Dulout, Jérémy (2017). Dimensionnement et gestion optimaux d'éléments de stockage pour le déploiement de sources renouvelables, réalisation d'un micro-réseau LVDC.
Résumé en francais
La forte consommation des énergies fossiles au niveau mondial entraine une raréfaction de ces ressources et met en danger l'équilibre environnemental global du fait de la
pollution qu'elle engendre. D'autres sources d'énergie dites renouvelables se développent afin de proposer un mix énergétique très diversifié et progressivement décarboné. Par
exemple, dans un contexte urbain, le solaire photovoltaïque présente de nombreux atouts comme la possibilité de produire de l'électricité de façon décentralisée, l'intégration
aisée dans les bâtiments et infrastructures publiques, la réduction des pertes liées au transport de l'électricité, pas de pollution sonore, pas ou peu d'impact sur l'écosystème
environnant, etc. Cependant, cette source est très intermittente et difficilement prédictible (diverses échelles de temps liées au passage de nuages, cycle diurne ou cycle
saisonnier) et doit être implantée dans des endroits sans ombrage d'infrastructure pour assurer la meilleure production et durée de vie. De plus, sa production n'est
généralement pas temporellement en phase avec des profils de consommation de type résidentiel ou tertiaire.
Afin de répondre à la problématique d'intégration des énergies renouvelables dans nos réseaux électriques conventionnels, l'usage de moyens de stockage, par exemple de type
électrochimique, semble aujourd'hui la meilleure solution, en considérant le coût, la sécurité d'approvisionnement, la maturité technologique et la facilité de mise en œuvre.
Ainsi, de nouveaux micro-réseaux constitués de sources décentralisées et d'éléments de stockage apparaissent en concurrence du réseau centralisé conventionnel ou en complément
de ce dernier afin d'atteindre de nouveaux objectifs (stabilité accrue du réseau, mode isolé de secours en cas de panne avec possibilité d'aider le redémarrage du réseau
principal, remplacement de générateurs diesel auxiliaires, etc.). Parmi les grandes transformations actuelles, les consommateurs de plus en plus acteurs et peuvent injecter tout
ou partie du surplus d'énergie produit vers le réseau ou choisir de consommer de l'énergie du réseau selon leurs souhaits. Un nouveau modèle économique se dessine avec la
possibilité de voir apparaître de nouvelles tarifications de l'électricité notamment liées aux prestations assurant une plus grande robustesse du réseau.
Durant cette thèse, plusieurs années de données de production et de consommation d'un bâtiment photovoltaïque ont été analysées pour définir les contraintes imposées à l'unité
de stockage assurant l'équilibre du micro-réseau électrique. Un modèle de performance et de vieillissement a été élaboré pour trois technologies de stockage: batteries plomb-
acide, batteries lithium-ion et supercondensateurs. Celui-ci permet le dimensionnement, l'association d'éléments de stockage et la gestion optimale des flux énergétiques au sein
du micro-réseau. Divers critères permettant d'évaluer le fonctionnement des micro-réseaux ont également été étudiés comme le coût annuel de l'unité de stockage, le taux
d'autoconsommation de l'énergie photovoltaïque, la quantité d'énergie qui n'a pas été fournie au consommateur, etc. Une approche multi-objective, basée sur le concept d'optimum
de Pareto, a été mise en œuvre afin d'optimiser les aspects économique, environnemental et d'autonomie de fonctionnement des futurs réseaux électriques distribués. Un
démonstrateur basse tension continue de quelques kilowatts a été développé pour valider les différents points étudiés dans cette thèse.
Sous la direction du : | Directeur de thèse |
---|
Alonso, Corinne | Jammes, Bruno |
|
---|
Ecole doctorale: | Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET) |
---|
laboratoire/Unité de recherche : | Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS |
---|
Mots-clés libres : | Micro-réseau - Eléments de stockage - Gestion d'énergie électrique - Dimensionnement optimal - Commande bus DC - Modélisation de batteries et supercondensateurs |
---|
Sujets : | Electricite, électronique, automatique |
---|
Déposé le : | 05 Sep 2018 14:56 |
---|