Dissertations / Theses on the topic 'Coût d'énergie'

Le développement de la climatisation individuelle est une préoccupation grandissante pour les pouvoirs publics français. Dans ce cadre, cette thèse vise à évaluer, sous l'angle de l'Analyse Coût-Bénéfice (ACB), des solutions permettant de concilier amélioration du confort d'été et réduction des impacts environnementaux. Après avoir éclairci le concept d'ambiance climatique confortable, des méthodes de monétisation de l'inconfort et des externalités sont développées en vue d'être intégrées dans l'évaluation économique d'actions d'amélioration du confort d'été. Les potentiels d'actions portant sur l'enveloppe et l'usage des bâtiments sont ensuite quantifiés en termes de réduction des besoins de refroidissement (locaux climatisés) et d'amélioration du confort d'été (locaux non climatisés). Des stratégies efficaces de lutte contre l'inconfort sont identifiées. Il apparaît d'autre part que les rénovations d'enveloppe des bâtiments, réalisées en vue de réduire les besoins de chauffage, peuvent fortement détériorer le confort d'été. Les potentiels d'amélioration des performances environnementales des climatiseurs sont ensuite estimés, ce qui nécessite le développement d'une méthode d'évaluation de l'efficacité énergétique saisonnière des appareils. L'Analyse en Cycle de Vie réalisée montre que l'atténuation des impacts requiert de se concentrer sur la réduction des consommations électriques puis sur le cycle de vie du fluide frigorigène. Enfin, l'ACB d'actions d'amélioration du confort d'été est réalisée, puis complétée par un travail prospectif d'estimation des impacts de la climatisation dans le parc existant français. La superficie climatisée pourrait croître de 650 % d'ici 2030, le secteur résidentiel représentant alors l'essentiel des surfaces (90 %). Des mesures de maîtrise de la demande d'énergie, associées à la récupération des fluides frigorigènes, peuvent néanmoins réduire fortement les impacts engendrés.

Les travaux menés durant cette thèse ont consisté à proposer des solutions pour optimiser le coût de la consommation d’électricité dans l’habitat individuel. Les outils matériels et logiciels proposés ici permettent à la fois d’estimer la rentabilité d’un système de gestion de l’électricité et l’impact des bons et simples gestes du quotidien. Dans un premier temps, des solutions permettant de faire des économies dans l’habitat individuel ont été comparées et évaluées. Le système de stockage de l’énergie électrique a été introduit. Le stockage permet entre autre de décaler la consommation d’électricité des heures pleines aux heures creuses et ainsi, de faire des économies. Dans une deuxième partie, la prédiction de la consommation d’électricité à base de logique floue a été introduite afin d’utiliser plus efficacement le système de stockage. La rentabilité des systèmes de stockage et des prises « connectées » a été étudiée. Dans un troisième et dernier temps, un convertisseur statique d’énergie à haut rendement (supérieur à 95%) a été introduit. Ce dernier est nécessairement bidirectionnel car l’énergie doit pouvoir transiter du système de stockage vers le réseau électrique de distribution et vice versa. Les taux de distorsion harmonique des signaux doivent alors être les plus petits possibles (ici, inférieurs à 8%). L’originalité du convertisseur proposé réside aussi dans la simplicité des commandes numériques nécessaires. Les composants sur substrat en SiC ont été utilisés pour atteindre les rendements souhaités. Ces composants permettent aussi d’augmenter la fréquence de découpage et ainsi, de diminuer la taille des éléments de filtrage<br>The work carried out as part of this thesis con'sisted in proposing solutions to optimize the cost of electricity consumption in individual housing. The hardware and software tools proposed here make it possible to estimate both the profitability of an electricity management system and the impact of good and simple daily actions. First, some solutions to save money in the single-family home were compared and evaluated. The electrical energy storage system has been introduced. Storage makes it possible, among other things, to shift electricity consumption from peak to off-peak hours and thus save money. In a second part, the prediction of electricity consumption based on fuzzy logic was introduced in order to use the storage system more efficiently. The profitability of storage systems and smart plugs was studied. In a third and final part, a highly efficient energy converter (above 95%) was introduced. The latter is necessarily bidirectional because the energy must be able to pass from the storage system to the distribution network and vice versa. The harmonic distortion rates of the signals must then be as low as possible (here, less than 8%). The originality of the proposed converter also lies in the simplicity of the necessary digital control circuits. SiC power devices were used to achieve the desired energy efficiency values. These components also increase the switching frequency and thus reduce the size of the filter elements

L'expansion des services en ligne, l'avènement du big data, favorisé par l'internet des objets et les terminaux mobiles, a entraîné une croissance exponentielle du nombre de centres de données qui fournissent des divers services de cloud computing. Par conséquent, la topologie du centre de données est considérée comme un facteur d'influence sur la performance du centre de données. En effet, les topologies des centres de données devraient offrir une latence faible, une longueur de chemin moyenne réduite avec une bande passante élevée. Ces exigences augmentent la consommation énergétique dans les centres de données. Dans cette dissertation, différentes solutions ont été proposées pour surmonter ces problèmes. Tout d'abord, nous proposons une nouvelle topologie appelée LCT (Linked Cluster Topology) qui augmente le nombre de nœuds, améliore la connexion réseau et optimise le routage des données pour avoir une faible latence réseau. Une nouvelle topologie appelée VacoNet (Variable connexion Network) a été également présentée. VacoNet offre un nouveau algorithme qui définit le exact nombre de port par commutateur pour connecter le nombre de serveurs requis tout en réduisant l'énergie consommée et les matériaux inutilisés (câbles, commutateurs). En outre, nous _étudions une nouvelle technique pour optimiser la consumation d'énergie aux centres de données. Cette technique peut périodiquement estimer la matrice de trafic et gérer l'_état des ports de serveurs tout en maintenant le centre de données entièrement connecté. La technique proposée prend en considération le trafic réseau dans la décision de gestion des ports<br>Data centers (DC) are being built around the world to provide various cloud computing services. One of the fundamental challenges of existing DC is to design a network that interconnects massive number of nodes (servers)1 while reducing DC' cost and energy consumption. Several solutions have been proposed (e.g. FatTree, DCell and BCube), but they either scale too fast (i.e., double exponentially) or too slow. Effcient DC topologies should incorporate high scalability, low latency, low Average Path Length (APL), high Aggregated Bottleneck Throughput (ABT) and low cost and energy consumption. Therefore, in this dissertation, different solutions have been proposed to overcome these problems. First, we propose a novel DC topology called LCT (Linked Cluster Topology) as a new solution for building scalable and cost effective DC networking infrastructures. The proposed topology reduces the number of redundant connections between clusters of nodes, while increasing the numbers of nodes without affecting the network bisection bandwidth. Furthermore, in order to reduce the DCs cost and energy consumption, we propose first a new static energy saving topology called VacoNet (Variable Connection Network) that connects the needed number of servers while reducing the unused materials (cables, switches). Also, we propose a new approach that exploits the correlation in time of internode communication and some topological features to maximize energy saving without too much impacting the average path length

