Dissertations / Theses: 'Réseaux électriques (Energie)'

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Marin, David Humberto. "Intégration des éoliennes dans les réseaux électriques insulaires." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00577097.

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Abstract:

Les îles sont à priori des lieux propices au développement de l'énergie éolienne. En premier lieu les coûts de production des moyens conventionnels sont plus élevés que sur les réseaux interconnectés. En deuxième lieu, il subsiste un potentiel éolien important à exploiter dans ces régions. Enfin, les éoliennes permettent de réduire la dépendance énergétique vis-à-vis de produits fossiles, de respecter les engagements en regard du protocole de Kyoto et d'assurer l'approvisionnement électrique futur de ces zones en pleine croissance.Il est donc logique que l'énergie éolienne soit actuellement en pleine croissance dans les réseaux insulaires. Ce phénomène inquiète les gestionnaires de ces réseaux car cette production est très différente de celles des sources conventionnelles. En plus, ces réseaux pourraient atteindre des niveaux de pénétration éolienne important très rapidement, compte tenu de leur faible taille. Or les réseaux insulaires sont plus fragiles que les réseaux interconnectés et l'insertion massive d'éoliennes s'accompagne de caractéristiques particulières pouvant dégrader le fonctionnement du système électrique.L'étude présentée dans ce mémoire a été réalisée afin d'analyser l'impact de l'augmentation de la production éolienne dans les réseaux insulaires et de proposer des solutions permettant le développement de ce moyen de production dans ces régions. Pour cela, plusieurs stratégies de contrôle ont été présentées. D'une part, deux stratégies de commande de la puissance réactive échangée entre les parcs éoliens et le réseau ont été comparées, afin de minimiser l'augmentation du niveau de tension dans les réseaux de distribution avec forte pénétration éolienne. D'autre part, deux stratégies de commande ont été implémentées en vue de faire participer la production éolienne au réglage de fréquence.Les stratégies de commande ont été implémentées sur Matlab-Simulink puis validées sur EUROSTAG. Elles ont été évaluées d'abord dans un réseau simplifié afin d'étudier plus précisément et de manière systématique l'influence du choix et du paramétrage de la commande sur le comportement dynamique d'un réseau faible. Puis, elles ont été étendues au cas de figure du réseau de distribution du Mont-Dore en Nouvelle Calédonie et du réseau de Guadeloupe

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Marin, Ceballos David Humberto. "Intégration des éoliennes dans les réseaux électriques insulaires." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2009. http://www.theses.fr/2009ECLI0004/document.

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Abstract:

Les îles sont à priori des lieux propices au développement de l’énergie éolienne. En premier lieu les coûts de production des moyens conventionnels sont plus élevés que sur les réseaux interconnectés. En deuxième lieu, il subsiste un potentiel éolien important à exploiter dans ces régions. Enfin, les éoliennes permettent de réduire la dépendance énergétique vis-à-vis de produits fossiles, de respecter les engagements en regard du protocole de Kyoto et d’assurer l’approvisionnement électrique futur de ces zones en pleine croissance.Il est donc logique que l’énergie éolienne soit actuellement en pleine croissance dans les réseaux insulaires. Ce phénomène inquiète les gestionnaires de ces réseaux car cette production est très différente de celles des sources conventionnelles. En plus, ces réseaux pourraient atteindre des niveaux de pénétration éolienne important très rapidement, compte tenu de leur faible taille. Or les réseaux insulaires sont plus fragiles que les réseaux interconnectés et l’insertion massive d’éoliennes s’accompagne de caractéristiques particulières pouvant dégrader le fonctionnement du système électrique.L’étude présentée dans ce mémoire a été réalisée afin d’analyser l’impact de l’augmentation de la production éolienne dans les réseaux insulaires et de proposer des solutions permettant le développement de ce moyen de production dans ces régions. Pour cela, plusieurs stratégies de contrôle ont été présentées. D’une part, deux stratégies de commande de la puissance réactive échangée entre les parcs éoliens et le réseau ont été comparées, afin de minimiser l’augmentation du niveau de tension dans les réseaux de distribution avec forte pénétration éolienne. D’autre part, deux stratégies de commande ont été implémentées en vue de faire participer la production éolienne au réglage de fréquence.Les stratégies de commande ont été implémentées sur Matlab-Simulink puis validées sur EUROSTAG. Elles ont été évaluées d’abord dans un réseau simplifié afin d’étudier plus précisément et de manière systématique l’influence du choix et du paramétrage de la commande sur le comportement dynamique d’un réseau faible. Puis, elles ont été étendues au cas de figure du réseau de distribution du Mont-Dore en Nouvelle Calédonie et du réseau de Guadeloupe
Islands are favourable places to the development of wind energy. Firstly, the production costs of the conventional generation are higher than on the interconnected grids. Secondly, there is an important wind potential in these regions. Finally, the wind energy makes possible to reduce the energy dependence of fossil products, to respect the Kyoto protocol and to ensure the future electricity supply of these regions with sustained growth.Currently, wind energy is fast-growing in the islands grids. This growth worries the grid operators because this production is very different from the conventional sources. Moreover, these grids could reach very quickly a high levels wind penetration because their low size. However, the insular grids are weak grids compare to the inter-connected grids. In this kind of grids, the massive insertion of wind turbines is accompanied by particular characteristics which might damage operation of the electric system. The present study was carried out in order to analyze the impact on increase wind energy penetration in the insular grids and to propose solutions allowing the development of this energy sources in these areas. In this respect, several strategies of control were proposed. Firstly, two control strategies of the reactive power exchanged by the wind farms with the grids were compared, in order to minimize the voltage increasing in the distribution grids with strong wind penetration. Secondly, two control strategies were implemented in order to regulate the grid frequency through wind turbines. The control strategies were implemented on Matlab-Simulink then validated on EUROSTAG. Initially, they were evaluated in a simplified network in order to study more precisely and in a systematic way the influence of the choice and parameter settings of control in the dynamic behaviour of a weak grid. Then, they were extended to the distribution grid of Mont-Dore in New Caledonia and to the Guadeloupe electric grid

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Coutard, Olivier. "Une analyse économique de l'accès aux réseaux électriques d'interconnexion." Phd thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 1994. http://www.theses.fr/1994ENPC9440.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse comprend trois parties, formées chacune de deux chapitres. La première partie est consacrée aux évolutions réglementaires récentes dans le secteur électrique, leurs modalités et leurs enjeux. La seconde traite des questions d'efficacité tarifaire des prix d'accès. La troisième enfin aborde la question de la réglementation et, plus généralement, de la régulation d'un système électrique ouvert. Le premier chapitre étudie les relations de dépendance mutuelle, d'interpénétration entre les considérations économiques et les considérations extra-économiques (i. E. Réglementaires au sens large ou même politiques) dans l'organisation industrielle traditionnelle (on peut parler de modèle) du secteur électrique dans les sociétés développées. Nous analysons le rôle essentiel du couple interconnexion/intégration dans cette organisation. C'est cet équilibre complexe qui est globalement remis en cause par les évolutions réglementaires récentes, auxquelles est consacré le deuxième chapitre. La perspective adoptée dans l'analyse nous permet d'expliciter les principaux enjeux de ces évolutions : promotion de l'efficacité économique (au sens large) ; préservation des conditions d'exercice de différentes missions de service public (ou d'intérêt économique général). Nous tentons de préciser le plus finement possible les termes économiques dans lesquels ces enjeux se présentent aux réglementeurs du secteur électrique. Le troisième chapitre débute l'étude plus normative du problème des prix d'accès. La notion de coût marginal de court terme de transport, qui soulève ici des problèmes conceptuels inusités, y est présentée et discutée. Nous étudions en particulier les limitations à l'efficacité de ces coûts marginaux qui résultent de la présence d'externalités, de problèmes informationnels et de l'existence de coûts de transaction. Nous poursuivons cette démarche dans le quatrième chapitre, en étudiant d’une part les conséquences pratiques en termes d’efficacité des indivisibiités dans les fonctions de coût de réseau, et d’autre part celles de la variabilité-imprévisibilité des coûts marginaux pour limiter en pratique les inefficacités induites. Dans le cinquième chapitre, nous abordons le problème de la réglementation sous un angle plus concret que ne le font les modèles théoriques, et en tenant compte des principales interdépendances entre les coûts de production et les coûts de réseau. Nous insistons sur les aspects du problème spécifiques à l’électricité (par rapport aux modèles théoriques généraux). Le sixième chapitre est consacré à une discussion moins formalisée de l’équilibre réglementaire à long terme nécessaire à la régulation d’un système électrique ouvert. Il met en perspective certaines pratiques réglementaires observées. Il pose la question essentielle de l’arbitrage entre consommateurs « domestiques » et industriels. Enfin, la conclusion récapitule l’essentiel des résultats de l’étude, en évalue la portée et propose des voies de recherche.

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Ruiz, gomez Lina maria. "Intégration de la production éolienne aux réseaux électriques : approches techniques et économiques." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844387.

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Abstract:

La Directive européenne et les politiques de prévention du changement climatique conduisentà un développement important des Énergies Renouvelables pour la production d'électricité. Cecontexte politique est en train d'induire l'insertion massive de production intermittente d'origineéolien dans les réseaux électriques. Pour répondre à la question des limites de l'intégration de l'éoliendans les réseaux électriques, nous nous appuyons sur l'étude des aspects technique et économiques.Dans ce cadre, cette thèse s'intéresse d'une part à l'étude de l'efficacité des dispositifs d'incitationéconomique du point de vue de leur efficacité à stimuler la croissance de l'énergie éolienne et d'autrepart, aux problématiques techniques de court et long terme liées à l'intermittence de l'éolien. Dans lecourt-terme, les problèmes du réseau électrique ainsi que les ajustements dans le marché del'électricité sont abordés. Dans le long terme, l'impact de l'éolien sur la sûreté de fonctionnement estévalué au moyen d'un algorithme de calcul du crédit de capacité de l'éolien.

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Rios, Mario Alberto. "Modélisation pour analyses dynamiques des réseaux électriques avec compensateurs de puissance réactive-SVC." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0099.

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Abstract:

Cette Thèse traite de la modélisation des réseaux électriques comportant des compensateurs statiques de puissance réactive (SVC). La modélisation est basée sur des modèles d'ordre réduit utilisant la réduction par troncature des valeurs singulières de Hankel et l'identification dynamique N4Sid. Pour le cas de réseaux comportant plusieurs SVC ou composants FACTS (Flexible AC Transmission Systems), on a proposé une structure de modélisation par sous-systèmes calculée par des techniques d'ordre réduit. Ces modèles réduits permettent de calculer des lois de commande type LQG (Linear Quadratic Gaussian Regulator) et des commandes robustes d'ordre réduit qui ont des performances supérieures par rapport aux correcteurs traditionnels des SVC (commande proportionnelle). Avec la structure en sous-systèmes, on a proposé des méthodes de calcul des correcteurs décentralisés appliqués aux réseaux électriques. D'autre part, on a proposé une technique d'analyse de la robustesse des réseaux en utilisant la théorie d'analyse des valeurs singulières structurées, permettant de déterminer les frontières de stabilité basées en le calcul des fonctions de transfert de l'ensemble système-commande. Les différentes techniques développées dans le cadre de cette thèse sont appliquées à un réseau test de 11 nœuds et à un grand réseau électrique et donnent des résultats très satisfaisants
This thesis studies the modeling and analysis of power System containing static VAR compensators (SVC). Low-order models, calculated by Hankel singular-value truncation réduction and N4Sid dynamic identification, provide the foundation for the modeling and analysis techniques. For cases where many SVCs or FACTS (Flexible AC Transmission Systems) devices are installed in a power System, a new subsystem structure based on thèse low-order modeling techniques has been developed. The proposed low-order models allow the computation of low-order LQG-type (Linear Quadratic Gaussian Regulator) control laws, as well as low-order robust controls, which provide a better performance relative to traditional SVC controls (proportional type). Using the subsystem structure formulated in this thesis, methods for calculating decentralized controllers for power Systems hâve been conceived. In addition, through the use of structured singular values, a new robustness analysis technique has been developed which allows the détermination of stability boundaries through the calculation of closed-loop transfer functions. The theoretical approaches in this work hâve been applied to a test power system containing 11 nodes, as well as a larger 173-node test system

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Maginier, Sylvain. "Le filtrage des défauts dans l'analyse de la sécurité dynamique en temps réel des grands réseaux électriques." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0168.

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Abstract:

L'analyse de la sécurité dynamique en temps réel est très difficile à réaliser en raison du nombre important de calculs à réaliser en quelques minutes seulement. Jusqu'à aujourd'hui, aucune méthode ne s'est révélée suffisamment efficace pour remplir cette tâche. Dans ce contexte, le filtrage des contingences représente un enjeu majeur puisqu'il permet d'économiser beaucoup de temps de calculs. Le but de nos travaux de recherche a été de mettre au point une stratégie de filtrage basée sur les méthodes d'analyse de la stabilité transitoire existantes. Dans un premier temps, les principales méthodes d'analyse de la stabilité transitoire ont été étudiées et testées à l'aide de quatre réseaux électriques de tailles différentes. Les méthodes qui sont apparues comme les plus efficaces ont ensuite été développées et modifiées, afin d'améliorer leur rapidité, leur fiabilité et leur précision. Deux nouvelles méthodes ont ainsi été crées. La première méthode permet de déterminer très rapidement et de manière très fiable la stabilité du réseau. La deuxième permet de calculer précisément le TEC avec un minimum de simulations. A partir de ces deux méthodes qui ont des caractéristiques complémentaires, une stratégie de filtrage multi-niveau, réalisant un bon compromis entre la rapidité, la fiabilité et la précision, a été proposée
On-line dynamic security analysis is very difficult to realize because of the numerous calculations necessary in just a few minutes. Until now, no methods hâve been able to accomplish this task. In this context, contingency screening is very important because it allows reducing significantly the number of calculations. The scope of this study has been to realize contingency screening with existing transient stability analysis methods. First, the main transient stability analysis methods hâve been studied and tested with four power Systems. Subsequently, the most efficient methods hâve been modified and improved to increase their speed, reliability and accuracy, Following thèse modifications, two new dynamic security analysis methods hâve been designed. The first method allows a quick and accurate détermination of the power System stability. The second method allows the précise CCT calculation within a few simulations. From thèse two methods which hâve complementary characteristics, a multi-level contingency screening method has been proposed. This screening method is reliable, accurate and fast

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Kamajaya, Samuel. "Renforcer la résilience des micro-réseaux grâce à une seamless opération : De la conception au démonstrateur P-HIL." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT037.

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Abstract:

À mesure que notre monde évolue vers une énergie durable, l'intégration des microgrids, comprenant le photovoltaïque décentralisé et les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS), a connu une croissance substantielle et une adoption généralisée, notamment dans les bâtiments tertiaires. Cette thèse se concentre sur l'amélioration de la technologie BESS afin de garantir une alimentation électrique ininterrompue aux charges critiques tout en respectant le code de réseau. En cas de perte de réseau, les microgrids basculent l'alimentation vers le BESS. La recherche examine l'exigence d'une transition que les charges critiques peuvent tolérer lors d'une perte de réseau, laquelle est définie par une durée maximale de 10 millisecondes. Pour répondre à cette exigence, une méthode rapide et fiable de détection d'une perte de réseau est proposée. De plus, diverses stratégies de contrôle d'onduleur ont été développées pour réaliser des transitions rapides du mode grid following a grid forming, garantissant des temps de perturbation dus à une perte de réseau de moins de 10 ms tout en minimisant les surtensions. De plus, une séquence d'opération avancée est proposée pour garantir la conformité au code réseau et le fonctionnement des DERs pendant la transition. La recherche est validée par des prototypes expérimentaux et démonstrateur petite échelle de microgrid utilisant P-HIL, ce qui augmente l’echelle de TRL
As our world transitions to sustainable energy, microgrid integration, including decentralized PV and Battery Energy Storage Systems (BESS), has seen substantial growth and widespread adoption, particularly in tertiary buildings. This thesis focuses on enhancing BESS technology to ensure uninterrupted power supply to critical loads while maintaining regulatory compliance. In the event of grid loss, microgrids switch the supply to BESS. The research examines the requirement for a seamless transition that critical loads can tolerate during a grid loss, which results in a value of 10 milliseconds. In order to meet this requirement, a fast and reliable method for detecting a loss of main is proposed. Additionally, various inverter control strategies have been developed to achieve seamless transitions from grid following to grid forming, ensuring disruption times due to grid loss in less than 10 ms while minimizing overvoltage. Moreover, an advance sequence of operation is proposed to ensure the grid code compliance and DERs operation during the transition. The research is validated by experimental prototypes and a small microgrid demonstrator using P-HIL, which increase technology readiness level

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Canard, Jean-François. "Impact de la génération d'énergie dispersée dans les réseaux de distribution." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0137.

