Méthodologie de développement de stratégies de supervision énergétique en temps réel dans les systèmes électriques de puissance PDF Download
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Author: Christophe Saudemont
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Languages : fr
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Book Description
Les contextes environnemental et économique relatifs aux réseaux électriques de tout type (terrestre, offshore, embarqué) sont à l'origine de forts bouleversements (efficacité énergétique, intégration de sources d'énergie renouvelable à caractère fluctuant et aléatoire, services aux réseaux électriques, maîtrise de l'énergie, stockage de l'énergie, ... etc.) au cours de la dernière décennie. Ces travaux concernent la supervision temps réel de sources décentralisées au sein d'un réseau électrique, dont le fonctionnement dépend fortement de conditions aléatoires. Cette supervision vise à déterminer la puissance de référence, en temps réel, de chaque unité de production ou de stockage afin de tenir les engagements en termes de puissances délivrées, d'apporter des services système au réseau, d'accroître l'efficacité énergétique des systèmes électriques, ... etc. Une approche méthodologique est développée, avec comme objectif de proposer des stratégies de supervision énergétique applicables à un grand nombre de structures multisources-multistockages. Reposant initialement sur la définition des objectifs attendus, des contraintes inhérentes au système supervisé et à son environnement, ainsi qu'aux moyens d'actions disponibles, elle se poursuit par la détermination de la structure du superviseur, et l'identification ses différents états de fonctionnement.
Author: Christophe Saudemont
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Languages : fr
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Book Description
Les contextes environnemental et économique relatifs aux réseaux électriques de tout type (terrestre, offshore, embarqué) sont à l'origine de forts bouleversements (efficacité énergétique, intégration de sources d'énergie renouvelable à caractère fluctuant et aléatoire, services aux réseaux électriques, maîtrise de l'énergie, stockage de l'énergie, ... etc.) au cours de la dernière décennie. Ces travaux concernent la supervision temps réel de sources décentralisées au sein d'un réseau électrique, dont le fonctionnement dépend fortement de conditions aléatoires. Cette supervision vise à déterminer la puissance de référence, en temps réel, de chaque unité de production ou de stockage afin de tenir les engagements en termes de puissances délivrées, d'apporter des services système au réseau, d'accroître l'efficacité énergétique des systèmes électriques, ... etc. Une approche méthodologique est développée, avec comme objectif de proposer des stratégies de supervision énergétique applicables à un grand nombre de structures multisources-multistockages. Reposant initialement sur la définition des objectifs attendus, des contraintes inhérentes au système supervisé et à son environnement, ainsi qu'aux moyens d'actions disponibles, elle se poursuit par la détermination de la structure du superviseur, et l'identification ses différents états de fonctionnement.
Author: Benoît Robyns
Publisher: ISTE Group
ISBN: 178405187X
Category : Electric power systems
Languages : fr
Pages : 313
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Book Description
Les technologies modernes de stockage de l’énergie électrique sont un élément clé du développement durable. Elles permettent désormais d’envisager le déploiement de véhicules électriques aux performances acceptables et une électrification croissante de certains systèmes de transport tels que les aéronefs. Cet ouvrage met en évidence l’importance du stockage de l’énergie électrique dans un contexte de déploiement de réseaux électriques intelligents appelés smart-grids. Ces réseaux interagissent de façon croissante avec certains systèmes de transport tels que les véhicules électriques et hybrides rechargeables, les trains, métros, trams et bus électriques. Dans une démarche pédagogique, cet ouvrage présente les outils méthodologiques pour construire un système de gestion énergétique du stockage. Ces outils basés sur de l’intelligence artificielle et des techniques d’optimisation explicite sont analysés à travers des études de cas concrets. Gestion et valorisation du stockage de l’énergie électrique dans les systèmes de transport expose diverses applications intégrant des technologies modernes de stockage – les réseaux embarqués en aéronautique, l’intégration des véhicules électriques dans le réseau électrique, les véhicules hybrides ou encore la traction ferroviaire hybride et ses installations.
Author: Firas Alkhalil
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Languages : fr
Pages : 204
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Book Description
La libéralisation des marchés de l'électricité associée à l'intégration des énergies renouvelables a conduit à introduire la notion d'utilisation locale de ces nouvelles sources de production. L'objectif de ce travail est de proposer une méthodologie de supervision multi-niveaux et d'optimiser la supervision des ces unités de production. Le système hybride pris en compte dans cette thèse est une combinaison de trois microturbines à gaz, une centrale photovoltaïque, et un système de stockage à court terme (supercapacités), connecté à un réseau électrique. La supervision à moyen terme est un traitement du problème d'engagement unité (Unite Commitment Problem), qui consiste à coordonner la production d'unités génératrices, de façon à satisfaire une demande globale d'électricité prévisionnelle sur 24h tout en minimisant le coût du carburant et les émissions toxiques (CO et NOx) et en respectant les contraintes physiques et opérationnelles de chaque unité. Nous n'avons pas traité les rejets de CO2. Dans cette thèse, une supervision temps réel à base de logique floue a été proposée. Une méthodologie des plans d'expériences (Experimental Design Method EDM) a été suggérée afin d'améliorer la méthodologie graphique en minimisant certaines fonctions objectifs et optimisant les paramètres du superviseur flou. Cette stratégie de supervision a été finalement validée sur une centrale multisource combinant dispositifs réels et simulation temps réel.
