage d'énergie. L'assurance qualité, la conformité aux normes et le service après-vente sont des éléments essentiels.

4.Contrat de service technique :

Ce contrat est généralement signé avec le fournisseur d'équipement pour la prestation de services techniques tels que la conception, l'installation, l'exploitation et la maintenance du système. Des exigences de service claires et le respect des normes sont des aspects essentiels à prendre en compte dans les contrats de services techniques.

5.Contrat de location de matériel :

Lorsque les fournisseurs d'équipements conservent la propriété des installations de stockage d'énergie, des contrats de location sont conclus entre les utilisateurs et les fournisseurs. Ces contrats définissent les responsabilités des utilisateurs en matière d'entretien et de bon fonctionnement des installations.

6.Contrat de location-financement :

Dans le modèle « Gestion contractuelle de l’énergie + crédit-bail », un contrat de crédit-bail est généralement établi entre les utilisateurs ou les fournisseurs de services énergétiques et les organismes de crédit-bail. Ce contrat encadre l’acquisition et la mise à disposition des installations de stockage d’énergie, les droits de propriété pendant et après la durée du contrat, ainsi que les critères de sélection des installations de stockage d’énergie les plus adaptées aux besoins des particuliers ou des fournisseurs de services énergétiques.

VI. Précautions particulières pour les fournisseurs de services énergétiques

Les fournisseurs de services énergétiques jouent un rôle essentiel dans la mise en œuvre du stockage d'énergie industriel et commercial et dans l'obtention des avantages qui en découlent. Pour ces fournisseurs, plusieurs points requièrent une attention particulière, notamment la préparation du projet, son financement, l'acquisition et l'installation des équipements. Nous les récapitulons brièvement ci-dessous :