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Abstract:

Les réseaux électriques sont actuellement en pleine mutation du fait de la dérégulation du secteur électrique. L'une des conséquences de la dérégulation est l'apparition de génération d'énergie dispersée dans les réseaux de distribution. Cette introduction de production d'énergie au sein des réseaux de distribution existants n'est pas sans effet sur ceux-ci. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse a permis d'identifier et d'étudier les principaux impacts de la génération d'énergie dispersée sur les réseaux de distribution (impact sur le plan de tension, sur les courants de courtcircuit, sur la stabilité, sur les temps d'élimination critique de défaut, etc. ). Ces impacts sont mis en évidence par des simulations numériques et des outils de la théorie petits signaux (valeurs propres et facteurs de participation). De ce travail d'identification, des algorithmes d'optimisation sont utilisés afin d'insérer au mieux cette génération d'énergie dispersée dans les réseaux de distribution. Les algorithmes d'optimisation (algorithme du Minimax, génétique, simplexe et recuit simulé) sont mis en oeuvre pour améliorer le profil de tension des réseaux de distribution en présence de génération d'énergie dispersée. Certains de ces algorithmes sont aussi utilisés pour coordonner les gains contenus dans les régulations des générations d'énergie dispersées afin d'améliorer la stabilité des réseaux. Des indices d'influence sont aussi définis afin d'identifier les zones d'influence de la génération d'énergie dispersée sur les réseaux de distribution
Power systems are undergoing profound changes due to the deregulation of the power industry. One of the consequences of this deregulation is the emergence of dispersed generation in distribution networks. The introduction of this generation within the existing distribution networks cao have important effects that should he carefully assessed. This thesis deals with the identification and assessment of these impacts on distribution networks (voltage, short-circuit currents, stability, critical clearing time. . . ). These impacts are highlighted by using dynamic simulations and by using small signaIs theory tools (eigenvalues and participation factors). Furthennore, several optimisation algorithms are used in order to insert this dispersed generation in the existing distribution networks in an optimum way (security, enhanced performances. . . ). Optimisation algorithms (algorithm of Minimax, genetics, simplex and simulated annealing) are also implemented to irnprove the voltage profile of distribution networks with dispersed generation. In addition, sorne of these algorithms are used to coordinate the gains contained in the controllers of the dispersed generations in order to improve the stability of the networks. Influence indices are also defined in arder to identify the influence areas ofthe dispersed generation on the distribution networks

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Cimmino, Francesco Maria. "Essais sur la création d'une centrale électrique virtuelle pour les petites et moyennes entreprises." Thesis, Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0564.

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Abstract:

Une thèse « d’exercice » fait le pont entre le monde académique et le monde de l’économie. Dans cette thèse, ces deux univers ont été réunis pour pouvoir apporter des solutions aux entreprises suisses qui veulent créer des centrales virtuelles de production (Virtual power plant - VPP). Pour pouvoir affronter le sujet, j’ai commencé la thèse en analysant les aspects législatifs qui ont permis le développement de cette technologie où l’élément le plus important est le « Winter pack » de la Commission européenne sur l’ouverture du marché. Je me suis ensuite concentré sur les explications des développements techniques nécessaires au VPP, qui sont liées aux développements du « smart grid ». La fin de l’introduction de ma thèse explique dans les grandes lignes les différentes théories économiques qui permettent de comprendre la structure des marchés financiers où la valorisation du VPP est possible. Après cette introduction, qui permettra aux lecteurs de se familiariser avec le sujet, il y a trois articles scientifiques dans lesquels j’analyse des questions majeures auxquelles les entreprises sont confrontées dans ce secteur, à savoir la prévision de la demande d’énergie, de la production et des prix du marché secondaire. Les articles ont permis de répondre à ces questions en fournissant des méthodologies de prévision efficientes en comparaison avec la littérature ; en outre, certains de ces modèles sont utilisés par des entreprises. Les méthodologies pour répondre à ces questions sont issues du monde de la finance (ARMA, SETAR, VAR) et du « machine learning » (LSTM, GRU), mais aussi d’autres disciplines comme le marketing (MCA) et la géostatistique (IWD)
A PhD thesis "on the job" is a bridge between the academic and the economic world. In this thesis, these two worlds came together to provide solutions to Swiss companies that want to create virtual power plants (VPP). In order to be able to tackle the subject, I started the thesis by analysing the legislative aspects that have allowed the development of this technology, where the most important element is the "Winter pack" of the European Commission which define common rules to open the energy market. Then I focused on the explanations of the technical developments for the VPP, which are linked to the developments of the "Smart Grid" concept. The end of the introduction of my thesis is a short view on economic theories, which allows the reader to understand the structure of the financial markets where the VPP valuation is possible.After this introduction, which will enable the readers to become familiar with the subject, there are three scientific articles where I have analysed problems that companies are facing in this sector. The forecasting of energy demand, production, and secondary market prices.The articles have helped to address the issues by providing efficient forecasting methodologies in comparison with the literature; in addition, companies use some of these models.The methodologies to answer these issues come from the world of finance (ARMA, SETAR, Var) and machine learning (LSTM, GRU), but also from contributions from other disciplines such as marketing (MCA) and geostatistics (IWD)

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Riachy, Léa. "Contribution à la commande d'un onduleur multiniveaux, destinée aux énergies renouvelables, en vue de réduire le déséquilibre dans les réseaux électriques." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR076/document.

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Abstract:

Le travail de cette thèse apporte une contribution aux méthodes de réglage de la tension dans les réseaux électriques. Il s’agit de fournir au réseau la puissance active et surtout la puissance réactive nécessaire pour réguler la tension et aboutir à un système équilibré vue du côté source. Ces puissances sont extraites d’une source d’energie renouvelable : une attention particulière a été portée à l’énergie éolienne raccordée au réseau à travers la Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA) pilotée par des convertisseurs statiques. Le système de contrôle le plus répandu des éoliennes est basé principalement sur la technique d’extraction du maximum de puissance. Cependant, cette technique limite la mise en oeuvre deservices auxiliaires, telle que la participation des éoliennes au réglage de la tension dans le réseau électrique. Pour cela, une nouvelle méthode d’extraction du coefficient de puissance optimal, permettant d’améliorer la participation de la MADA à la régulation de la tension dans le réseau (compensation de la puissance réactive et du déséquilibre), a été développée. Le convertisseur multiniveaux à structure NPC (Neutral Point Clamped) raccordant l’énergie renouvelable au réseau a été étudié. La commande prédictive assurant simulatnément l’amélioration du facteur de puissance, l’équilibrage du réseau électrique et du bus continu du convertisseur NPC a été proposée. Ensuite, l’application de cette commande prédictive a été elargie en lui attribuant plusieurs objectifs : amélioration du facteur de puissance avec équilibrage du réseau, équilibrage du bus continu, minimisation des pertes par commutation et réduction de la tension de mode commun. La minimisation des pertes a été obtenue en proposant une nouvelle stratégie qui consiste à exploiter les datasheets constructeurs donnant l’évolution de l’énergie dissipée durant la commutation en fonction du courant. Ces courbes expérimentales ont été transformées en modèlesmathématiques implémentés dans la commande prédictive. Les résultats de simulation et expérimentaux sont présentés pour évaluer les performances de la méthode proposée
The work in this research thesis presents a contribution to voltage regulation in electrical networks. By considering adequate active and reactive powers injection into the grid, voltage control and load balancing are provided. These powers are generated from a grid connected renewable energy conversion system : a special attention was paid to the Wind Energy ConversionSystem (WECS) based on Doubly-Fed Induction Generator (DFIG).The typical control strategy for WECS is the maximum power coefficient tracking method. However, this method limits desirable ancillary power services, such as the participation of wind turbines in voltage regulation in the power grid. Therefore, a new method that derives the optimal power coefficient enhancing the participation of WTS in voltage regulation in the network (reactive and unbalanced power compensation), has been developed. The multilevel NPC (Neutral Point Clamped) converter, used for grid interface connection of renewable energy sources systems, has been studied. A predictive control method for the three-level NPC converter, capable of simultaneously compensating the problems of : DC link capacitors voltage balancing, load balancing and power factor correction in the power system, has been proposed. Then, the application of this predictive control was extended to simultaneously achieve multiple objectives: load balancing with power factor correction in the network, DC link capacitors voltage balancing, switching losses minimization and common mode voltage reduction. The switching losses minimization was obtained by proposing a new strategy which consists on exploiting the manufacturer datasheets that gives the evolution of the switching loss energy in function of the circulating current. The experimental curves of the datasheet are expressed in a mathematical model implemented in the predictive control. Simulation and experimental results are presented to evaluate the performance of the proposed method

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Wen, Xin. "Optimisation stochastique pour la planification de la production d’électricité dans une communauté énergétique locale en situation d'incertitude liée aux énergies renouvelables." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0017.

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Abstract:

Dans un système électrique, l'engagement des générateurs (UC) ainsi que leurs références de puissance doivent être planifiés pour satisfaire la demande tout en respectant les contraintes d'exploitation du système. De nos jours, des communautés énergétiques ont émergé avec des besoins énergétiques individuels et une augmentation de la production distribuée. La forte pénétration des sources d’énergies renouvelables (SER) amplifie l'incertitude de leur prévision tandis que les exigences en matière de fiabilité du système électrique augmentent. Par conséquent, les approches déterministes traditionnelles de l’UC doivent évoluer vers une optimisation stochastique. L’objectif est de proposer une méthodologie d'optimisation probabiliste et stochastique pour des décisions optimales de planification de la production et des réserves de puissance (OR) dans un micro réseau urbain avec le souhait de réduire au minimum les coûts d'exploitation et les émissions. La fourniture de puissance et de réserve doit tenir compte de l'incertitude des SER et de la demande tout en considérant le compromis entre sécurité et coûts. Un système de contrôle, de supervision et d'acquisition de données (SCADA) ergonomique et facile d’utilisation est développé avec l'interface graphique Matlab pour intégrer et visualiser la gestion énergétique du micro-réseau urbain
In electrical systems, the unit commitment (UC) and power scheduling plans the operating of generating units over a short-term planning horizon in order to satisfy the load demand under system operating constraints. Nowadays, energy communities have emerged with individual community energy requirements and increasing capacity deployment of distributed energy resources. The high penetration of renewable energy sources (RES) increases power system uncertainty while the load demand is growing. Hence, traditional deterministic approaches for UC should evolve to stochastic optimization. The main goal of this thesis is to propose probability-based and stochastic optimization methodology for optimal generation and operating reserve (OR) scheduling decisions in an urban microgrid with the wish to address the minimization of operating costs and emissions. Power supply and reserve provision must take into account the uncertainty due to RES and the load demand forecasting errors, while considering the trade-off between security and economic operation. Finally, a user-friendly Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system is developed with the Matlab GUI to integrate and visualize the energy management operation

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Said, Dhaou. "Modèles et protocoles pour les interactions des véhicules électriques mobiles avec la grille." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/6055.

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Abstract:

Dans de proches années, les véhicules électriques (VEs) vont faire leur apparition massive sur les marchés. Cela peut avoir un impact important sur le fonctionnement des réseaux d’électricité actuels qui devront ajuster leur fonctionnement à la nouvelle demande massive d'électricité provenant des VEs. Par contre, les VEs peuvent aussi être vus comme une nouvelle opportunité dans le futur marché d’électricité. En effet, une décharge/recharge intelligente peut permettre aux VEs d’être un support de stockage d’électricité important, valable, et permanent dont la capacité croit en fonction du nombre des VEs. Ce projet a comme objectifs de : (1) proposer un schéma d’interaction V2G (Vehicle-to-Grid) intégrant des techniques permettant de : (a) adapter le fonctionnement de la grille aux contraintes temporelles et spatiales relatives au processus de recharge des VEs dans un milieu résidentiel. On cherchera à satisfaire de différentes demandes en puissance des VEs branchés au secteur sans trop stresser la grille intelligente, (b) optimiser les opérations de chargement/déchargement entre les VEs et la grille dans les deux sens. (2) Proposer de nouveaux schémas de communication sans fil, entre les VEs et la grille intelligente loin des bornes de recharge, qui soient basés sur les standards de communications véhiculaires (VANETs) ainsi que sur d’autres standards de communication à grande échelle. On introduira des techniques d’accès à la grille intelligente pour négocier le coût de recharge/décharge des batteries, le temps d’attente du service, les emplacements et aussi pour planifier la motivation du consommateur afin de favoriser la stabilité de la grille.

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Benamane, Siad Sabah. "DC Microgrids Control for renewable energies integration." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLE006.

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Abstract:

La forte proportion des sources d'énergie intermittentes présente de nouveaux défis pour la stabilité et la fiabilité des réseaux électriques. Dans ce travail nous considérons la connexion de ces sources avec et un système de stockage hybride via un MicroGrid à courant continu (DC) afin de satisfaire les contraintes de connexion au réseau (les Grid-Codes). L'objectif principal ici est de concevoir un système pouvant répondre à ces exigences et nous permettant d'obtenir un comportement Plug and Play; cette approche est basée sur la "philosophie System of Systems ". utilisant des méthodologies de contrôle distribué.Cette thèse constitue une contribution au contrôle DC MicroGrid et introduit une analyse rigoureuse de la dynamique du system. La stabilisation du système repose sur des dispositifs de stockage: les batteries pour l'équilibre énergétique et la réponse à long terme des variations des flux d'énergie tandis que les supercondensateurs traitent l'équilibre des puissances et des variations rapide du system.Nous présenterons d’abord l’analyse du MicroGrid DC dont le contrôle est conçu à partir des modèles détaillés des sources d’énergie et des systèmes de stockage. Ce réseau peut présenter un comportement instable créé par intermittence de la source, les commutation des convertisseurs et leurs électroniques puissance et les courants oscillatoires produits par certains types de charges. Par conséquent, le système est sujet à des variations rapides et lentes. . La stabilisation de tels systèmes reposera sur le fonctionnement de différentes technologies de stockage, telles que la batterie et les supercondensateurs, qui opèrent dans différentes échelles de temps.Nous proposons un schéma de contrôle hiérarchique, basé sur la théorie du contrôle non linéaire, en particulier de Lyapunov, le backstraping et d’entrée / sortie de feedback linéarisation. Le DC MicroGrid proposé et son contrôle sont vérifiés à la fois par simulations et par expérimentation Les résultats montrent la bonne performance du système sous des variations de production et de consommation
The large penetration intermittent energy sources, presents a new challenges to power systems' stability and reliability; we consider in this work their connection through a Direct Current (DC) MicroGrid and a hybrid storage system, in order to satisfy constraints of connection to the network (the so-called Grid-Codes). The main objective here is to design a system that can fulfil these requirements and allow us to attain a Plug and Play behaviour; this approach is based on the “System of Systems philosophy'' using distributed control methodologies.This thesis constitutes a contribution for DC MicroGrid control and introduces a rigorous dynamics' analysis.. The stabilization of the system is based on storage devices: batteries for energy balance and long term response of power flow, while supercapacitors deal with power balance and fast response.First it will be presented the analysis of the DC MicroGrid which control is designed based on detailed models of energy sources and storage systems. This grid may present an unstable behaviour created by the source’s intermittent output power, switching ripples from the power converters and their power electronic and oscillatory currents produced by some types of loads. Therefore the system is subject to both fast and slow variations. The stabilization of such systems will be based on the operation of different technologies of storage, such as battery and supercapacitor, in different time scales.We propose a hierarchical control scheme, based on nonlinear control theory, in particular Lyapunov, backstepping and input/output feedback linearization. The proposed DC MicroGrid and its control are then verified both by computer simulations and by experiments. The results show the good performance of the system under variations on production and on consumption

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Janssen, Pierre. "Monitoring, protection and fault location in power distribution networks using system-wide measurements." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2013. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209366.

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Abstract:

This work takes place in the context of distribution grids with high level of distributed generation, for example in microgrids. With high level of distributed generation, it has been shown that selective, fast and sensitive network protection is expected to be more difficult. Furthermore, during system restoration, the accurate fault location could be more challenging to assess, thereby increasing the average outage duration.

Thanks to cost reductions and improvement of information and communication technologies, future distribution networks will probably have advanced communication infrastructures and more measurement devices installed in order to manage the increasing complexity of those networks, which is primarily caused by the introduction of distributed generation at the distribution level.

Therefore this thesis investigates how the monitoring, protection and fault location functions can be improved by using system-wide measurements, i.e. real-time measurements such as synchronized voltage and current measurements recorded at different network locations. Distributed synchronized measurements bring new perspectives for these three functions: protection and fault location are usually performed with local measurements only and synchronized measurements are not common in monitoring applications. For instance, by measuring distributed generators infeed together with some feeder measurements, the protection is expected to be more sensitive and selective and the fault location to be more accurate.

The main contribution of this work is the use of state estimation, which is normally only used for network monitoring, for the protection and the fault location.

The distribution system state estimation is first developed using the classical transmission system approach. The impact of the placement of the measurement devices and of a relatively low measurement redundancy on the accuracy, on the bad data detection and on the topology error identification capabilities of the estimator are discussed and illustrated. This results in recommendations on the placement of the meters.

Then, a backup protection algorithm using system-wide measurements is presented. The coherence of the measurements and the healthy network model are checked thanks to a linear three-phase state estimation. If the model does not fit to the measurements and if the estimated load is too high or unbalanced, a fault is detected. The advantages of the method are that the voltage measurement redundancy is considered, improving the detection sensitivity, and that load models may be considered in the algorithm, avoiding the need to install measurement devices on every line of the network.

Finally, two new impedance-based fault location algorithms using distributed voltage and current recordings are proposed. By defining statistical errors on the measurements and the network parameters, a method to compute a confidence interval of the fault distance estimate is proposed. The fault location accuracy and its sensitivity to the fault conditions (e.g. fault resistance or fault type) and to the different sources of error are assessed on a simulated distribution system.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Tabart, Quentin. "Modélisation et commande d'une interface à base d'un convertisseur NPC pour système de stockage hybride dédié micro-réseau." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT076.