Author: Eiko KRüGER
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les limites des ressources d'énergies fossiles et la perspective imminente du changement climatique ont mené les pays de l'Union Européenne à engager une restructuration du secteur électrique vers un approvisionnement en énergie fiable, économique et durable. Dans cette optique de transition énergétique, les systèmes de stockage d'énergie peuvent faciliter l'intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques. Ils permettent de stocker l'énergie produite par les sources renouvelables pour décaler sa fourniture aux réseaux électriques et compenser les fluctuations aléatoires de la puissance. Par ce lissage de la production des sources intermittentes, les systèmes de stockage transforment ces dernières en centrales mieux contrôlables et plus prévisibles ce qui leur permet de participer aux marchés d'électricité et aux services systèmes.Afin de garantir le respect des plans de production et des engagements pris envers le gestionnaire du réseau, les centrales de production renouvelables équipées d'un système de stockage ont recours à un système de gestion d'énergie. Alors que le contrôle rapproché assure le respect de la consigne instantanée de production, la gestion d'énergie utilise des méthodes d'optimisation sous contraintes issues de la recherche opérationnelle pour planifier le fonctionnement des systèmes de stockage. Le plus souvent, un arbitrage est nécessaire entre les exigences du fonctionnement et la complexité du modèle utilisé. Les modèles de batterie, qui présentent un comportement non-linéaire, doivent être simplifiés en vue de les intégrer dans les algorithmes d'optimisation les plus courants. De plus, les modèles précis et particulièrement ceux qui sont basés sur une modélisation physico-chimique de la batterie exigent des tests de caractérisation chronophages réalisés dans des conditions contrôlées. Finalement, le comportement électrique de la batterie évolue avec son âge ce qui impose un recalage périodique du modèle en fonction du temps.Cette thèse présente une méthodologie d'identification de modèles de batterie en cours de fonctionnement et d'utilisation de ces modèles adaptatifs dans la gestion optimale d'une centrale de production électrique avec stockage. Après un rappel des modèles de batteries, des méthodes d'identification en temps réel issues de la théorie du contrôle sont développées dans le cas d'un modèle des circuits électriques équivalents. L'extraction d'un modèle simplifié pour la gestion d'énergie est décrite et juxtaposée à une analyse de régression directe des données de fonctionnement. Les méthodes d'identification sont testées pour un système de stockage réel de taille industrielle, associé à une centrale photovoltaïque installée sur l'île de La Réunion. L'identification du modèle dans le cadre d'une étude de vieillissement préalablement effectuée au sein du CEA, met en évidence le suivi de l'état de santé de la batterie.En vue de l'intégration des modèles adaptatifs dans la gestion, la formulation des problèmes d'optimisation rencontrés dans la planification d'une centrale photovoltaïque associée à un système de stockage est développée. Des implémentations en programmation linéaire-mixte et en programmation dynamique sont réalisées dans des cas d'études basés sur la participation aux marchés d'électricité ou dans le cadre d'une tarification réglementée, ainsi que la participation aux services système. Afin d'évaluer les performances de ces solutions, une architecture de contrôle pour la centrale est détaillée, et le fonctionnement de la centrale est simulé. Plusieurs configurations du système de gestion sont testées, y compris l'utilisation de modèles fixes ou variables ainsi que la prise en compte ou non du vieillissement de la batterie. Une analyse statistique des résultats obtenus pour différents cas de production photovoltaïque et d'erreurs de prévision montre que l'utilisation des modèles variables présente des avantages.