Cette thèse présente l’étude d’un problème de contrôle optimal dont le coût est non-différentiable pourcertaines valeurs du contrôle ou de l’état, tout en restant Lipschitz. Ce problème nous a été inspiré par laproblématique générale de la minimisation de l’énergie dépensée par un véhicule ou robot de type voiture lelong d’un trajet dont le profil de route est connu à l’avance. Cette problématique est formulée à l’aide d’unmodèle simple de la dynamique longitudinale du véhicule et une fonction coût qui englobe la notiond’efficacité du processus de conversion énergétique. Nous présentons un résultat de régularité des contrôles,valable pour la classe des systèmes non-linéaires, affines dans les contrôles, classe à laquelle appartient notreproblème. Ce résultat nous permet d’exclure les phénomènes de chattering de l’ensemble des solutions. Nousréalisons trois études de cas pour lesquelles les trajectoires optimales sont composées d’arcs bang,d’inactivations, d’arcs singuliers et, dans certains cas, de retours en arrière<br>The present thesis is a study of an optimal control problem having a non-differentiable, but Lipschitz, costfunction. It is inspired by the minimization of the energy consumption of a car-like vehicle or robot along aroad which profile is known. This problem is stated by means of a simple model of the longitudinal dynamicsand a running cost that comprises both an absolute value function and a function that accounts for theefficiency of the energy conversion process. A regularity result that excludes chattering phenomena from theset of solutions is proven. It is valid for the class of control affine systems, which includes the consideredproblem. Three case studies are detailed and analysed. The optimal trajectories are shown to be made of bang,inactivated and backward arcs

La théorie de l'information développée par Claude Shannon (1916 - 2001) met en évidence le fait que pour accroître la capacité d'un canal de transmission, il est préférable d'élargir la bande de fréquences sur laquelle les informations sont émises plutôt que les puissances d'émissions. Cette constatation est le point de départ de nombreux travaux de recherche sur les communications Ultra-Large Bande (ULB) qui ont abouti en 2002 à la création aux Etats-Unis d'une bande fréquence dîtes ULB où aucun mode de communication n'est privilégié. C'est ainsi que 2 années plus tard ont débuté à l'IM2NP des travaux portant sur les communications ULB impulsionnelles, et notamment la conception d'amplificateur faible bruit, de détecteur d'énergie, mais également de générateurs d'impulsions qui est l'élément clé des émetteurs impulsionnels. Ces derniers constituent la base des travaux présentés dans le manuscrit qui se sont déroulés de 2008 à 2011. La nature discontinue des communications impulsionnelles a tout d'abord impliquée l'introduction de nouvelles figures de mérite permettant de mesurer les performances des générateurs d'impulsions. Ensuite, il est question de méthodes de conception permettant de dimensionner des structures fonctionnant aux fréquences en jeu mais également d'en réduire les consommations statiques principalement de fuite, et ce en vue de répondre aux contraintes de consommation des systèmes embarqués. Enfin sont développées 3 architectures de générateurs d'impulsions, chacune permettant de répondre à des contraintes différentes en termes de bande de fréquences, de consommation et de portée<br>The information theory developed by Claude Shannon (1916 - 2001) highlights the fact that in order to increase the capacity of a transmission channel, it is preferable to extend the bandwidth used rather than the transmission power. This finding is the starting point of many papers on Ultra-Wideband (UWB) which led to the creation in the United States of UWB band since 2002 where no modulation is privileged. Two years later, many works on Impulsionnal Radio UWB (IR-UWB) communications began at IM2NP including the design of low noise amplifier, power detector, but also pulse generators which is the key element of IR-UWB emitters. These form basis of works presented in the manuscript that took place from 2008 to 2011. The discontinuous nature of communications impulse was first implied the introduction of new figures of merit for measuring performances of pulse generators. Then it deals with design techniques for sizing structures operating at frequencies involved, but also to reduce consumption and especially static leakage to reduce enough power consumption for embedded systems. Finally three architectures of pulse generators are developed, each one responding to different constraints in terms of frequency, consumption and range

Le poids du secteur résidentiel dans la consommation énergétique des ménages fait de la rénovation énergétique des logements un enjeu important dans la lutte contre le changement climatique. L'ensemble des barrières auxquelles font face les ménages pour investir dans l'efficacité énergétique de leurs logements invite à mieux comprendre les déterminants d'investissement et l'efficience de l'intervention publique. Une première partie de la thèse porte sur l'analyse des déterminants de l'investissement des ménages dans l'efficacité énergétique dans leurs logements. Un modèle de choix d'investissement, estimé sur les données de l'enquête annuelle «Maîtrise de l'énergie» de l'Ademe, met notamment en lumière l'hétérogénéité des déterminants suivant le type d'investissement. Une seconde partie de la thèse porte sur l'évaluation de l'efficacité des politiques publiques qui visent à promouvoir cet investissement, en analysant leur impact à la fois sur la demande et sur l'offre du marché de la rénovation énergétique. Du côté de la demande, la thèse recourt à deux méthodes complémentaires : l'évaluation économétrique ex-post, en étudiant spécifiquement l'efficacité du Crédit d'Impôt Développement Durable créé en 2005, et la modélisation technico-économique permettant d'évaluer différents instruments de manière ex-ante. Du côté de l'offre, constatant la structure non concurrentielle des marchés de l'efficacité énergétique, la thèse s'interroge de manière théorique sur l'efficacité des politiques publiques sur des marchés en présence de trois imperfections de marché : l'externalité négative du C02 et l'imperfection de la concurrence et de l'information engendrant de la discrimination en prix-qualité<br>Given the share of the residential sector in households' energy consumption, residential energy retrofitting is a burning issue in the climate change policy strategy. All the investment barriers faced by households invite us to explore the investment factors and to assess the efficiency of public policies. In a first part, the thesis studies the investment factors by estimating a discrete choice model on data from the French annual "Energy Management" survey conducted by Ademe, particularly focusing on factors heterogeneity among retrofitting types. A second part of the thesis deals with the assessment of public policy promoting energy efficiency, both from the demand and the supply sides of the energy efficiency markets. Regarding the demand side, the thesis uses two complementary methods: an ex-post econometric study focuses on the French tax credit called Credit d'lmpot Developpement Durable implemented in 2005 while an ex-ante study uses a hybrid energy-economy model to compare different policies. Regarding the supply side, given the high degree of concentration on the energy efficiency markets, we use a theoretical model to assess public policy efficiency in the presence of three markets imperfections: the negative externality linked to C02 and the imperfections of market competition and information inducing price-quality discrimination

Le travail présenté ici s'inscrit dans la perspective du développement de modules électroniques à très faible coût et à très faible consommation pour les réseaux de capteurs sans fils (WSN). Il traite de la conception et du test d'une chaîne de réception RF compatible avec la norme IEEE 802.15.4 pour la bande ISM 2.4GHz. L'interface RF objet de notre étude inclue toutes les fonctions depuis l'antenne jusqu'au 1er étage du filtre analogique en bande de base, à partir duquel le gain devient suffisant pour masquer le bruit introduit par le reste de la chaîne de réception. Ce mémoire articulé autour de quatre chapitres, décrit toutes les étapes depuis la définition des spécifications de la chaîne de réception jusqu'à la présentation de ses performances, en passant par l'étude de son architecture et la conception de ses différents étages. Suite à l'étude de l'impact des interféreurs IEEE 802.15.4 et IEEE 802.11b présents dans la bande ISM 2.4GHz, une architecture utilisant une fréquence intermédiaire de 6MHz a été retenue. En outre, pour pouvoir répondre aux spécifications fixées, cette architecture est composée de plusieurs étages innovants ou originaux tels qu'un balun intégré trois accès, un amplificateur faible bruit sans inductance, un mélangeur passif piloté par un signal local (OL) à très faible rapport cyclique ainsi qu'un filtre bande de base optimisé en bruit et en linéarité. Intégré dans une technologie CMOS 90nm, ce récepteur occupe une surface de 0.07mm², ou 0.23mm² en incluant le balun intégré, qui représente une réduction de 70% par rapport à l'état de l'art des puces compatibles avec le standard IEEE 802.15.4. En prenant en compte la consommation dynamique de toute la chaîne de mise en forme du signal OL, la tête de réception précédemment décrite consomme seulement 4mA sous une tension d'alimentation de 1.35V. Enfin, en incluant le balun intégré, le gain est de 35dBv/dBm, le facteur de bruit de 7.5dB, l'IIP3 de -10dBm et la réjection d'image supérie ure à 32dB. Ces performances placent ce récepteur parmi les récepteurs RF les plus performants pour cette application. Les nombreux principes mis en Suvre sont par ailleurs transposables à d'autres bandes de fréquences et à d'autres standards de communication.