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Abstract:

La transition énergétique engagée ces dernières années a permis l’intégration croissante d’une production renouvelable au mix énergétique. Cette production renouvelable est souvent décentralisée et son énergie primaire aléatoire. Lorsque la Génération Décentralisée atteint des parts importantes de la production globale, des problèmes de planification, de qualité et de sécurité se posent. Ainsi le concept de microréseau propose de transformer les réseaux centralisés d’hier en réseaux de plus petites dimensions qui ont la particularité de pouvoir être autonomes les uns des autres.Les microréseaux permettent de maximiser l’efficacité de la transmission d’énergie de la source au consommateur en rapprochant géographiquement ces derniers et donc en diminuant les pertes liée au transport. Mais le manque d’inertie et de dispositif de soutiens au microréseau le rende faible et le stockage de l’énergie est nécessaire pour assurer son bon fonctionnement.Il est aussi montré que les technologies de stockages actuelles ne permettent pas de fournir à la fois une grande capacité d’énergie et de puissance en même temps, que ce soit pour des raisons technologique ou économique. Le stockage hybride est alors une solution qui allie les avantages de plusieurs technologies et permet aussi d’en réduire les inconvénients.Plusieurs topologies permettent de réaliser un stockage hybride. L’une d’entre elle utilise un convertisseur multiniveau pour interfacer deux stockeurs ou plus avec un réseau triphasé. Ce denier permet aussi l’injection d’une source de courant sur le bus DC. L’utilisation d’un seul convertisseur multiniveau NPC permet alors de réduire les pertes et les courants harmoniques, mais offre en contrepartie une flexibilité limitée comparé à des structures avec des étages de conversion intermédiaire. L’ajout d’un quatrième bras au convertisseur lui confère aussi la capacité de contrôler le courant dans le neutre et ainsi permet de gérer les déséquilibres de la charge tout en conservant les tensions équilibrées.Le travail de recherche est axé sur l’étude des limites structurelles et l’élaboration d’un algorithme de commande de la topologie multiniveau NPC à quatre bras utilisé comme interface entre une source d’énergie renouvelable, un stockage hybride et un microréseau. Dans un second temps des services systèmes comme la régulation en tension et en fréquence sont développés et testé en simulation et expérimentalement
The increasing rise of distributed generation integration in the energy mix is a challenging issue. Indeed distributed generation based on renewable energy sources like solar and wind creates fluctuation of the grid’s parameter and can lead to minor issues like harmonics, over or under voltages, flicker and so on, or to major failure like blackouts. The concept of microgrid associated with energy storage systems is seen as a potential solution to increase renewable energy integration to the grid, while increasing efficiency and reliability at the same time.A review of energy Storage technologies is carried out and it results that currently none of these technologies can offer energy and power capabilities while fast response and efficiency at the same time. The use of Hybrid Energy Storage System allows to reach such performance. For this thesis, a Li-Ion and a Vanadium Redox Flow Battery have been selected for their good power and energy abilities respectively, and their high round trip efficiency.The main contribution of this work lies in the structural limits analysis of the topology and the control algorithm for the four leg three level NPC used as a multipurpose interface between a Renewable Energy Source, a Hybrid Energy Storage System and a Microgrid. The effectiveness of the proposed algorithms and limits model are tested both in simulation and experiments. Ancillary services like frequency and voltage support are then developed and tested in simulation under various conditions

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Kanchev, Hristiyan. "Gestion des flux énergétiques dans un système hybride de sources d’énergie renouvelable : Optimisation de la planification opérationnelle et ajustement d’un micro réseau électrique urbain." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECLI0001/document.

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Abstract:

L’objectif est de développer un algorithme de gestion énergétique d’un parc de production comprenant de la production distribuée sous forme de micro turbines à gaz et de générateurs PV pilotables dits «actifs » en vue de minimiser le coût économique et environnemental. Les principes généraux de la production d’électricité à base d’énergie renouvelable et non renouvelable sont d’abord présentés et le fonctionnement actuel des réseaux électriques est rappelé pour situer les innovations attendues dans les futurs réseaux dits intelligents. Ensuite, un algorithme de suivi du point de puissance maximale et de puissance limitée dans un générateur actif PV est présenté. La modélisation des micro-turbines à gaz est aussi présentée. La contribution principale concerne la conception d’une planification opérationnelle des moyens de production la veille pour le lendemain à partir de prédictions de la charge et de la production PV en utilisant une programmation dynamique adaptée. La méthode proposée prédétermine le profil de production des générateurs de manière à réaliser une optimisation globale d’une fonction objective pour un réseau électrique urbain. Pour l’exploitation, un algorithme d’ajustement est proposé et intervient toutes les ½ heures de manière à prendre en compte les déviations par rapport aux prédictions en utilisant un réseau de communication. Un micro réseau urbain est utilisé pour tester les algorithmes de gestion implantés dans un superviseur interfacé à un simulateur temps réel. Des comparaisons dans des situations identiques avec différentes fonctions objectives sont réalisées ainsi que des évaluations économiques et environnementales à l’aide d’indicateurs
The presented research works aim to develop an energy management system for a cluster of distributed micro gas turbines and controllable PV generators called «active generators». The general principles of electricity generation from renewable and non-renewable energy sources are first presented. The operation of actual electric grids is also recalled in order to highlight the challenges and expected innovations in future Smart Grids. Then, the integration of a novel method for maximum and limited power point tracking in a PV-based active generator is presented. The modeling of micro-gas turbines in a microgrid energy management system is also presented. The main contribution of this thesis concerns the design of an operational planning of generators one day ahead by the means of a dynamic programming-based algorithm, taking into account the PV power production and the consumption forecasts. The proposed method calculates the production planning of generators by performing a global optimization of an objective function. An adjustment algorithm is proposed and executed every ½ hours through a communication network in order to take into account the uncertainty in forecasted values. An urban microgrid is used for testing the developed algorithms through Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) with hardware-in-the-loop and real-time simulations. Comparisons of the microgrid operation in identical situations with different objective functions are performed, as well as evaluations of economic and environmental indicators

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Courchelle, Inès de. "Vers une meilleure utilisation des énergies renouvelables : application à des bâtiments scientifiques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30196/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse portent sur l'optimisation des flux énergétiques et informatiques dans un réseau intelligent ayant pour but d'alimenter un centre de calcul via des énergies renouvelables. Dans cette thèse sont traités les problèmes liés à la mise en commun des informations de types énergétique et informatique dans une contrainte de réactivité forte à travers la création d'une architecture pour un réseau intelligent. La modélisation d'un tel réseau doit permettre la prise de décision de manière dynamique et autonome. L'objectif de cette modélisation, via un réseau intelligent, est l'optimisation des ressources renouvelables afin de diminuer l'empreinte écologique
The work of this thesis deals with the optimization of energy and computer flows in an intelligent network aiming to supply a data center via renewable energies. In this thesis are treated the problems related to the pooling of energy and computer information in a strong reactivity constraint through the creation of an architecture for an intelligent network. The modeling of such a network must allow the decision making in a dynamic and autonomous way. The objective of this modeling, via an intelligent network, is the optimization of renewable resources in order to reduce the ecological footprint

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Harsan, Horea. "Analyse cyclique de sécurité : approche temps réel et intégration dans la gestion prévisionnelle." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0166.

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Abstract:

L'un des aspects important de la conception et de l'exploitation des grands réseaux de transport et d'interconnexion est le maintien de la sécurité du système. Cette sécurité concerne aussi bien les limites thermiques sur les ouvrages de transport que les limites de tension aux noeuds du réseau (contraintes d'isolation et de stabilité). A cet effet, le développement de méthodes nouvelles qui permettront à l'opérateur d'exploiter le réseau de façon à ce qu'aucun incident ne puisse causer les dépassements de limites de sécurité du système, est de plus en plus une nécessité. Cette thèse présente un algorithme général pour rendre plus efficace l'naisse de sécurité et donc permettre une analyse réellement systématique des incidents. Cet outil est basé sur l'utilisation des informations intrinsèquement contenues dans les résultats d'une analyse de sécurité systématique. Ces dernières peuvent être utilisées à des instants suivants en temps réel ou pour construire la carte des contraintes sur un horizon journalier. Une partie importante de cette thèse est consacrée à l'intégration de l'analyse de sécurité cyclique dans la réalisation du couplage production-réseau (introduction de la sécurité réseau dans la gestion prévisionnelle). Les résultats obtenus sur des données de planification issues du dispatching national montrent un gain de temps considérable acquit grâce à l'analyse cyclique. Elle se prête également bien aux analyses successives utilisées dans les optimisations du plan de tension en sécurité N et N-1. Un des chapitres de cette thèse traite l'analyse cyclique de sécurité en parallèle. La validation de la stratégie de parallélisation choisie a été faite sur un ordinateur parallèle CRAY

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Rauma, Kalle. "Aspects industriels de la gestion de tension et la capacité d'accueil de la génération photovoltaïque dans les réseaux basse tension." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT036/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, les mesures de tension fournies par l'infrastructure de comptage avancé (Advanced Metering Infrastructure, AMI) sont utilisées pour contrôler un régleur en charge situé à la sous station HTA/BT. La thèse présente une méthode simple permettant de sélectionner les clients basse tension pour lesquels les mesures de tension sont utilisées comme une entrée au contrôleur du régleur en charge. Le procédé mis au point tient compte de la charge et de la topologie du réseau. En outre, une méthode simple pour créer des courbes réalistes et statistiquement correctes pour les études de réseaux est présenté. Les méthodes créées ont été testées en utilisant des données réelles de réseaux basse tension sur un logiciel très utilisé dans le secteur de la distribution d'électricité ont conduit à des résultats encourageants; quelques clients par réseau basse tension doivent être surveillés afin d’estimer avec une grande précision où se situe les extremums de tension sur le réseau.Cette méthodologie est également utilisée pour estimer la capacité d'accueil de génération d'énergie photovoltaïque dans un réseau à basse tension donné.Dans la première partie, l'évolution de la capacité d'accueil en utilisant trois types de contrôle de tension différents; un régleur en charge de cinq et neuf positions et le contrôle de la tension à travers les générateurs photovoltaïques, sont étudiés. L'étude considère deux cas différents pour le placement et le dimensionnement des générateurs photovoltaïques dans un réseau basse tension. Les résultats sur 38 réseaux basse tension sont fournis.Dans la deuxième partie, les capacités d'accueil de 631 réseaux basse tension, situés dans une région métropolitaine française, sont analysés en utilisant un régleur en charge de cinq et neuf positions.Le travail a été réalisé en collaboration avec Électricité Réseau Distribution France (ERDF), le principal opérateur du réseau de distribution français. Toutes les études présentées dans la thèse reposent sur les données réelles de fonctionnement normal. En outre, toutes les études sont mises en œuvre sur un logiciel largement utilisé dans l'industrie de la distribution d'énergie.Comme une partie introductive aux réseaux basse tension, la thèse fournit une vue générale sur le système électrique français. De plus, la thèse présente un certain nombre de technologies sélectionnés en tenant compte des réseaux basse-tension qui semblent prometteurs pour le futur
In this thesis, voltage measurements provided by the advanced metering infrastructure (AMI) are used to control an on-load tap changer located at the secondary substation. The thesis presents a practical and a straightforward method of selecting the low voltage customers whose voltage measurements are used as an input to the controller of the on-load tap changer. The developed method takes into account the load and the topology of the network. Furthermore, a simple method of creating synthetic and statistically correct load curves for networks studies is presented. The created methods have been tested by using real data of low voltage networks on a common platform in the power distribution industry leading to encouraging results; a few customers per low voltage network should be monitored in order to achieve accurate voltage measurements.This methodology is further applied to estimate the hosting capacity of photovoltaic power generation in a given low voltage network.In the first part, the evolution of the hosting capacity by using three different types of voltage control; an on-load tap changer of five and nine tap positions and voltage control through photovoltaic power generators, is studied. The study considers two different cases for placing and sizing the photovoltaic generators in a low voltage network. The results of 38 low voltage networks are provided.In the second part, the hosting capacities of 631 low voltage networks, located in a French metropolitan area, are analysed by using an on-load tap changer of five and an on-load tap changer of nine tap positions.The work has been together with Électricité Réseau Distribution France (ERDF), the major French distribution system operator. All studies presented in the thesis are based on the real operational data of the company. Moreover, all studies are implemented on a platform that is widely used in the power distribution industry.As an introductory part to low voltage networks, the thesis provides a general view about the French power system. In addition, the thesis presents a number of selected technologies considering low voltage networks that seem promising in the future

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Sadeghzadeh, Nokhodberiz Seyed Mohammad. "Amélioration de la stabilité transitoire des oscillations d'un réseau électrique à l'aide de SMES et de SSSC." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0033.

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Abstract:

Dans ce travail, la stabilité transitoire et l'amortissement des oscillations dans les réseaux électriques sont améliorés en utilisant la commande en ligne du SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) et du SSSC (Static Synchronous Series Compensator). Les commandes proposées sont basées sur la théorie de la logique floue. Dans le cas du SSSC, elle est associée à la fonction d'énergie transitoire. Nous avons également associé une loi de type mode glissant pour éliminer le lien hors ligne entre la commande du SMES et le centre de contrôle des réseaux. Ceci permet un maintien du fonctionnement du régulateur en l'absence de phase d'apprentissage. Le SMES et le SSSC sont connectés à un point intermédiaire d'une longue ligne qui relie deux parties du réseau. Une réalisation pratique du régulateur à été étudié et les mesures nécessaires pour la commande peuvent s'obtenir à partir du noeud auquel est connecté le régulateur. Afin de valider les commandes proposées, elles ont été implantées en simulation sur deux exemples de réseaux : un réseau comportant une ligne et le réseau de New England. Les résultats obtenus montrent une amélioration considérable du temps critique d'élimination du défaut ainsi que l'amortissement des oscillations après le défaut. Notre méthode a également apporté une augmentation de la capacité de transfert correspondant aux lignes de transmission

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Pacaud, François. "Decentralized optimization for energy efficiency under stochasticity." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1147/document.

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Abstract:

Les réseaux électriques doivent absorber une production d'énergie renouvelable croissante, de façon décentralisée. Leur gestion optimale amène à des problèmes spécifiques. Nous étudions dans cette thèse la formulation mathématique de tels problèmes en tant que problèmes d'optimisation stochastique multi-pas de temps. Nous analysons plus spécifiquement la décomposition en temps et en espace de tels problèmes. Dans la première partie de ce manuscrit, Décomposition temporelle pour l'optimisation de la gestion de microgrid domestique, nous appliquons les méthodes d'optimisation stochastique à la gestion de microgrid de petite taille. Nous comparons différents algorithmes d'optimisation sur deux exemples: le premier considère une microgrid domestique équipée avec une batterie et une centrale de micro-cogénération; le deuxième considère quant à lui une autre microgrid domestique, cette fois équipée avec une batterie et des panneaux solaires. Dans la seconde partie, Décomposition temporelle et spatiale de problèmes d'optimisation de grande taille, nous étendons les études précédentes à des microgrids de plus grandes tailles, avec différentes unités et stockages connectés ensemble. La résolution frontale de tels problèmes de grande taille par Programmation Dynamique s'avère impraticable. Nous proposons deux algorithmes originaux pour pallier ce problème en mélangeant une décomposition temporelle avec une décomposition spatiale --- par les prix ou par les ressources. Dans la dernière partie, Contributions à l'algorithme Stochastic Dual Dynamic Programming, nous nous concentrons sur l'algorithme emph{Stochastic DualDynamic Programming} (SDDP) qui est actuellement une méthode de référence pour résoudre des problèmes d'optimisation stochastique multi-pas de temps. Nous étudions un nouveau critère d'arrêt pour cet algorithme basé sur une version duale de SDDP, qui permet d'obtenir une borne supérieure déterministe pour le problème primal
New energy systems are designed to absorb a large share of renewableenergy in a decentralized fashion. Their optimized management raises specificissues. We study mathematical formulation as large scale multistagestochastic optimization problems. We focus on time and space decompositionmethods in a stochastic setting.In the first part of this manuscript, Time decomposition inoptimization and management of home microgrids, we apply stochasticoptimization algorithms to the management of small scale microgrids. We compare different optimization algorithms on two examples:a domestic microgrid equipped with a microCombined Heat and Power generator and a battery;a domestic microgrid equipped with a battery and solar panels.In the second part, Mixing time and spatial decomposition inlarge-scale optimization problems, we extend the previous studies tolarger microgrids, where different units and storage devices are connected together. As a direct resolution by Dynamic Programming of such large scale systemsis untractable, we propose original algorithms mixing time decomposition on the one hand, and price and resource spatial decomposition on the other hand.In the third part, Contributions to Stochastic Dual Dynamic Programming,we focus on the Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) algorithm,a well-known algorithm to solve multistage stochastic optimizationproblems. We present a new stopping criteria based on a dual versionof SDDP which gives a deterministic upper-bound for the primal problem

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Mohamed, Amgad. "Modélisation et contrôle des turbines hydrauliques pour l'intégration des sources d'énergies renouvelabless." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT027.

