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Gaetani-Liseo, Margot. Prise en compte des systèmes de stockage de l'énergie et de leurs dégradations dans la gestion et le dimensionnement des micro-réseaux : influence de la précision des modèles

Gaetani-Liseo, Margot (2021). Prise en compte des systèmes de stockage de l'énergie et de leurs dégradations dans la gestion et le dimensionnement des micro-réseaux : influence de la précision des modèles.

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Résumé en francais

Le développement de micro-réseaux électriques, stationnaires, décentralisés et distribués, produisant l'énergie au plus près des consommateurs, est une des solutions possibles pour assurer l'intégration des énergies renouvelables qui est aujourd'hui un défi clé de la transition énergétique. Les Systèmes de Stockage de l'Énergie (SSE) au sein des micro-réseaux vont permettre de pallier l'intermittence et le manque d'inertie de ces sources renouvelables en apportant la flexibilité nécessaire ainsi que des possibilités d'optimisation des échanges d'énergie en fonction de critères économiques et écologiques. Les batteries sont les SSE les plus utilisées dans les micro-réseaux mais restent des éléments coûteux avec une durée de vie relativement faible et un impact écologique important. L'objectif global de la conception d'un micro-réseau revient à optimiser le dimensionnement des sources et des batteries (taille, technologie et topologie) en lien avec les stratégies de gestion de l'énergie. Pour cela, de nombreux outils et études existent et utilisent des modèles de fonctionnement et de vieillissement des batteries. Cependant, peu de travaux évaluent la précision de ces modèles dans des conditions réelles de fonctionnement, ni leurs impacts sur la qualité du dimensionnement ou de la gestion qui en découlent. La voie de recherche choisie dans cette thèse consiste en l'analyse de l'influence des modèles de SSE sur la conception optimale de micro-réseaux. Parmi les deux familles de batteries majoritaires dans les applications stationnaires qui sont les batteries Plomb-Acide et Lithium-ion, un focus sur la technologie Plomb-Acide a été réalisé, cette technologie présentant une grande maturité et un bon taux de recyclabilité. L'objectif est d'évaluer l'aptitude des modèles à prendre en compte le fonctionnement des SSE, à traduire les usages amenant des dégradations et à s'intégrer dans un environnement de modélisation pour l'optimisation multicritères (coût, usage de l'énergie produite localement, durée de vie) du dimensionnement et le développement de stratégies de gestion de l'énergie. Pour valider ces travaux, un banc de test de type micro-réseau basse tension continue a été réalisé. Ce banc permet d'émuler un micro-réseau à partir de données réelles de production et de consommation et, ainsi, évaluer le comportement des SSE dans des conditions maîtrisées mais proches d'un fonctionnement réel. Une étude comparative de modèles de batteries a ensuite été faite pour déterminer le plus approprié à la conception de micro-réseaux. L'analyse de la précision des modèles a été réalisée afin d'étudier leurs aptitudes à représenter le comportement des batteries et à traduire les phénomènes ayant un impact sur leur durée de vie. Pour cela, des profils d'usages liés aux micro-réseaux ont été identifiés et générés à partir des données du bâtiment à énergie optimisée du LAAS-CNRS. Enfin, à partir de ces modèles, une méthodologie pour dimensionner les sources et les SSE dans un micro-réseau est proposée. Ces mêmes modèles ont été utilisés pour mettre en œuvre des stratégies de gestion optimales. Dans les deux cas, une recherche de l'impact des modèles sur les résultats obtenus a été faite. Puis, les stratégies de gestion ont été testées sur le banc de test développé afin d'observer le comportement réel des SSE et les limites du modèle face aux résultats expérimentaux.

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 - Énergie renouvelable - Batterie - Dimensionnement optimal - Gestion optimale de l'énergie - Vieillissement
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :15 Mar 2022 08:36