La collecte participative des données mobiles est un nouveau paradigme dédié aux applications de détection urbaines utilisant une foule de participants munis de téléphones intelligents. Pour mener à bien les tâches de collecte participative des données mobiles, diverses préoccupations relatives aux participants et aux organisateurs doivent être soigneusement prises en considération. Pour les participants, la principale préoccupation porte sur la consommation d'énergie, le coût des données mobiles, etc. Pour les organisateurs, la qualité des données et le budget sont les deux préoccupations essentielles. Dans cette thèse, deux mécanismes de collecte participative des données mobiles sont proposés : le téléchargement montant collaboratif des données et la collecte clairsemée des données mobiles. Pour le téléchargement montant collaboratif des données, deux procédés sont proposés 1) « effSense », qui fournit la meilleure solution permettant d’économiser la consommation d'énergie aux participants ayant un débit suffisant, et de réduire le coût des communications mobiles aux participants ayant un débit limité; 2) « ecoSense », qui permet de réduire le remboursement incitatif par les organisateurs des frais associés au coût des données mobiles des participants. Dans la collecte clairsemée des données mobiles, les corrélations spatiales et temporelles entre les données détectées sont exploitées pour réduire de manière significative le nombre de tâches allouées et, par conséquent, le budget associé aux organisateurs, tout en assurant la qualité des données. De plus, l’intimité différentielle est afin de répondre au besoin de préservation de la localisation des participants<br>Mobile crowdsensing is a novel paradigm for urban sensing applications using a crowd of participants' sensor-equipped smartphones. To successfully complete mobile crowdsensing tasks, various concerns of participants and organizers need to be carefully considered. For participants, primary concerns include energy consumption, mobile data cost, privacy, etc. For organizers, data quality and budget are two critical concerns. In this dissertation, to address both participants' and organizers' concerns, two mobile crowdsensing mechanisms are proposed - collaborative data uploading and sparse mobile crowdsensing. In collaborative data uploading, participants help each other through opportunistic encounters and data relays in the data uploading process of crowdsensing, in order to save energy consumption, mobile data cost, etc. Specifically, two collaborative data uploading procedures are proposed (1) effSense, which helps participants with enough data plan to save energy consumption, and participants with little data plan to save mobile data cost; (2) ecoSense, which reduces organizers' incentive refund that is paid for covering participants' mobile data cost. In sparse mobile crowdsensing, spatial and temporal correlations among sensed data are leveraged to significantly reduce the number of allocated tasks thus organizers' budget, still ensuring data quality. Specifically, a sparse crowdsensing task allocation framework, CCS-TA, is implemented with compressive sensing, active learning, and Bayesian inference techniques. Furthermore, differential privacy is introduced into sparse mobile crowdsensing to address participants' location privacy concerns

Les bus électriques à batterie (BEB) représentent une solution prometteuse pour remplacer les flottes de bus diesel actuelles consommant des énergies fossiles grâce à leur efficacité énergétique élevée et à leur potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre et à l’absence d’émissions de polluants atmosphériques locaux. Cependant, cette technologie doit faire face à plusieurs défis, en particulier le coût total de possession (TCO) élevé et des contraintes opérationnelles comme l’autonomie des bus, le temps et le lieu de recharge. Cette thèse présente une méthodologie systématique qui vise à développer des solutions pour surmonter ces défis en fournissant un dimensionnement des batteries et une stratégie de recharge optimales pour les BEB. D'abord, un modèle énergétique multi-physique de bus est développé pour évaluer ses besoins énergétiques en prenant en considération ses différents systèmes énergétiques. Ensuite, la consommation d'énergie du bus est évaluée dans plusieurs conditions de fonctionnement afin de quantifier sa consommation d'énergie réelle. Un modèle techno-économique d'une ligne de bus est développé afin d'évaluer l'impact des différentes stratégies de dimensionnement et de recharge des batteries sur les coûts et le fonctionnement du BEB. Ensuite, un modèle TCO est introduit en tenant compte les coûts unitaires BEB, les coûts d'achat et de remplacement des batteries, les coûts d'électricité, les coûts d'infrastructure et de maintenance. L'analyse des résultats d’un cas d’étude à Paris souligne les compromis entre le TCO et les perturbations et les retards des horaires du BEB en fonction des différentes tailles de batterie et stratégies de recharge. Enfin, une méthodologie minimisant le TCO est proposée en déterminant un dimensionnement des batteries et une stratégie de recharge optimales pour la flotte de BEB tout en garantissant l'absence de perturbation des horaires ou des interruptions du service. Elle repose sur une optimisation en deux étapes qui utilise à la fois la programmation dynamique et un algorithme génétique. Les résultats montrent que la méthodologie proposée pourrait réduire le TCO du BEB entre 15-25% par rapport aux approches actuellement adoptées<br>Initiatives to decrease emissions from the transport sector are increasing worldwide by seeking alternative technologies to replace oil-based mobility. Battery Electric Buses (BEB) present a promising solution thanks to their high energy efficiency, low greenhouse gas emissions and the absence of local pollutant emissions. However, this technology still faces many challenges, especially its high total cost of ownership (TCO) and other operational factors such as the limited bus driving range, the high energy refueling time, and the required charging technologies and strategies. In this context, this thesis presents a systematic methodology that aims at developing solutions to help overcoming these challenges by providing optimal battery sizing and charging strategy for BEB. First, a comprehensive multi-physical bus energy model is developed to evaluate its energy needs considering all the energy systems encountered within. The energy consumption of the bus is then evaluated at a variety of operating conditions. Then, a techno-economic model of an entire bus line is developed in order to assess the impact of different battery sizing and charging strategies on the costs and operation of BEB. A TCO model is introduced considering the BEB unit costs, battery purchase and replacement costs, energy and power costs, infrastructure, and maintenance costs. A case study in Paris city is presented and the analysis reveals the resulting tradeoff between the TCO and BEB schedule disruptions and delays as function of different battery sizes and charging strategies. A methodology to minimize the TCO of BEB deployment is presented providing the optimal battery sizing and charging strategy for BEB, while respecting the BEB operation constraints. The methodology is a 2-step optimization algorithm that utilizes both Dynamic programming and Genetic Algorithm optimization routines. The results show that the proposed methodology could reduce the BEB TCO between 15-25% compared to the currently adopted approaches to deploy BEB