Author: Christophe Gombert
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Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Dans le contexte politique et économique actuel, les dispositifs à base d'électronique de puissance occupent une place grandissante dans les réseaux électriques pour le réglage de tension, la qualité d'énergie et l'interfaçage des producteurs pour ne citer que ces applications. Le système à base d'électronique de puissance vit dans un dispositif plus complexe pouvant être constitué par exemple d'un groupe de production, d'un système de stockage d'énergie, d'une ou plusieurs source primaire énergie et de différents niveaux de contrôle. Tous ces composants interagissent avec le réseau et les perturbations agissent dans les deux sens. Il est donc nécessaire de i bien étudier ces systèmes et ce, dans leur environnement réseau. Des simulateurs temps-réel ont été ainsi développés et utilisés pour le prototypage, l'analyse de modes dégradés, la validation d'algorithmes de contrôle... Cependant, si ces simulateurs présentent des avantages indéniables pour le test d'équipements physiques, la simulation en temps-réel des dispositifs à base d'électronique de puissance demeure très problématique. A cet effet, des méthodes novatrices ont été élaborées dans cette thèse et un banc expérimental a été conçu et réalisé pour tester des contrôleurs de systèmes d'électronique de puissance à modulation de largeur d'impulsions. De plus, afin de pouvoir tester des équipements de puissance, des simulations temps-réel hybrides ont été également réalisées.
Author: Benoit Durillon
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les défis environnementaux auxquels nous sommes confrontés impliquent de consommer moins, plus efficacement, et de produire de manière moins impactante. D'un point de vue électrique, la gestion d'énergie dans les réseaux est un des points cruciaux pour atteindre la meilleure efficacité possible tout en augmentant la pénétration d'énergies renouvelables, garante d'une production moins polluante. L'ensemble des acteurs du réseau doit donc prendre part à l'équilibre du réseau, tout en ayant leurs sensibilités et contraintes respectées. Cette prise en compte des acteurs est en effet un gage d'acceptation et d'implication de ceux-ci. Ce travail se veut donc exploratoire, par la définition et la compréhension des acteurs du réseau électrique dans un premier temps, puis par la réflexion sur l'intégration de leurs profils dans un superviseur énergétique. Le génie électrique seul ne permettant pas de répondre entièrement à cette problématique, l'apport des sciences humaines et sociales a donc été sollicité. Cette thèse a donc un fort caractère interdisciplinaire, illustré par la coopération avec des chercheurs en sociologie et économie impliqués dans son encadrement. Le résultat de ces recherches est une méthodologie en 3 étapes, applicable à tous les acteurs du réseau. La première étape est la définition des profils d'acteurs. La deuxième est la première brique du superviseur énergétique, optimisant les productions/consommations la veille pour le lendemain. Enfin, la troisième étape est la partie temps réel du superviseur, ajustant au cours de la journée les productions/consommations. Cette thèse se décompose donc en deux parties distinctes: d'un côté la méthodologie présentant le détails des étapes et des approches choisies, et de l'autre l'application de cette méthode à un cas d'étude résidentiel.
Author: Nicolas Ramaux
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Languages : fr
Pages : 248
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Book Description
Nous présentons une méthode originale de supervision de systèmes dynamiques, fondée sur la reconnaissance de scénarios temporels. Un scénario temporel ne modélise que l'évolution attendue d'un système sans se soucier des relations existant entre les différents paramètres utilisés. Notre technique s'inscrit dans le cadre du diagnostic à base de modèles, dès lors que les scénarios temporels sont considérés comme tels. L'originalité de notre technique réside dans le concept de session et la représentation que nous en faisons. La session est la représentation par graphe de contraintes numériques entre instants (TCSP) de l'évolution constatée du système supervisé. Notre technique repose sur une comparaison en temps réel des scénarios et de la session permettant de qualifier l'évolution du système supervisé. Nous détaillons tout d'abord la construction de la session par des mécanismes d'abstraction symbolique, à partir d'informations provenant de capteurs ou de calculs en ligne mais également d'agents humains communiquant de façon asynchrone avec le superviseur. Nous présentons ensuite une théorie et des algorithmes adaptés à la comparaison en temps réel de la session et des scénarios lorsqu'ils sont représentés sous forme de graphes de contraintes entre instants. Notre algorithmique autorise l'incomplétude potentielle du flot de données ainsi que le non ordonnancement et une datation relative et imprécise des évènements. Nous validons notre approche par une application en contrôle de la ventilation de patients placés en unités de soins intensifs, à l'hôpital Henri Mondor à Créteil, en collaboration avec l'INSERM.
Author: Christophe Gombert
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Languages : fr
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Book Description
Dans le contexte politique et économique actuel, les dispositifs à base d'électronique de puissance occupent une place grandissante dans les réseaux électriques pour le réglage de tension, la qualité d'énergie et l'interfaçage des producteurs pour ne citer que ces applications. Le système à base d'électronique de puissance vit dans un dispositif plus complexe pouvant être constitué par exemple d'un groupe de production, d'un système de stockage d'énergie, d'une ou plusieurs source primaire énergie et de différents niveaux de contrôle. Tous ces composants interagissent avec le réseau et les perturbations agissent dans les deux sens. Il est donc nécessaire de i bien étudier ces systèmes et ce, dans leur environnement réseau. Des simulateurs temps-réel ont été ainsi développés et utilisés pour le prototypage, l'analyse de modes dégradés, la validation d'algorithmes de contrôle... Cependant, si ces simulateurs présentent des avantages indéniables pour le test d'équipements physiques, la simulation en temps-réel des dispositifs à base d'électronique de puissance demeure très problématique. A cet effet, des méthodes novatrices ont été élaborées dans cette thèse et un banc expérimental a été conçu et réalisé pour tester des contrôleurs de systèmes d'électronique de puissance à modulation de largeur d'impulsions. De plus, afin de pouvoir tester des équipements de puissance, des simulations temps-réel hybrides ont été également réalisées.