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Abstract:

Récemment, les sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire, sont devenues des éléments essentiels des réseaux électriques en tant qu’alternatives d’énergie propre aux combustibles fossiles. Cependant, la qualité de la production de telles ressources énergétiques dépend de différents facteurs incertains, tels que les conditions météorologiques. Par conséquent, la gestion intermittente des sources d’énergie renouvelables est l’un des principaux défis à relever pour une utilisation à plus grande échelle.Une solution possible pour réduire les effets de l'intermittence des ressources énergétiques sur la production d'énergie et la stabilité du réseau consiste à utiliser les technologies de stockage d'énergie. Les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) semblent être la méthode de stockage propre unique qui peut être utilisée pour lutter contre la nature intermittente de l’énergie éolienne et solaire. Les STEP utilisent des pompes-turbines réversibles pouvant fonctionner comme des pompes pour stocker l'excès d'énergie électrique dans le réseau et comme des turbines pour générer de l'énergie électrique, lorsque davantage d'énergie électrique est nécessaire. Ainsi, les STEP aident à stabiliser le réseau en présence de ressources en énergies renouvelables intermittentes.Ce travail met l’accent sur les conditions de fonctionnement de la turbine pour le démarrage des STEP. Dans les STEP, la condition de fonctionnement de démarrage est généralement visitée plusieurs fois, à la suite d'un basculement entre les modes de pompage et de turbine. Ainsi, l'amélioration des performances des régulateurs de vitesse utilisés pour le démarrage devient plus importante lorsque l'on traite avec des STEP afin de permettre une récupération rapide de la tension.Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet pluridisciplinaire INNOVHYDRO, qui regroupe différents laboratoires et entreprises tels que, GIPSA-lab où cette thèse a été préparée, G2Elab, GE et EDF.Dans cette thèse, une architecture de contrôleur prenant en compte les limitations informatiques des microcontrôleurs existants utilisés chez GE est proposée. Elle apporte une solution au problème du démarrage rapide de la turbine tout en évitant l'excitation de fortes oscillations de pression. De plus, les contraintes de couple s'intègrent facilement pour permettre un démarrage en douceur, ce qui réduit la fatigue des composants mécaniques, résultant du démarrage répétitif des turbines.Des solutions sont proposées pour ajuster les gains du contrôleur, tout en tenant compte de la dynamique non linéaire de l'actionneur utilisé chez GE. Pour commencer, une méthodologie de réglage est décrite pour garantir la stabilité asymptotique et les performances en boucle fermée, tout en minimisant la limite supérieure de l'erreur de suivi en sortie. De plus, une approche d'optimisation systématique est développée pour sélectionner les gains du contrôleur afin de minimiser le temps nécessaire pour obtenir une connexion stable au réseau, tout en respectant les contraintes de couple maximales. De plus, des algorithmes sont utilisés pour choisir les paramètres du contrôleur de sorte que des certificats de robustesse soient obtenus sur le contrôleur résultant.De plus, un simulateur a été développé pour les centrales hydrauliques et utilisé pour tester le contrôleur proposé. Le simulateur est constitué d’un système d’équations différentielles continues qui modélisent systématiquement le comportement des différents composants de la centrale hydraulique, tels que les conduites forcées, les tunnels, les réservoirs et les cheminées d’équilibre. De plus, le comportement non linéaire et les caractéristiques en S des régions instables des turbines hydrauliques, généralement modélisées par des diagrammes de Hill, sont pris en compte avec succès. De plus, la dynamique non linéaire de l'actionneur est incluse dans le modèle mathématique complet
Recently, renewable energy resources such as, wind and solar energy, have become integral parts of electric grids as clean energy alternatives to fossil fuels. However, the quality of production of such resources of energy depends on different uncertain factors, for instance, weather conditions. Therefore, dealing with the intermittent nature of renewable energy resources is one of the main challenges when using them on a larger scale.A possible solution to reduce the effects of energy resources intermittency on energy production and grid's stability, is to use energy storage technologies. Pumped storage power plants (PSPs) seem to be the unique clean storage method that can be used to counteract the intermittent nature of wind and solar energy. PSPs make use of pumps-turbines which are capable of working as pumps to store excess electric energy in the grid, and as turbines to generate electric energy, when more electric energy is needed. Thus, PSPs help in stabilizing the grid in the presence of intermittent renewable energy resources.The emphasis in this work is on turbine start-up operating mode for PSPs. In PSPs, the start-up operating mode is usually visited multiple times, as a result of switching back and forth between pumping and turbine modes. Thus, enhancing the performance of the speed governors used for starting-up becomes more important when dealing with PSPs to enable a rapid voltage recovery.This PhD thesis is part of the multidisciplinary INNOVHYDRO project that includes different laboratories and enterprises such as, GIPSA-lab where this thesis was prepared, G2Elab, GE and EDF.In this thesis, a controller architecture that takes into account the computational limitations of existing microcontrollers in use at GE, is proposed. It provides a solution to the problem of fast turbine start-up, while avoiding the excitation of sharp pressure oscillations. In addition, torque constraints are easily integrated to achieve smoother start-up, which reduces the fatigue of the mechanical components, resulting from repetitive start-up of turbines.Different approaches are proposed to tune the controller gains, while taking into account the nonlinear dynamics of the actuator used at GE. To begin with, a tuning methodology is outlined to guarantee the asymptotic stability and the closed-loop performance, while minimizing the guaranteed upper bound on the output tracking error. In addition, a systematic optimization approach is developed to select the controller gains to minimize time needed to get a stable start-up, while respecting maximum torque constraints. Moreover, randomized algorithms are used to choose the controller parameters such that robustness certificates are obtained on the resulting controller.Furthermore, a simulator has been developed for hydraulic power plants and used to test the proposed controller. The simulator constitutes of a system of continuous differential equations, which systematically model the behavior of the different components of the hydraulic power plant such as, penstocks, tunnels, reservoirs and surge tanks. In addition, the nonlinear behavior and unstable regions 'S-characteristics' of hydraulic turbines, usually modeled by Hill charts, are successfully taken into consideration. Moreover, the actuator's nonlinear dynamics are included in the overall mathematical model

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Ovalle, villamil Andres. "Gestion coorpérative de flotte de véhicules électriques en vue de son intégration optimale au réseau électrique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT101.

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Abstract:

Avec l'importance que prend le parc de véhicules électriques rechargeable (VER) depuis ces dix dernières années et au vu de l'important taux de croissance le caractérisant, se pose alors la question de l'infrastructure de recharge y inhérente. Une manière d'en tirer bénéfice et d'en minimiser l'impact consistera en l'agrégation en flotte et de gérer cette dernière en conséquence. L'objectif général de la thèse est de proposer et de développer des algorithmes décentralisés qui permettront de minimiser les impacts les plus critiques attendus d'une forte pénétration de VERs. La prise en compte de la réversibilité des chargeurs actuels et de leur fonctionnement sur les quatre quadrants, les algorithmes proposés, rendent également possible la fourniture de services système au réseau ; cependant il faut aussi tenir compte du caractère aléatoire de plusieurs variables telles que les heures d'arrivée te de départ des véhicules considérés, de l'état de charge initial entre autres. Cette thèse introduit d'abord une approche globale et une optimisation locale afin d'établir un benchmark solide à des fins d'évaluation des techniques développées dans ce travail. Vient ensuite ce qui est la contribution majeure représentée par deux méthodologies d'optimisation lesquelles sont basées sur la théorie des jeux évolutionniste. Toutes les deux techniques introduisent la notion d'équité dans la répartition des tâches et des ressources entre VERs et donnent plus de poids aux contraintes liées au rôle de l'usager/propriétaire du véhicule et de son implication dans la gestion de la demande. En outre, l'une de ces méthodes comprend des solutions de rechange pour intégrer la charge rapide dans le processus de planification, tandis que l'autre méthode permet au VER de fournir des services auxiliaires comme le remplissage des creux de demande, l'effacement de la pointe le pic de rasage, active, d'équilibrer la puissance active ou encore de fournir de l'énergie réactive
With a stock of Plug-in electric vehicles (PEVs) under continuous grow during the last ten years, concerns have been raised in terms of their charging infrastructure and their integration into the electricity distribution systems. If PEVs are considered as a fleet, both their impact and benefit for the electrical power system can be substantial. The general objective of this thesis is to propose and develop decentralized algorithms allowing to mitigate the most critical impacts expected to occur with the integration of PEVs. Taking into account the reversibility of chargers, the proposed algorithms are intended to consider re-injection of energy, in order to provide ancillary services to the grid. Moreover, algorithms are supposed to consider the stochastic nature of variables like the arrival and departure of PEVs, their initial state of charge, among others. Under these premises and taking into account earlier contributions, this thesis introduces a centralized approach and a distributed optimization approach in order to have a solid benchmark for the justification of the most elaborate contributions of the last part of this work. After these first experiences, the most important contribution of this thesis is represented in two decentralized optimization methodologies that were developed in details based on concepts of evolutionary game theory. Both of them introduce the concept of fairness in the allocation of tasks and resources among PEVs, and give more weight to social constraints represented on the role of PEV owners in the load managing process. Furthermore, one of these methodologies includes alternatives to integrate fast charging rates in the scheduling process, while the other methodology allows PEVs to provide ancillary services like valley filling, peak shaving, active and reactive power balancing, and reactive power supply

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Guezgouz, Djamel. "Contribution à la modélisation du réseau électrique domestique en vue de la caractérisation du canal de propagation CPL." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00922801.

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Abstract:

Le réseau électrique s'utilise aujourd'hui comme support de transmission des signaux Ethernet. C'est le concept des courants porteurs en ligne. Cette technique de transmission permet d'obtenir des débits supérieurs au Wifi. Cependant, la complexité des réseaux électriques et l'environnement électromagnétique domestique peuvent dégrader les performances de cette technologie. L'environnement électrique de l'habitat avec ses appareils électroménagers divers en font un milieu difficilement maitrisable. L'objectif est d'appréhender et de modéliser cet environnement et le comportement des équipements qui y sont déployés. Pour cela, ce mémoire présente plusieurs méthodes pour modéliser les lignes électriques dans l'habitat. Les modélisations existantes sont difficilement généralisables à un réseau électrique quelconque. Nous proposons une modélisation de type circuit électrique. Son intérêt réside dans la simplicité de l'outil de simulation d'un réseau électrique, réalisé par la mise en cascade de plusieurs blocs intégrés à la librairie SPICE. Les blocs SPICE proposés prennent en compte la dépendance fréquentielle des paramètres des quadripôles. Une étape de caractérisation expérimentale est développée pour implémenter ces blocs. Un réseau expérimental de test, constitué de différentes technologies de câble, a été caractérisé en termes de bruit, d'impédance et de pertes d'insertion. Le rayonnement émis lors d'une transmission CPL a aussi été mesuré.

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Yan, Xingyu. "Gestion énergétique sous incertitude : Application à la planification et à l'allocation de réserve dans un micro réseau électrique urbain comportant des générateurs photovoltaïques actifs et du stockage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0005/document.

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Abstract:

Le développement massif des énergies renouvelables intermittentes dans les systèmes de puissance affecte le fonctionnement des systèmes électriques. En raison des techniques limitées et des investissements nécessaires pour maintenir le niveau de sécurité électrique actuel, les questions liées à l'envoi, à la stabilité statique et dynamique pourraient arrêter le développement de ces sources. Le sujet de la thèse est de développer un outil pour mesurer l'incertitude sur la disponibilité de la puissance produite par les générateurs photovoltaïques dans un réseau urbain. Premièrement, l'incertitude est modélisée par l'étude de la nature incertaine de la PV énergie production et de la charge. Avec les méthodes stochastiques, on calcule la réserve de puissance (OR) un jour d'avance en tenant compte d'un indice de risque de fiabilité associé. Ensuite, l'OR est distribué en différents générateurs (générateurs photovoltaïques actifs et micro-turbines à gaz). Afin de minimiser le coût opérationnel total et/ou les émissions équivalentes de CO2, une planification optimale et une répartition quotidienne de l'OR dans différents générateurs d'énergie sont mises en œuvre. Enfin, un logiciel libre «Un système de gestion de l'énergie convivial et un superviseur de la planification opérationnelle» est développé à partir de l'interface utilisateur graphique de Matlab pour conceptualiser le fonctionnement global du système
The massive development of intermittent renewable energy technologies in power systems affects the operation of electrical systems. Due to technical limitations and investments needed to maintain the current electrical security level, issues related to dispatching, static and dynamic stability could stop the development of these distributed renewable energy sources (RES). The subject of the PhD is to develop a tool to study the uncertainties of PV power and load forecasting in an urban network. Firstly, the uncertainties are modeled by studying the uncertainty nature of PV power and load. With stochastic methods, the day-ahead operating reserve (OR) is quantified by taking into account an associated reliability risk index. Then the OR is dispatched into different power generators (active PV generators and micro gas turbines). To minimize the microgrid total operational cost and/or equivalent CO2 emissions, day-ahead optimal operational planning and dispatching of the OR into different power generators is implemented. Finally, a freeware “A User-friendly Energy Management System and Operational Planning Supervisor” is developed based on the Matlab GUI to conceptualize the overall system operation

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Alvarado, Ruiz Mario Alberto. "Conception, dimensionnement et évaluation de performance d'un réseau innovant pour la recharge des véhicules électriques en zone urbaine." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2015. http://www.theses.fr/2015ENST0057.

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Abstract:

De façon à réduire l'impact du réchauffement climatique, la Commission Européenne a décidé dans le prolongement du protocole de Kyoto de réduire drastiquement les émissions de gaz à effet de serre. En la matière, le remplacement progressif des véhicules thermiques par des véhicules électriques est considéré comme un objectif clé. Dans ce but, plusieurs prérequis doivent être pris en compte pour le déploiement rapide des véhicules électriques sur le marché européen. Le premier de ces prérequis consiste en la conception d'une nouvelle génération de batteries avec une efficacité énergétique accrue, une plus grande capacité et une robustesse améliorée. Le second prérequis est la conception et le déploiement rapide et économique d'infrastructures de recharge. Enfin, l'émergence de normes européennes dans tous ces domaines est une impérieuse nécessité pour la viabilité économique du marché européen des véhicules électriques. Cette thèse se focalise essentiellement sur le second de ces trois prérequis. Il est largement admis qu'à court terme, l'usage des véhicules électriques sera essentiellement limité aux zones urbaines avant d'être étendu à tout le territoire. Tel que cela est pris en compte par le projet de recherche national TELEWATT dans lequel nous avons été impliqués, les réseaux d'éclairage publics en zones urbaines peuvent être utilisés judicieusement pour déployer à court terme des infrastructures de recharge bon marché. Le principe de base de ce projet consiste à connecter à chaque candélabre une ou deux stations de recharge pour véhicule électrique si une ou deux places de parking sont disponibles dans l'environnement proche. Diverses contraintes électriques spécifiées dans le projet TELEWATT doivent être satisfaites pour permettre la recharge de véhicules électriques sans perturber la qualité de l’éclairage. Dans cette thèse, nous commençons par démontrer la faisabilité d’une telle opération. Pour cela, nous avons développé un simulateur permettant de décrire le comportement dynamique du système global. La force et l’originalité de ce simulateur réside dans sa capacité à déterminer en temps-réel et avec laprécision nécessaire si un véhicule électrique peut effectivement être connecté à une borne. La réponse à cette question dépend des caractéristiques statiques et dynamiques du réseau d’éclairage et de l’état de charge des véhicules déjà connectés comme des véhicules candidats. La dynamique du processus de recharge de chaque véhicule électrique dépend fortement de la puissance instantanée consommée par l’infrastructure globale. Le second objectif original de cette thèse consiste en la conception de politiques d’ordonnancement d’activation des diverses bornes de recharge. Notre objectif est de proposer, via ces politiquesd’ordonnancement, divers types de qualité de service (QoS) garanties aux usagers. De telles garanties peuvent par exemple se décliner en termes d’état de charge attendu pour une certaine durée de stationnement
In order to reduce the impact of global warming, the European Commission has decided in the continuation of the Kyoto protocol to reduce drastically greenhouse gas emissions. In this matter, the progressive replacement of thermal vehicles by electric ones is considered as a key objective. For that purpose, several prerequisites must be considered for the rapid deployment of Electrical Vehicles (EV) in the European market. The first of these prerequisites consists in the design of a new generation of batteries with higher energy efficiency, larger capacity and improved robustness. The second one is the design and rapid deployment of cost effective charging infrastructures. At last, the emergence of European standards in all these matters is an imperious necessity for the viability of the EVs European market. This thesis is mainly focused on the second of these three prerequisites. It is widely admitted that in the short term, EVs usage will be essentially limited to urban areas before being extended to the whole territory. As it is considered by the French National TELEWATT research project to which we have contributed, street lighting networks can be used judiciously to deploy in the short term low cost charging infrastructures. The basic principle of this project consists in coupling to each street light one or two EV's charging stations if one or two parking spots are located nearby. Various electrical constraints specified in the TELEWATT project must be satisfied to enable EVs' charging without degrading the quality of the lighting system. In this thesis, we begin to demonstrate the feasibility of such an operation. For that purpose, we have developed a simulator enablingto depict the dynamic behavior of the global system. The strength and originality of this simulator resides in its capacity to determine in real-time and with the necessary precision if an EV can effectively be connected to a charging station. The response to this question depends on static and dynamic characteristics of the street lighting network and on the state of charge of the batteries of both the connected and candidate EVs. The dynamism of the charging process of each EV strongly depends on the instantaneous power consumed by the global infrastructure. The second original result of this thesis consists in the design of scheduling policies to activate the various charging stations. Our objective is to propose via these scheduling policies, various types of guaranteed Quality of Service (QoS) to the end-users. Such guarantees can be declined for instance in terms of expected state of charge for a given parking term

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Clemot, Hélène. "Etude de l’intégration des systèmes houlomoteurs au réseau électrique : Développement d’un modèle « de la vague au réseau électrique »." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0048/document.

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Abstract:

La qualité de la puissance injectée au réseau électrique est une problématique importante pour le développement des énergies marines renouvelables, et en particulier de l'énergie des vagues, ou énergie houlomotrice. En effet la puissance produite par les systèmes houlomoteurs à entrainement direct est très fluctuante (fluctuations de l'ordre de la seconde) à cause de la nature oscillante de la ressource. Afin d'étudier l'impact de l'intégration des ces systèmes sur les réseaux électriques, un modèle permettant de représenter la chaîne depuis la vague jusqu'au réseau électrique a été développé. Les simulations effectuées à l'aide de ce modèle pour différents types de réseau électrique et différents états de mer ont montré que la mise en place de solutions pour améliorer la qualité de la puissance produite était nécessaire. Ainsi l'effet du regroupement et de la dispersion spatiale des systèmes houlomoteurs sur la qualité de la puissance a été étudiée. L'insertion d'un système de stockage dans la chaîne wave-to-wire afin de lisser la puissance a aussi été considérée. Enfin, une partie du modèle a pu être validée à l'aide d'un banc de test Hardware-in-the-loop comprenant un banc moteur, des armoires de puissance pour émuler électronique de puissance et le réseau électrique et un module de supercondensateurs
Power quality is an important issue for the development of marine renewable energies, in particular wave energy. Due to the oscillatory nature of the oceans waves, the wave energy converters output power profile can present fluctuations in the range of seconds. The impact of these devices on the electric grid therefore needs to be investigated for wave farms to be connected to the grid. In order to emulate an operating direct drive wave energy converter, study power quality improvement and test different control strategies, a wave-to-wiremodel has been developed.Simulations carried out with this model for different grid strengths and different levels of sea-state showed that it is necessary to foster solutions to improve power quality. Thus, the wave energy converters aggregating and dispersion effects on power quality have been investigated. As it does not seem sufficient to meet the grid codes requirements, another solution have been considered, consisting of the insertion of an energy storage system into the chain. Finally, a part of the model has been validated using a hardware-in-the-Loop test bench including a motorbench, power modules to emulate the grid and power electronic's control and super capacitors module

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Vinot, Benoît. "Conception d'un système d'information distribué pour la conduite des flexibilités dans un réseau de distribution électrique : modélisation, simulation et implémentation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM043/document.