La nature intermittente et aléatoire des sources renouvelables, telles que le photovoltaïque et l’éolien, nécessite un complément de stockage, tel une batterie et un système de secours énergétique, tel un générateur diesel, en particulier dans un système autonome. En ce qui concerne le générateur diesel, il a besoin d'un certain temps pour démarrer et il ne peut pas donner immédiatement la puissance nécessaire, en raison de son comportement dynamique. Alors, la qualité de l'énergie est abaissée pendant cette période en raison du manque de puissance. Par conséquent, pendant la période de démarrage du générateur diesel, un supercondensateur est suggéré pour équilibrer la puissance en raison de sa réponse rapide et de sa densité de puissance élevée. Une stratégie de contrôle de puissance est proposée pour réaliser la coordination entre le générateur diesel et le supercondensateur. La simulation et les résultats expérimentaux montrent que la stratégie de contrôle proposée est capable de réguler la tension du bus continu dans des limites acceptables et d’alimenter la charge pendant la sous production d'énergie renouvelable ou lors d'augmentation de la demande de la charge. De plus, le supercondensateur peut également être utilisé pour surmonter les limites de stockage électrochimique telles que son état de charge et son courant maximal. Ainsi, cette thèse propose le contrôle de puissance en temps réel pour un micro réseau continu avec un système hybride photovoltaïque-batterie-supercondensateur-diesel, visant à répondre à la demande de puissance de charge avec fiabilité et à stabiliser de la tension du bus continu. La simulation et les résultats expérimentaux montrent également que la stratégie de contrôle améliore les performances dynamiques et statiques du micro réseau continu pour différentes conditions de fonctionnement. De plus, afin de minimiser le coût énergétique du groupe diesel, le coût du carburant et la consommation de carburant sont analysés à travers plusieurs tests expérimentaux. Par conséquent, la valeur optimale de sa production d'énergie est déduite et appliquée dans une nouvelle stratégie de gestion de la puissance est proposée. Cette stratégie peut atteindre l'objectif de maximiser l'utilisation de l'énergie photovoltaïque et de prendre en compte la caractéristique de démarrage lent et le coût énergétique du générateur diesel. Les simulations et expérimentations sont réalisées en utilisant des données photovoltaïques réelles pour illustrer les performances et le comportement du système hybride. Les résultats obtenus vérifient l'efficacité de cette stratégie. De plus la comparaison avec la stratégie de gestion de la puissance précédente, dans laquelle le coût d’énergie du générateur diesel n'est pas pris en compte, démontre que la nouvelle stratégie de gestion peut réduire le coût total du système de puissance à courant continu hybride<br>The intermittent and random nature of renewable sources, such as photovoltaic and wind turbine, asks for the complement of storage, such as battery and back-up energy, such as diesel generator, especially in a standalone power system. Concerning the diesel generator, it needs some time to start up and cannot immediately offer the needed power, due to its dynamic behavior. Hence, the power quality is lowered down during this period because of the shortage of power. Therefore, during the period of the diesel generator starting up, a supercapacitor is suggested to compensate the power balance because of its fast response and high power density. A power control strategy is proposed to achieve the coordination between diesel generator and supercapacitor. Both simulation and experimental results show that the proposed control strategy is able to regulate the DC bus voltage within the acceptable limits and supplying the load during the renewable power under generation or load step-increase situations. In addition, the supercapacitor can be also used to overcome the electrochemical storage limits like its state of charge and maximum current. So, this thesis proposes the real time power control for a hybrid photovoltaic-battery-supercapacitor-diesel generator DC microgrid system, aiming to meet the load power demand with reliability and stabilizing the DC bus voltage. Both simulation and experimental results show that the designed control strategy improves the DC microgrid dynamic and static performances under different operating conditions. Furthermore, in order to minimize the diesel generator energy cost, the fuel cost and fuel consumption are analysed through several experimental tests. Therefore, the optimal value of its power generation is deduced and applied in a newly proposed energy management strategy. This strategy can achieve the goal of maximizing the utilization of photovoltaic energy and taking into account the slow start-up characteristic and energy cost of diesel generator. Both simulation and experimental studies are carried out by using the real photovoltaic data to illustrate the performance and the behavior of the hybrid system. The obtained results verify the effectiveness of this strategy. Furthermore, the comparison with the previous energy management strategy, in which the diesel generator energy cost is not considered, demonstrates that the newly proposed energy management strategy can reduce the total cost of the hybrid DC power system

Ces dernières années, les problèmes environnementaux sont fortement associés à l'industrie des transports, les modes de transport de marchandises deviennent plus que la contribution la plus importante entre les autres secteurs. Malgré les avantages du transport intermodal, il a toujours des impacts négatifs, qui sont associés aux émissions. Cependant, la pollution est devenue intéressante entre les secteurs académique et industriel. Ainsi, pour atténuer les impacts négatifs du transport de marchandises, cela gagne de plus en plus en pertinence dans le domaine de la logistique. Pour répondre à ces enjeux et défis, pour identifier les apports de la logistique verte à l'optimisation du transport de marchandises, augmenter l'efficacité des opérations d'optimisation liées à la plateforme de transport multimodal.Le fonctionnement optimal du transport de conteneurs est particulièrement important lorsque le transport de marchandises de manière écologique peut être réalisé en combinant différents modes de transport et en coordonnant des activités telles que la recherche du chemin le plus court. Dans le système de transport multimodal de conteneurs, la sélection du mode de transport et de l'itinéraire a un effet important sur le processus de transport des conteneurs de transport. Dans cette thèse, pour organiser le transport multimodal de manière plus efficace, le facteur de routage des conteneurs est considéré avec le facteur de trajet du mode de transport. On étudie l'influence des caractéristiques incertaines du fonctionnement du nœud sur le mode de transport et le choix de l'itinéraire dans le processus de conversion du mode de transport du transport multimodal conteneurisé. Pour minimiser le coût total, un modèle de programmation mixte avec des contraintes de temps est introduit. La transformation graphique est utilisée pour transformer le problème en modèle de chemin le plus court avec des caractéristiques aléatoires et des contraintes de temps de transport dans les opérations de nœud. En vérifiant et en analysant les résultats, le chemin obtenu est acceptable d'un point de vue coût et temps. Ainsi, cela réduit la congestion du trafic et minimise les émissions. Dans le contexte de la congestion du trafic et de la réduction des émissions, cette thèse propose une technologie de peloton pour améliorer la consommation de carburant, la flexibilité routière et optimiser les opérations de transport de conteneurs. Dans cette thèse, un système de téléphérique pour le transport de petites marchandises est proposé et analysé afin de réduire la congestion du trafic dans la zone urbaine.La recherche conclue à l'optimisation des plates-formes de transport multimodal vise à réduire les impacts négatifs sur l'environnement et à maximiser la rentabilité en maximisant les services offerts qui minimisent le coût total de transport ainsi que le temps de transport entre chaque paire de nœuds Origine-Destination (OD) dans le réseau de transport. Ces travaux contribuent également à réduire les émissions de dioxyde de carbone en diminuant la consommation de carburants et en réduisant les coûts d'exploitation. Sur la base de ces travaux, des plates-formes de transport de conteneurs plus efficaces et efficientes peuvent être réalisées. Cette thèse introduit la base théorique de l'optimum de transport multimodal qui permet l'intégration entre différents modes. Parallèlement, il contribue à la logistique de l'efficacité du transport multimodal / intermodal<br>In recent years, environmental issues are highly associated with the transport industry, modes of goods transport become more than contribution as largest between other sectors. Despite the benefits of intermodal transport, it still has negative impacts, which are associated with emission. However, pollution has become interesting between academic and industrial sectors. Thus, to mitigate the negative impacts caused by goods transport, that gains more and more relevance in the logistics domain. To meet these issue and challenges, to identify the contributions that green logistics to the optimization of freight transport, the increase the efficiency of the multimodal transport platform related optimization operations.The optimal operating of container transport is particularly important where goods transport in an environmentally way can be achieved by combining different modes of transport and coordinating activities such as finding the shortest path. In the multimodal container transport system, the selection of the transport mode and route has a large effect on the transport container transport process. In this thesis, to organize multimodal transport in a more efficient manner the container routing factor is considered along with the path factor of transport mode. The influence of the uncertain characteristics of the node operation on the transport mode and route choice in the process of converting the transport mode from containerized multimodal transport is studied. To minimize the total cost, an integer mixed programming model with time constraints is introduced. The graphical transformation is used to transform the problem into the shortest path model with random characteristics and transport time constraints in the node operations. By verifying and analyzing the results, the path obtained is acceptable from a cost and time perspective. Thus, this reducing traffic congestion and minimizing emissions. In the context of traffic congestion and emissions reduction, in this thesis a platoon technology is proposed to improve to reduce fuel consumption, road flexibility and optimize container transport operations. In this thesis, a ropeway system for the transport of small-scale goods is proposed and analyzed to reduce the traffic congestion within the urban area.The research concluded to optimization multi-modal transport platforms aims to reduce negative impacts on the environment and maximize profitability maximizing the services offered that minimize the total transportation cost as well as minimize the transportation time between each pair of Origin-Destination (O-D) nodes in the transport network. This work also contributes to reducing carbon dioxide emissions by decreasing consumption fuels and reducing operating costs. Based on this work, more effective and efficient container transport platforms can be achieved. This thesis introduces the theoretical base of optimal of multi-modal transport which can integration between different modes. Meanwhile, it contributes to logistics of multi/inter-modal transport efficiency