Author: Lamine Chalal
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette thèse est consacrée à la supervision des systèmes de production d'énergie électrique hybrides composés de différents types de sources incluant des sources renouvelables ainsi que des éléments de stockage (batterie). Le chapitre I est consacré à l'état de l'art de la supervision de ce type de systèmes hybrides. Au cours de ce chapitre nous avons défini le contexte et le cadre de notre étude et nous avons présenté les avantages et les inconvénients des stratégies actuellement utilisées. Ensuite, nous avons présenté notre vision de la supervision des systèmes multisources intégrant des ressources renouvelables. Au cours du chapitre II nous avons spécifié le système hybride et les modèles de ses composants afin de les intégrer dans une structure de supervision. La chapitre III concerne le développement du superviseur que nous proposons à base de commande prédictive. L'objectif est de déterminer la meilleure répartition, au sens d'un critère que nous avons proposé, des puissances à fournir par les sources pour répondre à une demande de la charge. La fonction définie pour l'optimisation, correspond au coût de production ; elle prend en compte non seulement le suivi des consignes mais aussi des critères technico-économiques (coût de l'énergie, émissions polluantes, cyclage de l'élément de stockage ...etc). Ce superviseur s'appuie sur des modèles dynamiques des sources et des éléments de stockage ainsi que sur les prédictions à court terme de la ressource photovoltaïque. Le critère est minimisé pour chaque nouvelle fenêtre de prédiction afin d'envoyer les consignes à chaque composant du système hybride. Les résultats expérimentaux montrent la validité du superviseur proposé et de l'algorithme associé. Le chapitre IV vise à montrer la généricité du superviseur à base de commande prédictive proposé. En effet, une éolienne contrôlée en zone d'optimisation a été ajoutée au système hybride. Ensuite, l'éolienne est contrôlée en mode dégradé dans le but de réduire l'impact des variations de la vitesse du vent sur le suivi de la consigne de puissance. La fonction coût a été modifiée pour répondre à ces nouvelles exigences. Enfin, nous avons explicité les bénéfices potentiels d'un horizon de prédiction variable. La variation de l'horizon de prédiction est effectuée en fonction de la pertinence des prévisions des ressources d'origine renouvelable. Les essais sur une plate-forme expérimentale, combinant des composants réels et des modèles simulés en temps réel (Model-in-the-loop) montrent la validité de tous les concepts développés.
Author: David Da Silva
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Languages : fr
Pages : 255
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Book Description
Au-delà de l'augmentation de la consommation de l'électricité, on observe dans le même temps que les consommations pendant les périodes de pointe deviennent de plus en plus fréquentes et de plus forte intensité. Pour faire face à cette problématique, la présente thèse exploite la flexibilité que peuvent apportée au système électrique les différents usages électriques résidentiels Dans un premier temps, le potentiel des différents équipements pour la gestion de la demande est évalué en termes d'impact sur la consommation et d'appels de puissance caractéristiques de chaque équipement. Dans un deuxième temps, une méthodologie basée sur un langage graphique est proposée pour repérer les possibles stratégies de contrôle. Cette méthodologie va permettre de définir l'ensemble des stratégies de contrôle applicables à un équipement et de voir de quelle façon un équipement ordinaire peut être modifié pour devenir " intelligent " (" Smart Appliance "). Ensuite, une méthodologie est développée pour analyser les différents impacts (positifs et négatifs) selon deux objectifs différents: le contrôle à distance et le contrôle en fonction de tarifs. Cette méthodologie permet de caractériser les effets positifs résultants de l'application d'une stratégie de contrôle donnée, en termes de puissance et énergie, mais aussi ses effets négatifs, les impacts sur le confort thermique et le possible recouvrement par le bâtiment ou l'équipement de l'énergie qu'il n'a pas consommée (cas des usages thermiques). Enfin, cette méthodologie est appliqué à plus grande l'échelle (plusieurs bâtiments) pour quantifier la flexibilité apportée au réseau. Les contrôles seront analysés du point de vue du réseau électrique mais aussi du point de vue du consommateur (par l'intermédiaire des gains ou pertes monétaires et de confort).