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Abstract:

Le secteur industriel de l'énergie, et les réseaux électriques en particulier, rendent à nos sociétés modernes d'immenses services dont nous ne pouvons plus nous passer. Ils présentent aussi, hélas, un certain nombre de graves inconvénients, notamment en matière d'impact environnemental. Ces inconvénients apparaissent aujourd'hui comme inacceptables; le secteur de l'énergie s'efforce donc actuellement de les amoindrir autant que possible, dans le cadre de ce qu'on appelle la transition énergétique.Outre d'indispensables efforts en matière de sobriété et d'efficacité énergétique, deux grands axes d'amélioration se dessinent: d'une part, le remplacement progressif de certains moyens de production d'électricité conventionnels par des moyens de production renouvelables; et d'autre part, le transfert de certains usages aujourd'hui non-électriques vers l'électricité --- en particulier en matière de mobilité.L'intégration au réseau électrique de ces nouveaux types de dispositifs pose cependant des difficultés techniques considérables, qui motivent depuis le début des années 2000 de nombreux travaux sur le thème de ce que l'on appelle aujourd'hui les "smart grids": des réseaux électriques compatibles avec les exigences de la transition énergétique, c'est-à-dire capables d'accueillir massivement les nouveaux types d'usages comme la production photovoltaïque et les bornes de recharge des véhicules électriques, ceci notamment grâce à l'utilisation accrue des nouvelles technologies de l'information et de la communication. Parmi les difficultés susmentionnées, qui limitent la capacité d'accueil du réseau, figurent les congestions, c'est-à-dire les limites physiques à la puissance que l'on peut faire transiter d'un point à un autre sur une infrastructure donnée. C'est à la gestion des congestions que nos travaux sont consacrés. À ce sujet, la question fondamentale est de déterminer par quel enchaînement de mesures, de calcul, de communications et in fine d'actions, on peut passer d'une situation de contrainte sur un réseau de distribution d'électricité, à une situation où cette contrainte a été éliminée par l'action des flexibilités environnantes; autrement dit, en augmentant ou en réduisant judicieusement la production et/ou la consommation locales, et éventuellement en jouant sur d'autres types de leviers.L'objet de cette thèse est de participer à l'élaboration des outils conceptuels et informatiques qui nous permettront de répondre à la question fondamentale ci-dessus. Nos travaux portent ainsi sur la question de la modélisation des réseaux de distribution d'électricité "flexibles", et sur l'implémentation concrète des modèles retenus sous forme d'un logiciel de simulation ad hoc, parfaitement adapté à l'étude de ce type de réseaux
The energy sector and the electrical networks in particular, provide great and indispensable services to our modern societies. Unfortunately, they also bring some serious drawbacks, especially with regard to the environment. These drawbacks are becoming more and more unacceptable; that is why the energy sector is trying to reduce them as much as possible, in the framework of the so-called energy transition.In addition to mandatory efforts in terms of energy efficiency and sobriety, two major directions of improvement have been identified: on the one hand, the progressive replacement of some conventional power plants with renewable production units; and on the other hand, the transfer of several non-electrical usages towards electricity --- in particular in the area of mobility.The integration of these new devices into electrical networks raise new technical challenges which, since the early 2000s, have been driving a lot of work about so-called "smart grids": electrical networks compatible with the requirements of the energy transition, ie. able to host new devices like photovoltaic solar panels and charging stations for electric vehicles, notably through the increasing usage of new information and communications technologies.Among the difficulties mentioned above, which limit the hosting capacity of the network, there are congestions ie. physical constraints limiting the amount of power that may be transmitted through a given infrastructure. Our work is devoted to the management of congestions. The fundamental issue thereon is to define a sequence of decisions, computations, communications and in fine actionsthat allows to move from a constrained situation on the electrical distribution network, to a situation in which the action of local flexibilities has lifted the constraint; in other words, to a situation where increasing or decreasing local generation and/or consumption, or taking some other control action, relieved the network.The aim of this thesis is to contribute to the development of conceptual and computing tools that will allow us to answer the fundamental aforementioned issue. Our work thus deals with the modelling of flexible electrical distribution networks, and with the tangible implementation of selected models in the form of ad hoc simulation software, specifically designed for the study of such networks

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Fayet, Pierre. "Modélisation des réseaux électriques ferroviaires alimentés en courant alternatif." Phd thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00479836/en/.

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Abstract:

L'étude des réseaux électriques ferroviaires alimentés en courant alternatif nécessite de déterminer les valeurs crêtes et moyennes pouvant être atteintes par les variables électriques au cours du temps lors de la circulation d'un trafic donné sur les différentes lignes qui composent le domaine d'étude. Une modélisation de ces réseaux permet de déterminer ces ordres de grandeur et répond donc aux besoins des utilisateurs souhaitant étudier précisément leur dimensionnement et leur fonctionnement. Les travaux qui sont présentés proposent une décomposition du système ferroviaire en sous systèmes simples dont la modélisation est détaillée, en soulignant les spécificités propres à la nature du sujet, en particulier la représentation de la ligne de transport d'énergie. L'intégration de l'ensemble de ces modèles dans le but de représenter le fonctionnement d'un réseau ferroviaire complet est exposée, en incluant intersections, voies d'évitement, etc. Parallèlement à la modélisation, plusieurs études de sensibilité sont effectuées afin de tester et valider les choix faits lors de la modélisation des systèmes et dans le but d'identifier les paramètres ayant une incidence réelle sur le dimensionnement des réseaux. L'architecture du logiciel pour lequel les modèles ont été développés ainsi que de nombreux résultats de simulation obtenus sur des exemples sont présentés. Enfin, des essais ont été mis en œuvre sur un cas concret dans le but de valider le logiciel.

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Genet, Benjamin. "On monitoring methods and load modeling to improve voltage stability assessment efficiency." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2009. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210258.

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Abstract:

Power systems must face new challenges in the current environment. The energy market liberalization and the increase in the loading level make the occurrence of instability phenomena leading to large blackouts more likely. Existing tools must be improved and new tools must be developed to avoid them.

The aim of this thesis is the improvement of the voltage stability assessment efficiency. Two orientations are studied: the monitoring methods and the load modeling.

The purpose of the monitoring methods is to evaluate the voltage stability using only measurements and without running simulations.

The first approach considered is local. The parameters of the Thevenin equivalent seen from a load bus are assessed thanks to a stream of local voltage and current measurements. Several issues are investigated using measurements coming from complete time-domain simulations. The applicability of this approach is questioned.

The second approach is global and uses measurements acquired by a Wide-Area Measurement System (WAMS). An original approach with a certain prediction capability is proposed, along with intuitive visualizations that allow to understand the deterioration process leading to the collapse.

The load modeling quality is certainly the weak point of the voltage security assessment tools which run simulations to predict the stability of the power system depending on different evolutions. Appropriate load models with accurate parameters lead to a direct improvement of the prediction precision.

An innovative procedure starting from data of long measurement campaigns is proposed to automatically evaluate the parameters of static and dynamic load models. Real measurements taken in the Belgian power system are used to validate this approach.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Baroche, Thomas. "Marchés pair-à-pair de l’électricité dans les réseaux électriques." Thesis, Rennes, École normale supérieure, 2020. http://www.theses.fr/2020ENSR0022.

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Abstract:

Le déploiement de ressources énergétiques distribuées, combiné à une gestion plus pro-active de la demande et à l'intégration de systèmes de gestion d'énergie, fait entrer l'exploitation des systèmes électriques et des marchés de l'électricité dans un nouveau paradigme. En partie liés à leur structure décentralisée, les marchés dits pair-à-pair ont gagné un intérêt considérable. Les marchés pair-à-pair reposent sur des négociations bilatérales entre les agents pour faire correspondre l'offre et la demande. De plus, ils peuvent cartographier l’ensemble des échanges possibles, ce qui permet de repenser ces interactions avec le réseau.Ces travaux de thèse traitent de trois défis majeurs dont la résolution est essentielle avant d'envisager le passage à des applications réelles : (i) le passage à l'échelle pour gérer un nombre croissant d'acteurs et de ressources distribués, (ii) le respect des contraintes du réseau électrique, et (iii) la résilience du marché à la présence d'agents stochastiques. Une analyse de complexité a permis de montrer que le passage à l’échelle des marchés pair-à-pair et le mécanisme de résolution peut être renforcé par trois améliorations réduisant les complexités algorithmiques et structurelles. Pour le respect des contraintes réseau, le manuscrit propose d’introduire des redevances qui seraient liées à l’utilisation du réseau électrique. Deux approches sont considérées pour déterminer ces redevances réseau. La première, exogène, exige que le gestionnaire de réseau les fournisse a priori avant le début des négociations. Dans la seconde, le gestionnaire de réseau actualise les redevances réseau de manière endogène à chaque itération pour mieux tenir compte de l'état actuel du réseau. Enfin, les prévisions de production et de consommation des agents stochastiques sont mieux prises en compte par la création d’un marché pair-à-pair de l'énergie et des capacités de réserve, pour corriger un éventuel déséquilibre de puissance due à des erreurs de prévision
The deployment of distributed energy resources, combined with a more proactive demand side management and energy management systems, is inducing a new paradigm in power system operation and electricity markets. Within a consumercentric market framework, peer-to-peer approaches have gained substantial interest. Peer-to-peer markets rely on multi-bilateral negotiation among all agents to match supply and demand. These markets can yield a complete mapping of exchanges onto the grid, hence allowing to rethink market–grid interactions.This thesis treats three main challenges which needs to be overcome before considering real world implementations: (i) scalability to host a growing number of distributed users and resources, (ii) compatibility with grid constraints, and (iii) resilience to stochastic power injections. After a complexity analysis, scalability of peer-topeer markets and the proposed negotiation mechanism to solve them is enhanced by three improvements reducing algorithmic and structural complexities. Feasibility of the peer-to-peer electricity market is eventually obtained with the use of network charges. Two approaches are proposed to handle these network charges. The first, exogenous, requires the system operator to provide them a priori before negotiations start. In the second, the system operator updates network charges endogenously at each iteration to better account for the current grid status. Finally, power forecasts of stochastic agents are taken in a more comprehensive way by the developpement of peer-to-peer market on both energy and capacities, used to restore power balance in case of misdipatch due to forecast errors

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Duverger, Emilien. "Réseau électrique intelligent pour les nouveaux usages." Thesis, Perpignan, 2019. http://www.theses.fr/2019PERP0027/document.

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Abstract:

Avec la mutation du paysage énergétique due au développement des énergies renouvelables, des véhicules électriques ou encore des systèmes de stockage, le réseau électrique actuel a besoin de se moderniser. Le concept de microgrid est une solution prometteuse basée sur les technologies de l'information et de la communication pour améliorer la gestion et l'efficacité de la production, du transport, de la distribution et de la consommation de l'électricité. Cependant, les défis technico-économiques associés à leur déploiement sont encore élevés. Ces travaux de thèse ont pour but d’apporter des contributions sur plusieurs points clés : prévision de la production et de la consommation, modélisation des équipements, et optimisation de la gestion du microgrid.Rivesaltes-grid est un démonstrateur de microgrid à l'échelle d'un bâtiment industriel composé d'un champ photovoltaïque de 60 kWc, de batteries lithium-ion de 85 kWh et d'un véhicule électrique. Il a permis de développer un système de gestion de l'énergie (EMS) innovant pour optimiser l'efficacité énergétique du microgrid. Cet EMS, basé sur une gestion par commande prédictive et la résolution d'un problème d'optimisation avec contraintes, permet de réduire de 6,2% le coût de fonctionnement. Cette gestion du microgrid nécessite comme entrées : (1) la prévision de production basée sur un algorithme de forêt aléatoire et une modélisation du champ PV par modèle 1-diode, (2) la prévision de la consommation à partir de l'algorithme de partitionnement k-means++ et (3) la modélisation dynamique du système de stockage avec ses contraintes
With the transformation of the energy landscape due to the development of renewable energies, electric vehicles and storage systems, the current grid needs to be modernized. Microgrid concept is a promising solution based on information and communication technologies to improve the management and efficiency of electricity generation, transmission, distribution and consumption. However, the technical and economic challenges associated with their deployment are numerous. The thesis aims to provide contributions on several key points: production and consumption forecasting, equipment modeling, and microgrid management optimization.Rivesaltes-grid is a microgrid demonstrator on the scale of an industrial building consisting of 60 kWp photovoltaic array, 85 kWh lithium-ion batteries and an electric vehicle. It has enabled the development of an innovative energy management system (EMS) to optimize the microgrids energy efficiency. This EMS, based on predictive control management and the resolution of a constrained optimization problem, reduces operation cost by 6.2%. This microgrid management requires as input: (1) the production prediction based on a random forest algorithm and a modeling of the PV field by 1-diode model, (2) the consumption prediction from partitioning algorithm k-means++ and (3) dynamic modeling of the storage system with its constraints

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Ruiz, Gomez Lina Maria. "Intégration de la production éolienne aux réseaux électriques : approches techniques et économiques." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENT089/document.

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Abstract:

La Directive européenne et les politiques de prévention du changement climatique conduisentà un développement important des Énergies Renouvelables pour la production d'électricité. Cecontexte politique est en train d'induire l'insertion massive de production intermittente d'origineéolien dans les réseaux électriques. Pour répondre à la question des limites de l'intégration de l'éoliendans les réseaux électriques, nous nous appuyons sur l'étude des aspects technique et économiques.Dans ce cadre, cette thèse s'intéresse d'une part à l'étude de l'efficacité des dispositifs d'incitationéconomique du point de vue de leur efficacité à stimuler la croissance de l'énergie éolienne et d'autrepart, aux problématiques techniques de court et long terme liées à l'intermittence de l'éolien. Dans lecourt-terme, les problèmes du réseau électrique ainsi que les ajustements dans le marché del'électricité sont abordés. Dans le long terme, l'impact de l'éolien sur la sûreté de fonctionnement estévalué au moyen d'un algorithme de calcul du crédit de capacité de l'éolien
The development of Renewable Energy for electricity production has increased due to theEuropean policies and directives to prevent climate change. This political context is promoting amassive insertion of intermittent wind electricity production into electrical networks. There are stilldoubts about the limitations of integrating wind power into the electrical networks. For this reason,we focus on the study technical and economic aspects to approach these limitations. The firstpurpose of this research is to determine the effectiveness of the economical incentives policies inorder to stimulate growth in the wind power production. The second one is to evaluate the technicalproblems in the short and long term caused by the intermittency of wind power. In the short-term,the problems of power systems as well as the adjustments in the electricity market are discussed. Inthe long term, the impact of wind power reliability (in the network) is evaluated by using an algorithmto calculate the capacity credit of wind power

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Bridier, Laurent. "Modélisation et optimisation d'un système de stockage couplé à une production électrique renouvelable intermittente." Thesis, La Réunion, 2016. http://www.theses.fr/2016LARE0038/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est la gestion et le dimensionnement optimaux d'un Système de Stockage d'Énergie (SSE) couplé à une production d'électricité issue d'Énergies Renouvelables Intermittentes (EnRI). Dans un premier temps, un modèle technico-économique du système SSE-EnRI est développé, associé à trois scénarios types d'injection de puissance au réseau électrique : lissage horaire basé sur la prévision J-1 (S1), puissance garantie (S2) et combiné (S3). Ce modèle est traduit sous la forme d'un programme d'optimisation non linéaire de grande taille. Dans un deuxième temps, les stratégies heuristiques élaborées conduisent à une gestion optimisée - selon les critères de fiabilité, de productivité, d'efficacité et de profitabilité du système - de la production d'énergie avec stockage, appelée “charge adaptative” (CA). Comparée à un modèle linéaire mixte en nombres entiers (MILP), cette gestion optimisée, applicable en conditions opérationnelles, conduit rapidement à des résultats proches de l'optimum. Enfin, la charge adaptative est utilisée dans le dimensionnement optimisé du SSE - pour chacune des trois sources : éolien, houle, solaire (PV). La capacité minimale permettant de respecter le scénario avec un taux de défaillance et des tarifs de revente de l'énergie viables ainsi que les énergies conformes, perdues, manquantes correspondantes sont déterminées. Une analyse de sensibilité est menée montrant l'importance des rendements, de la qualité de prévision ainsi que la forte influence de l'hybridation des sources sur le dimensionnement technico-économique du SSE
This thesis aims at presenting an optimal management and sizing of an Energy Storage System (ESS) paired up with Intermittent Renewable Energy Sources (IReN). Firstly, wedeveloped a technico-economic model of the system which is associated with three typical scenarios of utility grid power supply: hourly smoothing based on a one-day-ahead forecast (S1), guaranteed power supply (S2) and combined scenarios (S3). This model takes the form of a large-scale non-linear optimization program. Secondly, four heuristic strategies are assessed and lead to an optimized management of the power output with storage according to the reliability, productivity, efficiency and profitability criteria. This ESS optimized management is called “Adaptive Storage Operation” (ASO). When compared to a mixed integer linear program (MILP), this optimized operation that is practicable under operational conditions gives rapidly near-optimal results. Finally, we use the ASO in ESS optimal sizing for each renewable energy: wind, wave and solar (PV). We determine the minimal sizing that complies with each scenario, by inferring the failure rate, the viable feed-in tariff of the energy, and the corresponding compliant, lost or missing energies. We also perform sensitivity analysis which highlights the importance of the ESS efficiency and of the forecasting accuracy and the strong influence of the hybridization of renewables on ESS technico-economic sizing

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Montenegro, Martinez Davis. "Diakoptics basée en acteurs pour la simulation, la surveillance et la comande des réseaux intelligents." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT106/document.