Les systèmes de trigénération couplés à du stockage thermique (CCHP-TS) contribuent à la production distribuée d'énergie et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Néanmoins, il est important d'évaluer leur faisabilité technico-économique pour assurer une mise en oeuvre à long terme. Par ailleurs, la détermination et la caractérisation des variables influentes sont essentielles pour identifier les domaines d'application les plus viables. Potentiellement, cela peut stimuler l'intérêt des chefs de projet, des investisseurs et des décideurs politiques, encourageant ainsi l'adoption de cette technologie. Plusieurs auteurs suggèrent que les prix et les demandes en énergies (électricité, chaleur et froid) sont des variables importantes de la faisabilité technico-économique des systèmes CCHP-TS. Ils ont notamment utilisé le ratio Spark Spread (SS) qui est le rapport entre le coût de l'électricité du réseau et le combustible de cogénération. Cependant, seules quelques études évaluent l’influence combinée des prix et de la demande en énergies, avec certaines limites dans leur modèle, la technologie analysée ou même la résolution temporelle de la demande. Comme la littérature révèle que les prix de l'énergie et les niveaux de demandes sont des variables importantes, cette étude propose et analyse deux hypothèses : 1) Il existe un couplage entre les prix de l'énergie et la variabilité des demandes en énergies qui influe techniquement et économiquement sur la faisabilité des systèmes CCHP-TS; 2) Les prix de l'énergie (électricité et gaz naturel) doivent être considérés séparément plutôt que d’utiliser le ratio Spark Spread. Le travail est divisé en deux phases. La première est une analyse exploratoire visant à démontrer que le modèle utilisé de CCHP-TS est pertinent et sensible aux variables d'analyse (prix et demandes énergétiques). La seconde est une analyse de sensibilité rigoureuse qui permet de plus une comparaison de trois «approches» : Morris, Sobol et VARS. Les résultats indiquent que les prix de l'énergie et l’importance de la demande électrique sont les variables les plus importantes pour garantir la faisabilité d'un système CCHP-TS. L'ordre d’importance entre les prix de l'énergie diffère selon que l’indicateur de performance économique utilisé soit absolu (montant d'économies réalisées [en dollar(s) US]) ou relatif (pourcentage d'économies réalisées [%]). Dans les deux cas, le prix du carburant est la variable ayant un effet d'interaction avec les autres variables le plus importants. La méthodologie de la première phase intègre des outils tels que le plan d'expériences factoriel complet, l'outil de simulation et d'optimisation DER-CAM et une nouvelle combinaison de la méthode de clustering k-Means et d’une méthode d’aide à la décision multicritère (MCDM). Pour la deuxième phase, il s'agit principalement de l'utilisation des méthodes globales d'analyse de sensibilité et de l'adaptation d'un modèle CCHP-TS programmée en langage Python qui utilise la bibliothèque d'optimisation PYOMO et le solveur CPLEX. Dans cette deuxième phase, la mise en oeuvre des trois méthodes d’analyse de sensibilité a permis une identification des avantages et limites de chacune. L’analyse de la faisabilité techno-économique s’en trouve renforcée en utilisant leurs complémentarités<br>Trigeneration systems with thermal storage (CCHP-TS) contribute to the distributed generation of energy and the reduction of greenhouse gas emissions. Nevertheless, it is important to assess their techno-economic feasibility to ensure long-term implementation. Moreover, determining and characterizing the influential variables is essential to identify the most viable application fields. Potentially, this could foster the interest of project managers, investors, and policymakers, therefore encouraging the adoption of this technology. Several authors suggest that energy prices and loads are important variables for the techno-economic feasibility of CCHP-TS systems. Particularly they have explored the Spark Spread rate, a ratio between the cost of electricity from the grid and the CHP fuel. However, just a few studies are assessing the prices and loads together, with some limitations in their model, the technology analyzed, or even the resolution of the loads. As the literature reveals that energy prices and loads size are important variables, this study aims to analyze two hypotheses proposed: 1) There is a combination of energy prices and the size of the annual energy loads that makes techno-economically feasible a CCHP-TS system; 2) The energy prices (electricity and natural gas) should be considered separately instead of consolidating them into the spark spread rate (SS). The analysis is divided into two phases. The first one is an exploratory analysis aiming to demonstrate that the model for CCHP-TS is relevant and sensitive to the variables of analysis (energy prices and loads). The second is a rigorous sensitivity analysis and the comparison of three approaches: Morris, Sobol, and VARS. The results state that energy prices and the annual size of the electric load are the most relevant variables on the feasibility of a CCHP-TS system. The order of relevance between the energy prices relies on the measure used for the economic performance: either absolute (expressed in the amount of savings [in US dollar(s)]) or relative (expressed in the percentage of savings [%]). But in both cases, the price of the fuel is the variable with the largest interaction effects. The methodology of the first phase incorporates tools such as full factorial design of experiments (DoE), DER-CAM simulation and optimization tool, and a novel combination of k-Means clustering and multicriteria decision making (MCDM). For the second phase, it is mainly the use of global sensitivity analysis methods and the adaptation of a CCHP-TS model into the programming language Python, using the optimization library PYOMO and the solver CPLEX. In this second phase, the implementation of the three sensitivity analysis methods allowed identifying their advantages and limitations. Moreover, this complementarity thereby reinforced the techno-economic feasibility analysis

La contribution des sources d'énergie renouvelables dans le mix de la production d'électricité augmente largement. De ce fait, l'intégration des technologies de stockage d'énergie dans le réseau électrique devient inévitable afin de remédier aux inconvénients des sources renouvelables. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'évaluer la rentabilité, d'optimiser et d'étudier le comportement dynamique d'un cycle adiabatique de stockage d'énergie par air comprimé fonctionnant à pression fixe (IA-CAES). Ce système est caractérisé d'une part par la récupération de la chaleur de compression et d'autre part par le stockage d'air comprimé sous pression fixe dans des réservoirs hydropneumatiques. Ceux-ci permettent d'améliorer l'efficacité et la densité énergétiques du système de stockage et d'éviter l'utilisation de sources d'énergie fossiles.Tout d'abord, un modèle statique est développé pour achever des analyses énergétiques et exergétique du système IA-CAES. Un modèle exergoéconomique est également réalisé dans le but d'optimiser la rentabilité du système de stockage en utilisant un algorithme génétique. Ainsi, une fonction objective, qui prend en compte le coût d'investissement et le coût d'exploitation, est définie pour être minimisée. L'efficacité du système est de 55,1% dans le cas de base, elle est améliorée à 56,6% après optimisation avec une diminution du capital investi de 5,6%.D'autre part, un modèle dynamique est développé pour étudier la flexibilité du système de stockage et sa capacité à répondre aux besoins du réseau électrique (réserves primaires et secondaires) en évaluant la durée des phases transitoires. Les résultats montrent que le système de stockage a besoin d’un temps supérieur à 2 min avant de pouvoir consommer tout l'excès d'énergie disponible sur le réseau électrique et supérieur à 5 min avant d'être capable de produire toute l'énergie requise par le réseau électrique. Des suggestions sont analysées dans l'objectif d'améliorer la flexibilité du système de stockage tel que le fonctionnement du système en mode de veille avec des vitesses réduites. Il permet de réduire les pertes d'énergie de 68% en mode de stockage et de 27% en mode de production par rapport au mode de veille en vitesses nominales<br>The contribution of the renewable energy sources in the electricity generation mix is greatly increasing. Thereby, the integration of the energy storage technologies into the electrical grid is becoming crucial to reduce the drawbacks of the renewable energy sources. Then, the objective of this thesis is to evaluate the cost-effectiveness, to optimize and to study the transient behavior of a novel isobaric adiabatic compressed air energy storage (IA-CAES) system. This plant is characterized by the recovery of the compression heat and the storage of the compressed air under fixed pressure in hydro-pneumatic tanks. These allow improving the efficiency and the energy density of the storage system and avoiding the use of fossil fuel sources.Firstly, a steady state model is developed to perform energy and exergy analyses of the IA-CAES system. An exergoeconomic model is also carried out in order to optimize the cost-effectiveness of the storage system by using a genetic algorithm. So, an objective function, which includes the investment cost and the operating cost, is defined to be minimized. The system efficiency is 55.1% in the base case, it is improved to 56.6% after optimization with a decrease in the capital investment by 5.6%.Secondly, a dynamic model is developed to study the flexibility of the storage system and its ability to meet the electrical grid requirements (primary and secondary reserves) by evaluating the duration of the transient states. The results show that the storage system needs more than 2 min before being able to consume all the excess energy available on the electrical grid and more than 5 min before being able to produce all the energy required by the electrical grid. Suggestions are analyzed to improve the flexibility of the storage system such as the operation of the storage system in standby mode with low speeds. It allows reducing the energy losses by 68% during the storage mode and by 27% during the production mode compared to the standby mode in nominal speeds

Depuis 1965, l'évolution du trafic intérieur terrestre de marchandises en France est caractérisée par un accroissement du trafic global de 1,3%/an (trafic exprime en tonnes kilomètres) au bénéfice de la route qui assure aujourd'hui près de 70% du trafic intérieur de marchandises. Cet accroissement est inquiétant en raison de l’impact des transports routiers sur l'environnement: pollution atmosphérique et sonore, saturation de certains axes routiers et autoroutiers, sans parler des accidents et de leurs conséquences. L'objectif de cette thèse est de mesurer l'impact de l'internalisation des couts externes sur la répartition modale du trafic de marchandises en France. Il s'agit de vérifier si les évolutions tarifaires qui en résulteraient seraient suffisamment incitatives pour conduire les usagers à privilégier les modes qui imposent le moins de coûts externes ? La première partie de la thèse est consacrée aux conséquences sur l'environnement de l'accroissement du trafic routier de marchandises en France. L'objectif est de mesurer l'impact sur l'environnement de l'accroissement du trafic routier et le niveau de report modal nécessaire pour enrayer la dégradation de l'environnement, dans un contexte très probable d'accroissement du trafic global. La seconde partie est consacrée à l'impact de l'internalisation des couts externes sur le trafic de marchandises et sa répartition modale. A l'aide d'un modelé économétrique, plusieurs simulations sont réalisées sur l'évolution des trafics de marchandises sous ces hypothèses d'accroissement des prix du transport routier. Dans la troisième partie de la thèse, l'auteur s'interroge sur les mesures qu'il faudrait associer au dispositif fiscal susceptible d'être mis en place d'ici 2010 pour inciter les chargeurs à réduire leurs besoins d'échanges ou à transférer une partie de leur trafic sur le mode ferroviaire<br>In France, since 1965 the domestic land freight transport evolution is characterized by an average increase of the traffic of 1,3% per year (the traffic is evaluated with "tons-kilometres" units). Today, the truck freight transport amply benefits from this global freight transport increase, being responsible for nearly 70% of the total domestic freight transport and therefore representing worrying risks for environment: atmospheric and sound pollution, motorways and trunk roads congestion and last but not least, car accidents with their consequences. The objective of this thesis is to evaluate the impact of an external costs internalisation on the modal freight transport choice, in france. This work aims at checking whether the cost increase that would result from an external costs internalisation would be sufficient enough to change the habits of the loaders in favor of rail freight transport. The first part is dedicated to the consequences of the harmful emissions that truck freight transport induce on environment. In a context of a highly probable increase of the global freight traffic, an attempt is therefore made to estimate the impact of truck freight transport increase on environment as well as the degree of substitution between rail and truck that would be necessary to arrest the damage to the environment. The second part consists in measuring the impact of the external costs internalisation on both the freight traffic and it's modal choice. With the help of an econometric model, various simulations are made to evaluate the evolution of the freight traffic according to different assumptions made on cost increases in the sector of the truck freight transport. In the third part, the author wonders about the steps that could be adopted by 2010 and that, associated to the taxation system, could incite loaders either to reduce their trade needs or to transfer a part of their traffic on the rail mode

L'acrylate d'éthyle est synthétisé par l'estérification catalytique de l'acide acrylique et de l'éthanol. La réaction s'écrit : CH2=CH-COOH + C2H5OH D CH2=CH-COOC2H5 + H2O Comme cette réaction est équilibrée, l'élimination de l'eau produit par la réaction permet de déplacer la réaction, donc d'augmenter le taux de conversion de l'acide acrylique et la productivité en acrylate d'éthyle. La pervaporation est une technique de séparation membranaire, qui est potentiellement intéressante pour la déshydratation de mélanges organiques. Dans ce travail, nous avons étudié le procédé industriel de l'estérification de l'acrylate d'éthyle qui est continu. C'est la première fois que la pervaporation d'un mélange complexe contenant des dérivés acryliques polymérisables est étudiée. Tout d'abord le procédé continu d'estérification a été simulé sur Aspen Plus. Une analyse du schéma de procédé a permis d'identifier deux scénarii d'amélioration des performances énergétiques par pervaporation. Dans le scénario le plus favorable, la pervaporation permet de réduire de 25% la consommation d'énergie ou d'augmenter de 25% la production. Dans la deuxième partie de notre étude, des membranes commerciales ont été testées pour déshydrater des mélanges représentatifs du milieu d'estérification. Les membranes testées ont montrées de bonnes performances de séparation (flux et sélectivité élevées) et de bonnes résistances chimiques. La faisabilité de l'intégration de la pervaporation au procédé est donc prouvée<br>Ethyl acrylate is synthesized by the catalytic esterification of acrylic acid and ethanol. The reaction can be described as: CH2=CH-COOH + C2H5OH D CH2=CH-COOC2H5 + H2O Since this reaction is reversible, the removal of the water helps shifting the reaction to the right side, thus increasing the conversion of acrylic acid to ethyl acrylate. Pervaporation is a membrane separation technique which is helpful for the dehydration of organic mixtures. In this work, we studied the industrial process for the esterification of ethyl acrylate which is continuous. To our knowledge this is the first time that the pervaporation of a mixture containing polymerizable acrylic derivatives is studied. Firstly, the continuous esterification process was simulated on Aspen Plus. An analysis of the flowsheet diagram has identified two scenarios for improving energy performance through implementing dehydration pervaporation. In the most favorable scenario, the pervaporation can reduce 25% energy consumption or increase 25% ethyl acrylate production. In the second part of our study, commercial membranes were tested for dehydrating mixtures which are representative of esterification reaction. The tested membranes offered good separation performance (high flux and selectivity) and high chemical resistance. The feasibility of the hybrid process is thus proven