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Abstract:

La simulation de systèmes d'énergie est un outil important pour la conception, le développement et l'évaluation de nouvelles architectures et des contrôles grille dans le concept de réseau intelligent pour les dernières décennies. Cet outil a évolué pour répondre aux questions proposées par les chercheurs et les ingénieurs dans les applications de l'industrie, et pour offrant des différentes alternatives pour couvrir plusieurs scénarios réalistes.Aujourd'hui, en raison des progrès récents dans le matériel informatique, la Simulation numérique en temps réel (DRTS) est utilisée pour concevoir des systèmes de puissance, afin de soutenir les décisions prises dans les systèmes de gestion de l'énergie automatisés (SME) et de réduire le délai de commercialisation de produits, entre des autres applications.Les simulations de réseaux électriques peuvent être classées dans les catégories suivantes: (1) la simulation analogique (2) hors simulation de ligne (3) de simulation entièrement numérique (4) la simulation rapide (5) Contrôleur Hardware-In-the-Loop (CHIL) et (6) Puissance Hardware-In-the-Loop (PHIL).Les dernière 3 sont axés sur la simulation Real-Time hardware-in-the-Loop (HIL RT-). Ces catégories portent sur les questions liées à Transitoires électromagnétiques (liste EMT), la simulation de phaseurs ou mixte (phaseur et EMT). Comme mentionné ci-dessus, ces progrès sont possibles en raison de l'évolution des architectures informatiques (matériels et logiciels); Cependant, pour le cas particulier de l'analyse des flux de puissance des réseaux de distribution (DS), il y a encore des défis à résoudre.Les architectures informatiques actuelles sont composées de plusieurs noyaux, laissant derrière lui le paradigme de la programmation séquentielle et conduisant les développeurs de systèmes numériques pour examiner des concepts comme le parallélisme, la concurrence et les événements asynchrones. D'autre part, les méthodes pour résoudre le flux de puissance dynamique des systèmes de distribution considérer le système comme un seul bloc; ainsi, ils utilisent une seule base pour l'analyse des flux de puissance, indépendamment de l'existence de plusieurs cœurs disponibles pour améliorer les performances de la simulation.Répartis dans des procédés en phase et de la séquence, ces procédés ont en caractéristiques communes telles que l'examen d'une seule matrice creuse pour décrire les DS et qu'ils peuvent résoudre simultanément une seule fréquence.Ces caractéristiques font dès les méthodes mentionné sont pas appropriées pour le traitement avec multiple noyaux. En conséquence, les architectures informatiques actuelles sont sous-utilisés, et dégrade la performance des simulateurs lors de la manipulation de grandes DS échelle, changer DS topologie et y compris les modèles avancés, entre autres des activités de la vie réelle.Pour relever ces défis Cette thèse propose une approche appelée A-Diakoptics, qui combine la puissance de Diakoptics et le modèle de l'acteur; le but est de faire toute méthode classique d'analyse de flux d'énergie appropriée pour le traitement multithread. En conséquence, la nature et la complexité du système d'alimentation peuvent être modélisées sans affecter le temps de calcul, même si plusieurs parties du système d'alimentation fonctionnent à une fréquence de base différente comme dans le cas de micro-réseaux à courant continu. Par conséquent, l'analyse des flux de charge dynamique de DS peut être effectuée pour couvrir les besoins de simulation différents tels que la simulation hors ligne, simulation rapide, CHIL et PHIL. Cette méthode est une stratégie avancée pour simuler les systèmes de distribution à grande échelle dans des conditions déséquilibrées; couvrant les besoins de base pour la mise en œuvre d'applications de réseaux intelligents
Simulation of power systems is an important tool for designing, developing and assessment of new grid architectures and controls within the smart grid concept for the last decades. This tool has evolved for answering the questions proposed by academic researchers and engineers in industry applications; providing different alternatives for covering several realistic scenarios. Nowadays, due to the recent advances in computing hardware, Digital Real-Time Simulation (DRTS) is used to design power systems, to support decisions made in automated Energy Management Systems (EMS) and to reduce the Time to Market of products, among other applications.Power system simulations can be classified in the following categories: (1) Analog simulation (2) off line simulation (3) Fully digital simulation (4) Fast simulation (5) Controller Hardware-In-the-Loop (CHIL) simulation and (6) Power Hardware-In-the-Loop (PHIL) simulation. The latest 3 are focused on Real-Time Hardware-In-the-Loop (RT-HIL) simulation. These categories cover issues related to Electromagnetic Transients (EMT), phasor simulation or mixed (phasor and EMT). As mentioned above, these advances are possible due to the evolution of computing architectures (hardware and software); however, for the particular case of power flow analysis of Distribution Systems (DS) there are still challenges to be solved.The current computing architectures are composed by several cores, leaving behind the paradigm of the sequential programing and leading the digital system developers to consider concepts such as parallelism, concurrency and asynchronous events. On the other hand, the methods for solving the dynamic power flow of distribution systems consider the system as a single block; thus they only use a single core for power flow analysis, regardless of the existence of multiple cores available for improving the simulation performance.Divided into phase and sequence frame methods, these methods have in common features such as considering a single sparse matrix for describing the DS and that they can solve a single frequency simultaneously. These features make of the mentioned methods non-suitable for multithread processing. As a consequence, current computer architectures are sub-used, affecting simulator's performance when handling large scale DS, changing DS topology and including advanced models, among others real life activities.To address these challenges this thesis proposes an approach called A-Diakoptics, which combines the power of Diakoptics and the Actor model; the aim is to make any conventional power flow analysis method suitable for multithread processing. As a result, the nature and complexity of the power system can be modeled without affecting the computing time, even if several parts of the power system operate at different base frequency as in the case of DC microgrids. Therefore, the dynamic load flow analysis of DS can be performed for covering different simulation needs such as off-line simulation, fast simulation, CHIL and PHIL. This method is an advanced strategy for simulating large-scale distribution systems in unbalanced conditions; covering the basic needs for the implementation of smart grid applications

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Alvarado, Ruiz Mario Alberto. "Conception, dimensionnement et évaluation de performance d'un réseau innovant pour la recharge des véhicules électriques en zone urbaine." Thesis, Paris, ENST, 2015. http://www.theses.fr/2015ENST0057/document.

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Abstract:

De façon à réduire l'impact du réchauffement climatique, la Commission Européenne a décidé dans le prolongement du protocole de Kyoto de réduire drastiquement les émissions de gaz à effet de serre. En la matière, le remplacement progressif des véhicules thermiques par des véhicules électriques est considéré comme un objectif clé. Dans ce but, plusieurs prérequis doivent être pris en compte pour le déploiement rapide des véhicules électriques sur le marché européen. Le premier de ces prérequis consiste en la conception d'une nouvelle génération de batteries avec une efficacité énergétique accrue, une plus grande capacité et une robustesse améliorée. Le second prérequis est la conception et le déploiement rapide et économique d'infrastructures de recharge. Enfin, l'émergence de normes européennes dans tous ces domaines est une impérieuse nécessité pour la viabilité économique du marché européen des véhicules électriques. Cette thèse se focalise essentiellement sur le second de ces trois prérequis. Il est largement admis qu'à court terme, l'usage des véhicules électriques sera essentiellement limité aux zones urbaines avant d'être étendu à tout le territoire. Tel que cela est pris en compte par le projet de recherche national TELEWATT dans lequel nous avons été impliqués, les réseaux d'éclairage publics en zones urbaines peuvent être utilisés judicieusement pour déployer à court terme des infrastructures de recharge bon marché. Le principe de base de ce projet consiste à connecter à chaque candélabre une ou deux stations de recharge pour véhicule électrique si une ou deux places de parking sont disponibles dans l'environnement proche. Diverses contraintes électriques spécifiées dans le projet TELEWATT doivent être satisfaites pour permettre la recharge de véhicules électriques sans perturber la qualité de l’éclairage. Dans cette thèse, nous commençons par démontrer la faisabilité d’une telle opération. Pour cela, nous avons développé un simulateur permettant de décrire le comportement dynamique du système global. La force et l’originalité de ce simulateur réside dans sa capacité à déterminer en temps-réel et avec laprécision nécessaire si un véhicule électrique peut effectivement être connecté à une borne. La réponse à cette question dépend des caractéristiques statiques et dynamiques du réseau d’éclairage et de l’état de charge des véhicules déjà connectés comme des véhicules candidats. La dynamique du processus de recharge de chaque véhicule électrique dépend fortement de la puissance instantanée consommée par l’infrastructure globale. Le second objectif original de cette thèse consiste en la conception de politiques d’ordonnancement d’activation des diverses bornes de recharge. Notre objectif est de proposer, via ces politiquesd’ordonnancement, divers types de qualité de service (QoS) garanties aux usagers. De telles garanties peuvent par exemple se décliner en termes d’état de charge attendu pour une certaine durée de stationnement
In order to reduce the impact of global warming, the European Commission has decided in the continuation of the Kyoto protocol to reduce drastically greenhouse gas emissions. In this matter, the progressive replacement of thermal vehicles by electric ones is considered as a key objective. For that purpose, several prerequisites must be considered for the rapid deployment of Electrical Vehicles (EV) in the European market. The first of these prerequisites consists in the design of a new generation of batteries with higher energy efficiency, larger capacity and improved robustness. The second one is the design and rapid deployment of cost effective charging infrastructures. At last, the emergence of European standards in all these matters is an imperious necessity for the viability of the EVs European market. This thesis is mainly focused on the second of these three prerequisites. It is widely admitted that in the short term, EVs usage will be essentially limited to urban areas before being extended to the whole territory. As it is considered by the French National TELEWATT research project to which we have contributed, street lighting networks can be used judiciously to deploy in the short term low cost charging infrastructures. The basic principle of this project consists in coupling to each street light one or two EV's charging stations if one or two parking spots are located nearby. Various electrical constraints specified in the TELEWATT project must be satisfied to enable EVs' charging without degrading the quality of the lighting system. In this thesis, we begin to demonstrate the feasibility of such an operation. For that purpose, we have developed a simulator enablingto depict the dynamic behavior of the global system. The strength and originality of this simulator resides in its capacity to determine in real-time and with the necessary precision if an EV can effectively be connected to a charging station. The response to this question depends on static and dynamic characteristics of the street lighting network and on the state of charge of the batteries of both the connected and candidate EVs. The dynamism of the charging process of each EV strongly depends on the instantaneous power consumed by the global infrastructure. The second original result of this thesis consists in the design of scheduling policies to activate the various charging stations. Our objective is to propose via these scheduling policies, various types of guaranteed Quality of Service (QoS) to the end-users. Such guarantees can be declined for instance in terms of expected state of charge for a given parking term

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Horta, José Luis. "Innovative paradigms and architecture for future distribution electricity networks supporting the energy transition." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2018. http://www.theses.fr/2018ENST0022.

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Abstract:

Les futurs réseaux de distribution d’électricité devront héberger une part importante et croissante de sources d’énergies renouvelables intermittentes. De plus, ils devront faire face à une part croissante de véhicules électriques. Ces tendances induisent le besoin de nouveaux paradigmes et architectures d’exploitation du réseau de distribution, afin de fiabiliser les réseaux et d'assurer la qualité de fourniture d’électricité. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle architecture capable de favoriser la collaboration entre les acteurs du marché de gros, les gestionnaires de réseau de distribution et les clients finaux, afin de tirer parti des ressources énergétiques distribuées tout en prenant en compte les contraintes des réseaux de distribution. L’architecture est conçue pour fournir des services innovants de gestion de la demande résidentielle, dans le cadre de l'autoconsommation individuelle et collective (à l'échelle d'un quartier). La thèse apporte trois contributions principales. D'abord, sur la base de l'internet des objets et de la technologie blockchain, la thèse fournit les éléments de base pour les futures architectures de gestion de l'énergie au niveau du réseau de distribution. Ensuite, en focalisant sur les services rendus par de telles architectures, nous proposons un marché intra-journalier au pas horaire pour l'échange local de l'énergie renouvelable entre maisons, associé à un mécanisme d'allocation dynamique des phases afin d'améliorer la qualité de fourniture. Finalement, nous proposons un mécanisme de contrôle en temps réel pour l'ajustement des transactions du marché vers des échanges finaux d'électricité qui respectent les restrictions posées par le gestionnaire du réseau électrique
Future electricity distribution grids will host an important and growing share of variable renewable energy sources and local storage resources. Moreover, they will face new load structures due for example to the growth of the electric vehicle market. These trends raise the need for new distribution grid architecture and operation paradigms to keep the grid stable and to ensure quality of supply. In addition, these new paradigms will enable the provision of advanced new services. In this thesis we propose a novel architecture capable of fostering collaboration among wholesale market actors, distribution system operators and end customers, to leverage flexible distributed energy resources while respecting distribution system constrains. The architecture is designed for providing innovative residential demand side management services, with a special focus on services enabled by self-consumption at the household and neighborhood level. Following these general objectives, the thesis provides three main contributions. First, based on internet of things and blockchain technology, we propose the building blocks for future distribution grid energy management architectures. Then, focusing on the services enabled by such architectures, we propose hour-ahead markets for the local exchange of renewable energy among households together with dynamic phase allocation mechanism to improve the quality of electricity supply. Finally, we propose a real time control mechanism for the adjustment of market decisions to satisfy distribution system operator constraints

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Amicarelli, Elvira. "Stratégies de gestion des réseaux électriques intelligents à fort taux de production renouvelable distribuée." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT056/document.

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Abstract:

En 2007 avec la directive sur les énergies renouvelables, l’Union Européen s’est engagée à développer une économie à faible intensité de carbone. Cette directive amène à réduire les émissions de gaz à effet de serre en augmentant entre autres la partie d’énergie produite par des sources renouvelables. Le processus d’insertion massive d’énergies renouvelables dans le mix électrique européen, est d’ores et déjà un fait acquis et ses effets sont tangibles. Cependant, à côté de ses effets environnementaux bénéfiques, l’intégration à large échelle du renouvelable ne va pas sans causer des interrogations techniques et réglementaires. Par conséquent, de nouvelles stratégies de gestion du système électrique doivent être pensées et actées pour garantir un fonctionnement fiable et économiquement acceptable. Les micro réseaux sont à cet effet, un réceptacle intégrateur avec suffisamment de flexibilité pour accueillir un système de gestion capable de répondre aux exigences ci-dessus. Les travaux de cette thèse sont centrés sur la conception, le développement et l’implémentation de différentes stratégies de gestion des micro réseaux. Les algorithmes développés visent, soit à faciliter l’intégration du renouvelable à large échelle, soit à garantir un fonctionnement efficace et économique du système électrique. Une nouvelle architecture de réseau de distribution composé de micro réseaux clustérisés a été premièrement proposée. Chaque micro réseau est composé de systèmes de production à base ou non de renouvelable, des systèmes de stockage et de charges. Une stratégie de gestion énergétique optimale a été ensuite définie et développée. Cette stratégie permet de gérer la planification à court-terme et le contrôle en temps-réel des micro réseaux via un usage adéquat des sources et ce, tout en réduisant le coût du micro réseau. Un système multi-agents et l’optimisation linéaire mixte en nombres entiers ont été utilisés pour le développement et l’implémentation de cette stratégie intelligente distribuée. D’un point de vue extérieur, chaque micro réseau est vu comme une entité cohérente capable de supporter le fonctionnement du réseau principal en utilisant un ensemble de ses sources flexibles. Ainsi, que la seconde partie de cette thèse exploitera les clusters des micro réseaux et leurs propriétés pour gérer au mieux le réseau de distribution hôte. La conceptualisation technico-économique de différents mécanismes de gestion des réseaux de distribution a été abordée. Le développement d’une architecture de gestion hiérarchisée en plusieurs niveaux d’intelligence a permis de réduire la complexité du système et faciliter l’implémentation d’un réseau flexible, extensible et à fort taux de pénétration de renouvelables. Cette gestion distribuée a été possible grâce à une connaissance locale des modèles et des comportements des différentes systèmes connectés, et à un usage local des informations. Les travaux théoriques ont été ensuite testés sur une plateforme expérimentale conséquente et les résultats finaux ont corroboré les attentes de la théorie
In 2007 with the renewable energy directive, the European Union established the development of a low-carbon economy. This directive aims to decrease greenhouse gas emissions by increasing the energy produced by renewable energy. Already today, the massive diffusion of renewable systems is tangible in the European electricity mix. However, in spite of their potential benefits, their large-scale integration leads to new technical and regulatory questions. Consequently, new management strategies need to be developed and applied in order to ensure a reliable and economical operation of the system. Microgrids are considered to be one of the most effective and flexible solutions able to meet these new needs.The main goals of this thesis are the conceptualization, development and implementation of different management strategies for microgrids. The algorithms developed aim to facilitate the massive integration of renewables and at the same time lead to an effective and economic operation of the systems. A new architecture of distribution grids based on cluster of microgrids was proposed. Each microgrid is composed of a number of renewable-based and conventional generation systems, storage systems and consumption. An optimal and distributed energy management strategy was then defined and developed. This strategy allows to manage the short-term energy management and real-time control of microgrids by using the connected sources in a smart and cost-efficient way. A multi-agent system and the mixed integer linear optimization technique were used for the implementation of this strategy.From a global point of view, each microgrid is seen as a coherent entity, which can support network operation by using its flexible and aggregated sources. Hence, the second part of this thesis aims to understand how distribution grids can exploit these cluster of microgrids and their properties. Different mechanisms for the active management of distribution grids are conceptualized from the technical and economical point of view. A new strategy based on hierarchical management of different smart levels allow to reduce the complexity of the system and to implement a more flexible and extensible system, thanks to a more local use of model knowledge and users behaviour. On the end, the theoretical work were tested on an experimental test-bed in order to show the effectiveness of the proposed theories

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Ma, Kun. "Système énergétique territorial face à la montée en puissance des énergies renouvelables : modélisation de la transition appliquée à La Réunion." Phd thesis, Rouen, 2012. http://www.theses.fr/2012ROUEL008.