La consommation énergétique est devenue un défi majeur dans les domaines de l'informatique embarquée et haute performance. Différentes approches ont été étudiées pour résoudre ce problème, entre autres, la gestion du système pendant son exécution, les systèmes multicœurs hétérogènes et la gestion de la consommation au niveau des périphériques. Cette étude cible les technologies de mémoire par le biais de mémoires non volatiles (NVMs) émergentes, qui présentent intrinsèquement une consommation statique quasi nulle. Cela permet de réduire la consommation énergétique statique, qui tend à devenir dominante dans les systèmes modernes. L'utilisation des NVMs dans la hiérarchie de la mémoire se fait cependant au prix d'opérations d'écriture coûteuses en termes de latence et d'énergie. Dans un premier temps, nous proposons une approche de compilation pour atténuer l'impact des opérations d'écriture lors de l'intégration de STT-RAM dans la mémoire cache. Une optimisation qui vise à réduire le nombre d'opérations d'écritures est implémentée en utilisant LLVM afin de réduire ce qu'on appelle les silent stores, c'est-à-dire les instances d'instructions d'écriture qui écrivent dans un emplacement mémoire une valeur qui s'y trouve déjà. Dans un second temps, nous proposons une approche qui s'appuie sur l'analyse des programmes pour estimer des pire temps d'exécution partiaux, dénommés δ-WCET. À partir de l'analyse des programmes, δ-WCETs sont déterminés et utilisés pour allouer en toute sécurité des données aux bancs de mémoire NVM avec des temps de rétention des données variables. L'analyse δ-WCET calcule le WCET entre deux endroits quelconques dans un programme, comme entre deux blocs de base ou deux instructions. Ensuite, les pires durées de vie des variables peuvent être déterminées et utilisées pour décider l'affectation des variables aux bancs de mémoire les plus appropriées<br>Traditional memories such as SRAM, DRAM and Flash have faced during the last years, critical challenges related to what modern computing systems required: high performance, high storage density and low power. As the number of CMOS transistors is increasing, the leakage power consumption becomes a critical issue for energy-efficient systems. SRAM and DRAM consume too much energy and have low density and Flash memories have a limited write endurance. Therefore, these technologies can no longer ensure the needs in both embedded and high-performance computing domains. The future memory systems must respect the energy and performance requirements. Since Non Volatile Memories (NVMs) appeared, many studies have shown prominent features where such technologies can be a potential replacement of the conventional memories used on-chip and off-chip. NVMs have important qualities in storage density, scalability, leakage power, access performance and write endurance. Nevertheless, there are still some critical drawbacks of these new technologies. The main drawback is the cost of write operations in terms of latency and energy consumption. We propose a compiler-level optimization that reduces the number of write operations by elimination the execution of redundant stores, called silent stores. A store is silent if it’s writing in a memory address the same value that is already stored at this address. The LLVM-based optimization eliminates the identified silent stores in a program by not executing them. Furthermore, the cost of a write operation is highly dependent on the used NVM and its non-volatility called retention time; when the retention time is high then the latency and the energetic cost of a write operation are considerably high and vice versa. Based on that, we propose an approach applicable in a multi- bank NVM where each bank is designed with a specific retention time. We analysis a program and we compute the worst-case lifetime of a store instruction to allocate data to the most appropriate NVM bank

À cause de la préoccupation mondiale sur les émissions de CO2, le changement climatique et la transition énergétique, nous faisons plus d'attention à la maîtrise de la demande d'électricité. En particulier, avec l'effacement de consommation électrique, nous pouvons profiter de plusieurs avantages, comme l'augmentation de l'efficacité de l'ensemble du marché de l'électricité, la sécurité d'approvisionnement d'électricité renforcée, et l'investissement plus efficace et souhaitable ainsi que l'avantage de l'environnement et le soutien aux énergies renouvelables. En Europe, la France a démarré le mécanisme de NEBEF à la fin de 2013, et la Corée du Sud a lancé le programme de l'effacement de consommation électrique basé sur le marché fin 2014. Parmi un certain nombre de questions et d’hypothèses que nous devons prendre en compte en termes de l'effacement, l'estimation de la courbe de référence est l'un des éléments les plus importants et les plus fondamentaux. Dans cette recherche, sur la base du profil de consommation redimensionné pour un ménage moyen, plusieurs méthodes d'estimation de la courbe de référence sont établies et examinées à la fois pour les mécanismes de l'effacement français et coréen. Cette investigation sur les méthodes de l'estimation pourrait contribuer à la recherche d'une méthode d'estimation meilleure et plus précise qui augmentera les motivations pour les participants. Avec les courbes de référence estimées, les analyses coûts-bénéfices ont été réalisées, elles-mêmes utilisées dans l'analyse décisionnelle pour les participants. Pour réaliser les analyses coûts-bénéfices, un modèle mathématique simple utilisant l'algèbre linéaire est créé et modifié afin de bien représenter les paramètres de chaque mécanisme de l'effacement. Ce modèle nous permet une compréhension intuitive et claire des mécanismes. Ce modèle générique peut être utilisé pour différents pays et secteurs, résidentiel, commercial et industriel, avec quelques modifications de modèle. La simulation de Monte Carlo est utilisée afin de refléter la nature stochastique de la réalité, et l'optimisation est également utilisée pour représenter et comprendre la rationalité des participants, et pour fournir des explications microéconomiques sur les comportements des participants. Afin de dégager des implications significatives pour une meilleure architecture du marché de l'effacement, plusieurs analyses de sensibilité sont effectuées sur les éléments clés du modèle pour les mécanismes<br>Worldwide concern on CO2 emissions, climate change, and the energy transition made us to pay more attention to Demand-side Management (DSM). In particular, with Demand Response (DR), we could expect several benefits, such as increased efficiency of the entire electricity market, enhanced security of electricity supply by reducing peak demand, and more efficient and desirable investment as well as the environmental advantage and the support for renewable energy sources. In Europe, France launched the NEBEF mechanism at the end of 2013, and South Korea inaugurated the market-based DR program at the end of 2014. Among a number of economic issues and assumptions that we need to take into consideration for DR, Customer Baseline Load (CBL) estimation is one of the most important and fundamental elements. In this research, based on the re-scaled load profile for an average household, several CBL estimation methods are established and examined thoroughly both for Korean and French DR mechanisms. This investigation on CBL estimation methods could contribute to searching for a better and accurate CBL estimation method that will increase the motivations for DR participants. With those estimated CBLs, the Cost-Benefit Analyses (CBAs) are conducted which, in turn, are utilized in the Decision-making Analysis for DR participants. For the CBAs, a simple mathematical model using linear algebra is set up and modified in order to well represent for each DR mechanism's parameters. With this model, it is expected to provide intuitive and clear understanding on DR mechanisms. This generic DR model can be used for different countries and sectors (e.g. residential, commercial, and industrial) with a few model modifications. The Monte Carlo simulation is used to reflect the stochastic nature of the reality and the optimization is also used to represent and understand the rationality of the DR participants, and to provide micro-economic explanations on DR participants' behaviours. In order to draw some meaningful implications for a better DR market design several Sensitivity Analyses (SAs) are conducted on the key elements of the model for DR mechanisms