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Abstract:

A partir du concept de système énergétique territorial (SET), défini comme le couplage d'un système territorial et d'un système énergétique, et après avoir examiné la situation actuelle et la possibilité d’une transition énergétique d’un SET, nous modélisons la transition du système électrique de La Réunion, avec un modèle informatique à base d’agents, développé sur la plateforme Anylogic. Dans ce modèle, les centrales de production et les postes sources, localisés dans les IRIS et connectés au réseau, constituent l'interface d’échange entre les deux sous-systèmes en couplage. La dynamique du modèle repose sur deux niveaux de temporalités emboitées. L’interaction entre la dynamique territoriale et la dynamique énergétique est réalisée grâce à la simulation horaire des ressources (solaire, éolienne, hydraulique) et de la demande (courbes de charge), basée sur des observations horaires réelles (météorologiques, courbes de charge, etc. ), et calibrée avec les statistiques de production et de consommation de l’année de référence. Les scénarios d’évolution, structurés par des hypothèses sur la demande et la production, s'inscrivent sur plusieurs dizaines d'années avec une granularité annuelle. Ils permettent de comprendre l'effet de différentes combinaisons de paramètres (seuil de saturation du PV, stockage, taux de couverture du PV, demande, etc. ) et d’acquérir ainsi des connaissances sur la manière dont peut évoluer le système énergétique. Ceci permet de proposer des pistes de réflexion sur les politiques à mener en fonction des objectifs visés (réduction des gaz à effet de serre, maîtrise du prix d’énergie, développement des renouvelables. . . )
From the concept of territorial energy system (TES), defined as a coupling between a territorial system and an energy system, and after that the actual situation and different possibilities of energy transition being examined, we model the energy transition of the Reunion electrical system, with a multi-agent model developed under the Anylogic platform. In this model, the power plants and the substation HV/MV, localized in IRIS and connected with the electricity network, form the exchange interface between the two subsystems coupled. The dynamic of the model is based on two levels of nested temporalities. Interaction between territorial dynamics and energy dynamics is achieved through hourly simulation of resources (solar, wind, hydraulic) and demand (load curves), based on hourly observations (weather data, data of load curves, etc. ), and calibrated with the statistics of production and consumption of the reference year. Scenarios are structured by assumptions about the demand and production, and are with a time horizon of decades and an annual granularity. They allow to understand the effect of different combinations of parameters (threshold of saturation of PV, storage, PV coverage, demand, etc. ), to get insights on how the energy system can evolve. This could be used to provide aids to policies decisions according to objectives (reducing greenhouse gas emissions, control of prices of energy, development of renewable. . . )

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Ma, Kun. "Système énergétique territorial face à la montée en puissance des énergies renouvelables : modélisation de la transition appliquée à La Réunion." Phd thesis, Université de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00732678.

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Abstract:

A partir du concept de système énergétique territorial (SET), défini comme le couplage d'un système territorial et d'un système énergétique, et après avoir examiné la situation actuelle et la possibilité d'une transition énergétique d'un SET, nous modélisons la transition du système électrique de La Réunion, avec un modèle informatique à base d'agents, développé sur la plateforme Anylogic. Dans ce modèle, les centrales de production et les postes sources, localisés dans les IRIS et connectés au réseau, constituent l'interface d'échange entre les deux sous-systèmes en couplage. La dynamique du modèle repose sur deux niveaux de temporalités emboitées. L'interaction entre la dynamique territoriale et la dynamique énergétique est réalisée grâce à la simulation horaire des ressources (solaire, éolienne, hydraulique) et de la demande (courbes de charge), basée sur des observations horaires réelles (météorologiques, courbes de charge, etc.), et calibrée avec les statistiques de production et de consommation de l'année de référence. Les scénarios d'évolution, structurés par des hypothèses sur la demande et la production, s'inscrivent sur plusieurs dizaines d'années avec une granularité annuelle. Ils permettent de comprendre l'effet de différentes combinaisons de paramètres (seuil de saturation du PV, stockage, taux de couverture du PV, demande, etc.) et d'acquérir ainsi des connaissances sur la manière dont peut évoluer le système énergétique. Ceci permet de proposer des pistes de réflexion sur les politiques à mener en fonction des objectifs visés (réduction des gaz à effet de serre, maîtrise du prix d'énergie, développement des renouvelables...).

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Vergnol, Arnaud. "Intégration dans le réseau électrique et le marché de l’électricité de production décentralisée d’origine renouvelable : gestion des congestions locales." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2010. http://www.theses.fr/2010ECLI0014/document.

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Abstract:

Le développement de la production éolienne permet de satisfaire les objectifs de lutte contre le réchauffement climatique. Cependant, dans certaines zones du réseau électrique, l’intégration d’un volume important de production peut créer des congestions qui traduisent l'incapacité du réseau à évacuer cette production. Les méthodes actuelles pour gérer les congestions sont basées sur des calculs prévisionnels de restrictions de production qui peuvent entrainer des pertes de production importantes pour le renouvelable. Cependant, dans le cadre d’un développement important du renouvelable, il est nécessaire de définir une méthodologie de gestion des congestions fiable, optimale du point de vue économique et non discriminatoire pour la production renouvelable.Dans le cadre de cette thèse, la méthodologie de gestion des congestions locales proposée repose sur l’usage d’un contrôle correctif. Le contrôle correctif est basé sur une boucle de régulation et un algorithme utilisant les réseaux de Petri. Une étude de stabilité de la boucle de régulation a montré que les marges de stabilité dépendantes des gains composant la boucle sont suffisantes. L’algorithme permet de définir les groupes de production à choisir pour la gestion des congestions en considérant leur coût d’utilisation et leur impact sur la congestion. Les essais, effectués sous le logiciel EUROSTAG, ont montré la pertinence de la méthodologie proposée et sa capacité à s’adapter à l’insertion des moyens de production. De plus, des conclusions générales sur les différents coûts associés à la gestion des congestions en fonction des différentes règlementations régissant la production renouvelable ont été obtenues
Development of wind generation is a mean towards global warming reduction. However, in some parts of the electrical grid, the massive integration of renewable generation can lead to congestion problems. These congestions are related to the impossibility for the power grid to transport the generation. Nowadays, congestion management methods are based on day(s)-ahead computation of generation restriction which leads to important production losses for renewables. Based on this context, it’s therefore important to develop a methodology which is optimal, reliable and non-discriminatory for renewable.In this work, the proposed congestion management method is based on corrective actions. These actions are computed in real-time using regulation loops and Petri net-based algorithms. A stability study proved that gain margins are sufficient to assure the stability of the corrective actions. The algorithm allows an optimal selection of the generators than will participate in the congestion management. This selection is based on their cost and efficiency for congestion alleviation. Simulation results using the software EUROSTAG have shown the efficiency of the method and its adaptability to different generator types. Furthermore, general conclusions on congestions costs according to different regulations on the renewable generation were obtained

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Wu, Yu. "System operation and energy management of EV charging stations in smart grid integration applications." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA030.

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Abstract:

Véhicules électriques (EV) présente les avantages de zéro émission directe et d'un rendement élevé de conversion de l'énergie électrique. Toutefois, les installations de charge des véhicules électriques restent largement rares en raison des coûts d'investissement et d’exploitation élevés. Dans le but d’améliorer le taux de pénétration des installations de charge de véhicules électriques, cette thèse étudie le contrôle du système et l’optimisation de l’activité économique des stations de charge de véhicules électriques (EVCS).Premièrement, en tant que principes de contrôle du système de gestion de l’énergie de niveau supérieur, les techniques de contrôle principales sont étudiées pour le fonctionnement en temps réel d’un système EVCS. Afin de garantir la stabilité et la capacité dynamique du système de micro-réseau de chargement de véhicules électriques, ce travail a porté sur les techniques de contrôle coordonnées d'un système EVCS avec un système photovoltaïque local et un système de stockage.Deuxièmement, afin de réduire les coûts de fonctionnement de l’EVCS, un EMS basé sur la programmation dynamique approximative (ADP) est proposé pour l’EVCS équipé de plusieurs types de chargeurs (EVCS-MTC). Plusieurs véhicules électriques peuvent acquérir le service de charge via un chargeur commun dans l’EVCS-MTC. Dans l'EMS proposé, l'ADP et l'algorithme d'évolution (EA) sont combinés pour déterminer le temps de début de charge optimal pour chaque EV.Enfin, afin d'intégrer les énergies renouvelables dans l'EVCS, une formulation de processus de décision de Markov (MDP) à horizon fini est proposée pour le fonctionnement optimal d'un EVCS assisté par PV sur un campus universitaire, utilisant la technologie de véhicule à réseau (V2G). fournir des services auxiliaires et prendre en compte le prix dynamique de l'électricité et les comportements incertains des propriétaires de EV
Electric vehicles (EV) have the advantages of zero direct emissions and high electrical energy conversion efficiency. However, EV charging facilities remain largely scarce due to the high investment and operation costs. In order to improve the penetration rate of EV charging facilities, the system control and economic operation optimization of EV charging stations (EVCS) are studied in this thesis.Firstly, as the control fundamentals of upper-level energy management system (EMS), the primary control techniques are studied for the real-time operation of an EVCS. In order to ensure the stability, dynamic capability of the EV charging micro grid system, this work investigated the coordinated control techniques of an EVCS with a local PV system and ESS.Secondly, in order to reduce the operation costs of the EVCS, an approximate dynamic programming (ADP) based EMS is proposed for the EVCS equipped with multiple types of chargers (EVCS-MTC). Multiple EVs can acquire the charging service through a common charger in the EVCS-MTC. In the proposed EMS, the ADP and the evolution algorithm (EA) are combined to determine the optimal charging start time for each EV.Lastly, in order to integrate the renewable energy into EVCS, a finite-horizon Markov Decision Process (MDP) formulation is proposed for the optimal operation of a PV assisted EVCS in a university campus, employing the vehicle-to-grid (V2G) technology to provide ancillary services and taking dynamic electricity price and uncertain behaviors of EV owners into considerations

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Roche, Robin. "Algorithmes et architectures multi-agents pour la gestion de l'énergie dans les réseaux électriques intelligents." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864268.

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Abstract:

Avec la convergence de plusieurs tendances profondes du secteur énergétique, lesréseaux électriques intelligents (smart grids) émergent comme le paradigme principal pourla modernisation des réseaux électriques. Les smart grids doivent notamment permettred'intégrer de larges proportions d'énergie renouvelable intermittente, de stockage et devéhicules électriques, ainsi que donner aux consommateurs plus de contrôle sur leur consommationénergétique. L'atteinte de ces objectifs repose sur l'adoption de nombreusestechnologies, et en particulier des technologies de l'information et de la communication.Ces changements transforment les réseaux en des systèmes de plus en plus complexes,nécessitant des outils adaptés pour modéliser, contrôler et simuler leur comportement.Dans cette thèse, l'utilisation des systèmes multi-agents (SMA) permet une approchesystémique de la gestion de l'énergie, ainsi que la définition d'architectures et d'algorithmesbénéficiant des propriétés des SMA. Cette approche permet de prendre en compte lacomplexité d'un tel système cyber-physique, en intégrant de multiples aspects commele réseau en lui-même, les infrastructures de communication, les marchés ou encore lecomportement des utilisateurs. L'approche est mise en valeur à travers deux applications.Dans une première application, un système de gestion de l'énergie pour centrales àturbines à gaz est conçu avec l'objectif de minimiser les coûts de fonctionnement et lesémissions de gaz à effet de serre pour des profils de charge variables. Un modèle de turbineà gaz basé sur des données réelles est proposé et utilisé dans un simulateur spécifiquementdéveloppé. Une métaheuristique optimise dynamiquement le dispatching entre les turbinesen fonction de leurs caractéristiques propres. Les résultats montrent que le systèmeest capable d'atteindre ses objectifs initiaux. Les besoins en puissance de calcul et encommunication sont également évalués.Avec d'autres mesures de gestion de la demande, l'effacement diffus permet de réduiretemporairement la charge électrique, par exemple dans la cas d'une congestion du réseaude transport. Dans cette seconde application, un système d'effacement diffus est proposéet utilise les ressources disponibles chez les particuliers (véhicules électriques, climatisation,chauffe-eau) pour maintenir la demande sous une valeur limite. Des aggrégateursde capacité de réduction de charge servent d'interface entre les opérateurs du réseau etun marché de l'effacement. Un simulateur est également développé pour évaluer la performancedu système. Les résultats de simulations montrent que le système réussit àatteindre ses objectifs sans compromettre la stabilité du réseau de distribution en régimecontinu.

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Legry, Martin. "Control of distributed energy resources for primary response of grid-interactive micro-grids." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I099.

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Abstract:

Ces travaux portent sur la commande d’un micro-réseau interactif pour fournir des services système à un réseau électrique faible, et plus particulièrement une réponse primaire en fréquence et en tension au point d’interconnection (PCC). Le premier objectif de cette thèse est de superviser un micro-réseau afin d’assurer un fonctionnement stable tout en respectant les objectifs économiques définis par un optimiseur externe.Dans un second temps, une nouvelle méthodologie en trois étapes a été mise au point. Premièrement, pour fournir les services auxiliaires au PCC, il est nécessaire d’estimer et de coordonner les flexibilités des différents équipements tels que les générateurs d’énergie distribués, les énergies renouvelables, les stockages, etc. Un algorithme d’optimisation est proposé pour l’agrégation de ces flexibilités afin de déterminer les flux de puissance active et réactive maximum que le micro-réseau peut fournir. La deuxième étape détermine le comportement possible du micro-réseau à son PCC. Enfin, deux nouveaux algorithmes de contrôle ont été développés pour assurer un comportement de type statisme au PCC.Une première solution, basée sur un superviseur centralisé et la commande prédictive, assure un ajustement en temps réel des points de consigne. La seconde est une solution distribuée qui détermine de nouvelles lois de contrôle locales primaires pour les différents actionneurs. L’efficacité des deux architectures de contrôle a été validée par simulation sur un modèle de micro-réseau de référence
This work focuses on the control of a grid-interactive micro-grid to provide ancillary services to a weak power system, and more particularly a primary frequency and voltage response at the point of common coupling (PCC). The first objective of this thesis is to supervise a micro-grid in order to ensure stable operation while enforcing the economic objectives defined by an external optimizer.Then, a novel three-step methodology has been developed. First, to provide the ancillary services at the PCC, it is necessary to estimate and coordinate the flexibility of heterogeneous equipment such as distributed generators, renewables, storages, etc. An optimization algorithm is proposed for the aggregation of these flexibilities to deduce the maximum active and reactive power flows that the micro-grid can provide. The second step determines the possible behavior of the micro-grid at its PCC. Finally, two new control algorithms have been developed to ensure a droop-like behavior at the PCC. A first solution, based on a centralized Model Predictive Control based supervisor, ensures a real-time adjustment of the set-points. The second one is a distributed solution that determines new primary local control laws for DERs. The effectiveness of the two control architectures has been validated by simulation with a benchmark micro-grid model

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Melhem, Fady Y. "Méthodes d'optimisation et de gestion de l’énergie dans les réseaux intelligents "Smart Grids"." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA014/document.

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Abstract:

Les réseaux électriques actuels connaîtront un profond changement dans les années à venir. La nouvelle génération est le Smart Grid (SG) ou le réseau électrique intelligent qui se caractérise par une couche d'information et de communication qui permet aux différents composants du réseau de communiquer. Il doit considérer tous les aspects du réseau électrique, le rendant plus intelligent et flexible. Cette notion est présentée comme une réponse à l'évolution du marché de l'électricité, visant à gérer l’augmentation de la demande tout en assurant une meilleure qualité de service et plus de sécurité.Premièrement, nous présentons une formulation de programmation linéaire mixte en entier pour optimiser les systèmes de production et de consommation d'énergie dans une maison intelligente avec un déploiement efficace de plusieurs ressources énergétiques distribuées. Ensuite, à travers la conception d'expériences avec la méthode de Taguchi, divers scénarios sont introduits en faisant varier des facteurs significatifs. Par la suite, une technique heuristique est proposée pour résoudre le problème de la gestion de l'énergie résidentielle en trouvant la solution optimale globale pendant plusieurs jours consécutifs avec une réduction significative du temps d'exécution.Deuxièmement, un modèle de gestion de l'énergie est assuré grâce à des modèles mathématiques pour optimiser l’utilisation du réseau, des ressources énergétiques renouvelables, des véhicules électriques et de la batterie, ainsi que pour différents types d'appareils thermiques et électriques. Une méthode de solution exacte est mise en œuvre pour réduire le coût de l'électricité dans une maison intelligente et pour trouver des modes de fonctionnement de différentes charges. Ensuite, un algorithme d'optimisation math-heuristique est proposé pour résoudre le problème avec un temps de simulation étendu.Enfin, nous étudions le problème de gestion de l'énergie dans un microréseau constitué de plusieurs maisons intelligentes. Chacune d'elles dépose de ressources énergétiques renouvelables, d’un véhicule électrique et d’appareils intelligents. Les ressources d'énergie renouvelable injectent l’excès de l'énergie dans un système de stockage d'énergie partagé. Un modèle mathématique linéaire mixte en entier pour la gestion d'énergie est proposé pour réduire le coût total de fonctionnement du microréseau. Des comparaisons avec des scénarios conventionnels où chaque maison intelligente possède son propre système de stockage d'énergie sont effectuées pour démontrer l’efficacité de la démarche proposée
The current electricity grids will experience a profound change in the coming years. The new generation is the Smart Grid (SG) which is characterized by information and communication layer enabling the communication between the different components of the grid. It needs to consider all sides of power grid, making it more intelligent and flexible. This notion is presented as an answer to changes in the electricity market, aiming to manage the increased demand while ensuring a better quality of service and more safety.First, we present a mixed integer linear programming formulation to optimize the energy production and consumption systems in a smart home with an effective deployment of several distributed energy resources. Then through the design of experiments with the Taguchi method, diverse scenarios are introduced by varying significant factors. Afterward, a heuristic technique is proposed to solve the problem of residential energy management by finding the global optimum solution for many consecutive days with significant reduction of execution time.Second, an energy management model is proposed thanks to mathematical models to optimize the grid, renewable energy resources, battery and electric vehicles are presented as well as for different type of thermal and electrical appliances. An exact solution method is implemented to reduce the electricity cost in a smart home and find out operation modes of different loads. Then a math-heuristic optimization algorithm is proposed to solve the problem with extended simulation time horizon.Finally, we study a microgrid energy management problem which comprises multiple smart homes. Each of them owns renewable energy resources, one electric vehicle and smart appliances. The renewable energy resources inject the excess energy in the shared energy storage system. An optimized energy management model using mixed integer linear programming is proposed to reduce the total electricity cost in the microgrid. Comparisons with conventional scenarios where each smart home has its individual small energy storage system without sharing energy with their neighbors are done to ensure that the proposed formulation is well efficient

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Horta, José Luis. "Innovative paradigms and architecture for future distribution electricity networks supporting the energy transition." Thesis, Paris, ENST, 2018. http://www.theses.fr/2018ENST0022/document.