La planification urbaine stratégique en France se voit chargée de manière croissante des questions environnementale et climatique. Mais est-elle réellement capable d'infléchir les dynamiques d'étalement ainsi que de former un cadre efficace pour la réduction des émissions des transports ? Et que peuvent apporter l'analyse économique et la simulation prospective à la démarche de planification ? Pour y répondre nous avons replacé notre analyse de l'apport des outils économiques à la planification urbaine dans la perspective d'ensemble de réforme politique et administrative du contexte français. Cela a pris la forme d'une analyse critique de la pratique actuelle de la planification, des évolutions à l'œuvre et des conditions d'une meilleure intégration de l'analyse économique dans la démarche et les méthodes de planification. Nous avons construit et utilisé sur le cas de Grenoble, des outils d'analyse économique permettant de traiter la question des politiques climatiques locales dans la planification, d'une manière prospective et systémique. Il s'agit de la 1ère application du modèle de simulation urbanisme-transport TRANUS en France, et de son utilisation dans le cadre d'une méthodologie économique pour produire des courbes de coût d'abattement intégrant le caractère systémique de la ville pour le secteur des transports. Le modèle et la méthodologie économique qui lui est adossée constituent ce que nous appelons l'outil TRANUS+. Nous avons également réinterrogé plusieurs points à partir du cadre de la planification urbaine : la question du choix des outils de modélisation ainsi que celle des modalités du calcul économique, la question de la vulnérabilité énergétique liée à la mobilité, celle enfin du déploiement des véhicules électriques. Cela nous permet d'avoir une vision d'ensemble des apports de la planification et des voies pour la renforcer.

Le réseau électrique actuel est confronté à plusieurs défis liés aux exigences environnementales, à l'augmentation de la demande mondiale d'électricité, aux contraintes de fiabilité élevées, à la nécessité d’une énergie décarbonisée et aux restrictions de planification. Afin d’évoluer vers un système d'énergie électrique respectueux de l’environnement et intelligent, les installations de production centralisées sont de nos jours transformées en de plus petites centrales de génération distribuées. Le concept de micro-réseau émerge ainsi. Le micro-réseau peut être considéré comme un système de distribution basse tension avec un ensemble de charges contrôlables et de ressources énergétiques distribuées, qui peuvent inclure de nombreuses sources d'énergie renouvelables et des systèmes de stockage d'énergie. La gestion d’énergie d'un grand nombre de ressources énergétiques distribuées est nécessaire au bon fonctionnement d'un micro-réseau afin d’en assurer la stabilité, la fiabilité et la disponibilité. Par conséquent,un système de gestion d'énergie est au coeur de l'exploitation des micro-réseaux afin d’en assurer un développement économique et durable. À cet égard, cette thèse se focalise sur la proposition de modèles d'optimisation de système de gestion de l'énergie pour une exploitation optimale des micro-réseaux. Une gestion d’énergie optimale requiert la prise en compte de plusieurs contraintes techniques, économiques et environnementales. De plus, ces travaux de recherche prennent en considération un modèle pratique du coût de dégradation des batteries Li-ion. Le problème de gestion d’énergie optimale se traduit ainsi par un problème d’optimisation sous contraintes. La fonction objective regroupe le coût d'exploitation des générateurs distribués, le coût des émissions de gaz à effet de serre des sources de production conventionnelles, l’obligation d’une utilisation maximale des sources d'énergie renouvelables, le coût de dégradation des batteries, les différentes incitations afin de modifier le profil de la demande et des pénalités en cas de délestage. Les contraintes quant à elles sont liées aux contraintes techniques des différents sous-systèmes du micro-réseau. Par ailleurs, un modèle conceptuel complet à sept couches est également développé afin de fournir des informations normalisées sur la mise en oeuvre d’une nouvelle économie de l’énergie<br>The current electric power system isfacing the challenges of environmental protection,increasing global electricity demand, high reliability requirement, cleanliness of energy, and planning restrictions. To evolve towards green and smart electric power system, centralized generating facilities are now being transformed into smaller and more distributed generations. As a consequence, the concept of microgrid emerges, where a microgrid can operate as a single controllable system and can be assumed as a cluster of loads and distributed energy resources, which may include many renewable energy sources and energy storage systems. The energy management of large numbers of distributed energy resources is needed for reliable operation of microgrid system. Therefore, energy management is the fundamental part of the microgrid operation for economical and sustainable development. In this regard, this thesis focuses on proposing energy management optimization models for optimal operation of microgrid system that include proposed practical Li-ion battery degradation cost model. These different energy management models include objective functions of operating cost of distributed generators, emission cost of conventional generation source, maximum utilization of renewable energy sources, battery degradation cost, demand response incentives, and load shedding penalization cost, with microgrid component and physical network constraints. A comprehensive conceptual seven layer model is also developed to provide standardized insights in implementing real transactive energy systems

Cette thèse est une contribution à l'étude des systèmes hybrides éoliens-photovoltaïques avec batteries sur plusieurs aspects : évaluation des sources, modélisation, simulation, optimisation du dimensionnement et enfin commande et supervision. Ainsi, dans un premier temps, une étude d'impact sur l'évaluation du potentiel en énergies renouvelables sur un site donné en prenant en compte la consommation dans un habitat résidentiel (période et méthode d'acquisition des données, techniques d'évaluation, ...) est présentée. Puis, les modèles énergétiques des différents composants du système ainsi que les aspects économiques et écologiques sont définis. L'ensemble est représenté à l'aide du logiciel Matlab/Simulink. Ensuite, une méthodologie d'optimisation du dimensionnement du système multi-sources est développée et comparée à plusieurs approches, allant d'une optimisation mono-objective à une multi-objective et évaluant le coût économique et écologique de chacune de ces solutions. Une solution « pratique » est retenue pour les composants PV, éolien et batteries du système final afin d'en évaluer la viabilité énergétique, économique et écologique. Les résultats montrent un impact environnemental faible et un coût raisonnable du point de vue économique ainsi qu'une satisfaction de la charge dans les limites tolérées par l'usager. La méthode développée de dimensionnement est comparée à un outil commercial existant. Enfin, un banc expérimental PV-éolien avec batteries est mis en oeuvre avec une nouvelle technique de supervision basée sur le contrôle des courants et l'estimation de l'état de charge des batteries<br>This thesis is a contribution to the study of photovoltaic-wind-battery hybrid systems for several aspects: source evaluation, modeling and simulation, design optimization and finally control and supervision. Thus, an impact study on the evaluation of renewable energy potential at a given site taking into account consumption in residential housing (period and method of data acquisition, evaluation techniques...) is presented. In addition, all the components of the system are modeled and economic and ecological aspects are defined in order to make an overall assessment of various system configurations. All models are represented using Matlab/Simulink tool. Then, a methodology for single and multi-objective design optimization of a multi-source system is developed to minimize system Life Cycle Cost (LCC), Embodied Energy (EE) and Loss of Power Supply Probability (LPSP). A "practice solution" is thus retained and evaluated. Results show a low environmental impact and a reasonable economic cost as well as a satisfaction of the load within the limits tolerated by the user. Besides, a very convincing comparison of the developed sizing method to an existing commercial tool is presented. At the end, an experimental PV-wind-battery tested is developed in laboratory to ensure a quasi-realistic emulation of hybrid system behavior for different configurations. Accordingly, a new supervision strategy based on currents control and battery state of charge estimation is successfully validated