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Abstract:

Les futurs réseaux de distribution d’électricité devront héberger une part importante et croissante de sources d’énergies renouvelables intermittentes. De plus, ils devront faire face à une part croissante de véhicules électriques. Ces tendances induisent le besoin de nouveaux paradigmes et architectures d’exploitation du réseau de distribution, afin de fiabiliser les réseaux et d'assurer la qualité de fourniture d’électricité. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle architecture capable de favoriser la collaboration entre les acteurs du marché de gros, les gestionnaires de réseau de distribution et les clients finaux, afin de tirer parti des ressources énergétiques distribuées tout en prenant en compte les contraintes des réseaux de distribution. L’architecture est conçue pour fournir des services innovants de gestion de la demande résidentielle, dans le cadre de l'autoconsommation individuelle et collective (à l'échelle d'un quartier). La thèse apporte trois contributions principales. D'abord, sur la base de l'internet des objets et de la technologie blockchain, la thèse fournit les éléments de base pour les futures architectures de gestion de l'énergie au niveau du réseau de distribution. Ensuite, en focalisant sur les services rendus par de telles architectures, nous proposons un marché intra-journalier au pas horaire pour l'échange local de l'énergie renouvelable entre maisons, associé à un mécanisme d'allocation dynamique des phases afin d'améliorer la qualité de fourniture. Finalement, nous proposons un mécanisme de contrôle en temps réel pour l'ajustement des transactions du marché vers des échanges finaux d'électricité qui respectent les restrictions posées par le gestionnaire du réseau électrique
Future electricity distribution grids will host an important and growing share of variable renewable energy sources and local storage resources. Moreover, they will face new load structures due for example to the growth of the electric vehicle market. These trends raise the need for new distribution grid architecture and operation paradigms to keep the grid stable and to ensure quality of supply. In addition, these new paradigms will enable the provision of advanced new services. In this thesis we propose a novel architecture capable of fostering collaboration among wholesale market actors, distribution system operators and end customers, to leverage flexible distributed energy resources while respecting distribution system constrains. The architecture is designed for providing innovative residential demand side management services, with a special focus on services enabled by self-consumption at the household and neighborhood level. Following these general objectives, the thesis provides three main contributions. First, based on internet of things and blockchain technology, we propose the building blocks for future distribution grid energy management architectures. Then, focusing on the services enabled by such architectures, we propose hour-ahead markets for the local exchange of renewable energy among households together with dynamic phase allocation mechanism to improve the quality of electricity supply. Finally, we propose a real time control mechanism for the adjustment of market decisions to satisfy distribution system operator constraints

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Nasr, Sarah. "Optimisation d’un réseau ferroviaire à l’aide de solutions smart-grids." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC026/document.

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Abstract:

L'amélioration de l'efficacité énergétique est devenue aujourd'hui une nécessité dans tous les domaines techniques. La réduction de la consommation, et donc du bilan carbone, est placée parmi les priorités mondiales tel que le paquet énergie-climat 2020 de l'Union Européenne.Les systèmes ferroviaires font partie des plus grands consommateurs d'énergie. Des solutions électriques sont développées pour réduire les pertes dans ces systèmes, optimiser la consommation et donc réduire la facture énergétique globale. Étant donné la diversité de ces systèmes, deux catégories principales sont considérées. La première regroupe les lignes urbaines caractérisées par une électrification en mode DC et un trafic relativement dense. Dans ce cas, l'énergie de freinage brûlée dans les rhéostats des trains constitue une perte considérable. La solution proposée consiste à récupérer cette énergie à l'aide d'un DC micro-grid installé dans une station passager. Elle permettra une interaction avec son environnement non-ferroviaire comme par exemple réutiliser cette énergie pour charger des bus électriques hybrides stationnant à proximité. Ce micro-grid contient un premier convertisseur DC/DC qui récupère l’excès d'énergie de freinage d'un train et l'injecte dans un DC busbar. Un deuxième convertisseur DC/DC va ensuite la stocker dans un système de stockage hybride pour que le bus électrique puisse se charger une fois branché au DC busbar. Le micro-grid est relié au réseau par un onduleur réversible AC/DC de faible puissance. L'ensemble est géré localement par un système gestion de puissance. Une évaluation énergétique montre que cette solution est intéressante lorsqu’un investissement, station de charge, est nécessaire pour charger les bus. En plus, dans le cas du DC micro-grid, aucun contrat avec le fournisseur d’électricité n’est nécessaire. La stabilité du système est aussi étudiée et une commande de stabilisation, le backstepping, est appliquée. Ce nouveau concept d’une future station intelligente permettra au système ferroviaire de communiquer avec son environnement qui est en pleine évolution.La deuxième catégorie est constituée par les lignes régionales et les lignes à grandes vitesses fonctionnant en mode AC. Contrairement au cas précédent, l’excès d’énergie de freinage est renvoyé à travers les sous-stations d’alimentation. Par conséquence, une deuxième solution propose la réduction de la consommation totale par l’optimisation du profile de vitesse de chaque train et la synchronisation de la grille horaire. Ceci est réalisé à l’aide d’un algorithme d’évolution différentielle. Chaque profile de vitesse est découpé en zones auxquelles sont attribuées des paramètres de conduite. L'optimisation de ces derniers permet de générer un nouveau profile de conduite optimal. Les résultats montrent la possibilité de faire des économies d’énergie tout en respectant la ponctualité des trains
Increasing energy efficiency is nowadays a requirement in all technical fields. The reduction of global consumption, thus carbon footprint, has become the world's priority, as for example, the climate and energy package of the European Union.Railways' share of energy consumption is one of the highest. Electrical solutions are developed in order to reduce these systems' losses, optimize their consumption and reduce global energy bill. Given their diversity, two main categories are considered in this study. The first one consists of urban lines that are characterized by a DC electrification and a relatively dense traffic. In this case, braking energy burned in trains' rheostats represents the main share of losses. The proposed solution is to recuperate this energy using a DC micro-grid implemented in a passengers' station. It allows an interaction with the non-railway electrical environment, for example, re-using this energy in charging electric hybrid buses parked nearby. The excess of braking energy is recuperated using a DC/DC converter and injected into a DC busbar. A second DC/DC converter will store it in a hybrid storage system. It will then serve to charge the buses connected to the DC busbar. The micro-grid is also connected to the grid using a low power AC/DC converter. A power management system ensures optimizing power flow between different components. An energy evaluation showed that this solution is a good Investment especially because no contract is needed with the energy provider. The system's stability is studied and a stabilizing command, the backstepping, is applied. This new smart station allows railways to communicate, energetically, with its evolving environment.The second category is suburban and high speed lines that are AC electrified. Contrarily to the previous case, braking energy is reinjected to the upper grid through substations. Therefore, a second solution is to reduce global energy consumption by optimizing trains' speed profiles and timetable's synchronization. It is done using a differential evolution algorithm. Each speed profile is divided into zones to which are associated driving parameters. The optimization of the latter allowed generating new optimal speed profiles and a less-consuming timetable. Simulation results showed that it is possible to make important energy savings while respecting train's punctuality

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Chariag, Dhia Elhak. "Elaboration d'un outil d'analyse du réseau électrique domestique dans la bande CPL." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00918136.

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Abstract:

Les connexions au réseau Ethernet deviennent de plus en plus nombreuse dans le domaine domestique. Dans ce travail, la transmission par le réseau électrique domestique est privilégiée. C'est le principe des courants porteurs en ligne (CPL). Ce concept permet d'obtenir des débits de transmission pouvant être supérieurs aux transmissions Wifi. Cependant les performances peuvent être dégradées par l'environnement électrique et électromagnétique de l'habitat domestique. Ce mémoire a pour objectif de modéliser l'environnement électrique domestique et le comportement des équipements qui y sont déployés. Les différents types de bruit présents dans l'environnement domestique ont été modélisés afin d'estimer leur influence sur la qualité de transmission CPL. Une modélisation des lignes électriques a été effectuée sous la forme de circuits électriques propices à l'intégration dans les outils de simulation numérique de type SPICE. La modélisation d'un câble à deux conducteurs a été étendue un à trois câble à conducteurs. La présence des appareils électriques a un impact important sur la communication CPL. Ce mémoire présente deux approches pour modéliser les effets induits. Les bruits impulsifs périodiques et apériodiques sont modélisés pour compléter l'outil d'analyse développé.

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Krakowski, Vincent. "Intégration du renouvelable et stratégie de déploiement du réseau électrique : réconciliation d'échelles spatio-temporelles dans des exercices prospectifs de long terme." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM025/document.

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Abstract:

Les systèmes électriques évoluent actuellement vers l'intégration d'une production moins carbonée, éventuellement plus locale. Afin d’explorer les évolutions possibles de ces systèmes sur le long terme, l’exercice prospectif s’appuyant sur des modèles est un outil précieux. Cependant, pour être pertinent, il doit réconcilier des phénomènes spatiaux et temporels à des échelles variées. Ainsi, le fonctionnement du système électrique repose sur un équilibre offre – demande à chaque instant. Afin de corriger les fluctuations de la production ou de la consommation qui surviennent nécessairement, les gestionnaires de réseau mettent en place un certain nombre de régulations dont les durées d’activation sont de l’ordre de quelques secondes à quelques heures. A des échelles de temps encore plus fines le système électrique présente une robustesse interne : le réseau électrique créé un couplage électromagnétique entre les machines synchrones qui leur permet de mutualiser leur inertie respective. Cette inertie, qui constitue une réserve d’énergie cinétique, est instantanément disponible pour faire face aux fluctuations. Pour que les scénarios de long terme proposés ne soient pas en contradiction avec les exigences de robustesse du système électrique, qui permettront son opération, il est nécessaire que l’évaluation de cette robustesse soit intégrée à la modélisation prospective. Dans ce travail, nous proposons un indicateur, calculable au sein des études de prospective, qui évalue la stabilité d’un système électrique, c’est- à-dire son aptitude à revenir au synchronisme suite à une perturbation. Cet indicateur repose sur une description agrégée du réseau de transport et traduit le couplage électromagnétique apporté par le réseau. Associé au modèle bottom-up de la famille MARKAL/TIMES décrivant le système électrique français, cet indicateur de synchronisme et un indicateur quantifiant la réserve cinétique disponible, nous permet d’évaluer les conséquences de la pénétration du renouvelable, notamment sur la robustesse du système électrique
Power systems are currently facing several issues in order to evolve and integrate less carbon-heavy, and potentially more local, production. Prospective model-based analysis is a precious tool for exploring the possible long-term developments of these systems and comparing their advantages and disadvantages. However, to ensure relevance, it is important to reconcile the spatial and temporal phenomena that occur at various scales. Power system management depends on constantly maintaining a complex supply- demand balance. Meeting this challenge requires anticipating demand variations and power plant availability, combined with regulation systems to resolve remaining discrepancies. These regulations are activated in from a few seconds up to several hours. On shorter timescales, power systems show inherent robustness: the power grid creates an electromagnetic coupling between synchronous machines allowing them to share their inertia. This inertia, which takes the form of kinetic energy, is instantaneously available to face natural demand or supply fluctuations. To ensure that proposed long-term scenarios are consistent with the robustness requirements of power systems, which enable their management, this robustness must be assessed using prospective modeling. In this work, we propose an indicator, calculable within prospective studies, which assesses power system stability, namely its ability to return to synchronism after a perturbation. This indicator is based on an aggregated description of the transportation power grid and describes the electromagnetic coupling brought by the power grid. When combined with a bottom-up model from the MARKAL/TIMES family describing the French power system, this synchronism indicator, along with another indicator quantifying the available kinetic reserve, enables us to assess the consequences of renewable penetration, especially in terms of power system robustness

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Moeini, Ali. "Application of battery energy storage in the Québec interconnection." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26903.

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Abstract:

Le Système Stockage de l'Énergie par Batterie ou Batterie de Stockage d’Énergie (BSE) offre de formidables atouts dans les domaines de la production, du transport, de la distribution et de la consommation d’énergie électrique. Cette technologie est notamment considérée par plusieurs opérateurs à travers le monde entier, comme un nouveau dispositif permettant d'injecter d’importantes quantités d’énergie renouvelable d’une part et d’autre part, en tant que composante essentielle aux grands réseaux électriques. De plus, d’énormes avantages peuvent être associés au déploiement de la technologie du BSE aussi bien dans les réseaux intelligents que pour la réduction de l’émission des gaz à effet de serre, la réduction des pertes marginales, l’alimentation de certains consommateurs en source d’énergie d’urgence, l’amélioration de la gestion de l’énergie, et l’accroissement de l’efficacité énergétique dans les réseaux. Cette présente thèse comprend trois étapes à savoir : l’Étape 1 - est relative à l’utilisation de la BSE en guise de réduction des pertes électriques ; l’Étape 2 - utilise la BSE comme élément de réserve tournante en vue de l’atténuation de la vulnérabilité du réseau ; et l’Étape 3 - introduit une nouvelle méthode d’amélioration des oscillations de fréquence par modulation de la puissance réactive, et l’utilisation de la BSE pour satisfaire la réserve primaire de fréquence. La première Étape, relative à l'utilisation de la BSE en vue de la réduction des pertes, est elle-même subdivisée en deux sous-étapes dont la première est consacrée à l’allocation optimale et le seconde, à l’utilisation optimale. Dans la première sous-étape, l’Algorithme génétique NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) a été programmé dans CASIR, le Super-Ordinateur de l’IREQ, en tant qu’algorithme évolutionniste multiobjectifs, permettant d’extraire un ensemble de solutions pour un dimensionnement optimal et un emplacement adéquat des multiple unités de BSE, tout en minimisant les pertes de puissance, et en considérant en même temps la capacité totale des puissances des unités de BSE installées comme des fonctions objectives. La première sous-étape donne une réponse satisfaisante à l’allocation et résout aussi la question de la programmation/scheduling dans l’interconnexion du Québec. Dans le but de réaliser l’objectif de la seconde sous-étape, un certain nombre de solutions ont été retenues et développées/implantées durant un intervalle de temps d’une année, tout en tenant compte des paramètres (heure, capacité, rendement/efficacité, facteur de puissance) associés aux cycles de charge et de décharge de la BSE, alors que la réduction des pertes marginales et l’efficacité énergétique constituent les principaux objectifs. Quant à la seconde Étape, un nouvel indice de vulnérabilité a été introduit, formalisé et étudié ; indice qui est bien adapté aux réseaux modernes équipés de BES. L’algorithme génétique NSGA-II est de nouveau exécuté (ré-exécuté) alors que la minimisation de l’indice de vulnérabilité proposé et l’efficacité énergétique représentent les principaux objectifs. Les résultats obtenus prouvent que l’utilisation de la BSE peut, dans certains cas, éviter des pannes majeures du réseau. La troisième Étape expose un nouveau concept d’ajout d’une inertie virtuelle aux réseaux électriques, par le procédé de modulation de la puissance réactive. Il a ensuite été présenté l’utilisation de la BSE en guise de réserve primaire de fréquence. Un modèle générique de BSE, associé à l’interconnexion du Québec, a enfin été proposé dans un environnement MATLAB. Les résultats de simulations confirment la possibilité de l’utilisation des puissances active et réactive du système de la BSE en vue de la régulation de fréquence.
The Battery Energy Storage (BES) offers significant potential benefits at generation, transmission, distribution, and consumption levels of power systems. More specifically, this technology is considered by various operators around the globe, as a component of incorporating high amounts of renewable energy and as a key tool for large-scale power networks. In addition, other highly valued benefits can be captured by deploying BES technologies in smart grid such as facilitating power management, reducing green house gas emissions, reducing marginal losses, providing emergency power source for some users, and increasing energy efficiency in networks. This thesis comprises three phases: phase 1) application of BES for loss reduction, phase 2) application of BES as spinning reserve for vulnerability mitigation, phase 3) introducing a new method for improving frequency oscillation using reactive power modulation and application of BES for primary frequency reserve. The phase 1, application of BES for loss reduction is divided itself in two steps: step one: optimal allocation and step two: optimal utilization. In step one, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) has been coded on Centre de CAlcul Scientifique de l'IREQ (CASIR), the supercomputer of IREQ, as multi-objective evolutionary algorithm that extracts a set of optimal solution for optimal sizing and siting of multiple BESs while minimization of power losses and the total installed capacity of the BES units are simultaneous objective functions. For the sake of step two, a number of solutions are chosen and developed over one year taking into account the hour/rate/efficiency/power factor of the charge and discharge modes while marginal loss reduction or energy efficiency improvement are set as main goals. Phase 1 provides a complete answer for BES allocation and scheduling problem on Québec interconnection. Concerning the phase 2, a new vulnerability index has been introduced, formulated and studied which is suitable for modern power systems that comprise BESs. The NSGA-II is re-executed while minimization of proposed vulnerability index and total installed capacity are main goals. The results reveal that application of BES may prevent major blackouts in some cases. The phase 3 presents a novel idea for adding virtual inertia to power systems using reactive power modulations. The phase 3 also presents a primary study on application of BESs for primary frequency reserve. Generic battery model is introduced to simple Quebec interconnection model in MATLAB. Simulation results confirm the applicability of both active and reactive powers of BES architecture for frequency regulation.

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Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux électriques (Energie)'

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