Contribution à l’optimisation d’un système de conversion éolien pour une unité de production isolée

Contribution to the optimisation of a wind energy system for an isolated power unit

• Auteur / Autrice : Miguel López
• Direction : Daniel Sadarnac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Génie électrique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évaluation énergétique

Commande linéaire

Conversion énergétique

Mots clés libres

Système de conversion éolien

Evaluation des pertes

Système de génération isolé

Convertisseur electronique

Résumé

La demande énergétique mondiale en constante augmentation, l’instabilité et l’incertitude du prix des énergies fossiles, la libéralisation du marché électrique et une conscience environnementale renforcée durant ces dernières années ont renouvelé l’intérêt du développement des énergies renouvelables. Parmi elles, l’énergie éolienne détient une situation privilégiée grâce à son progrès technologique et à ses coûts associés comparativement faibles. Dans ce contexte, l’apport envisagé avec ce travail de thèse est de collaborer à la conception optimale d’un système de production éolien isolé de petite taille, pour les sites où l’extension du réseau est difficile ou trop coûteuse. Un outil d’optimisation pour un système de génération éolien chargeur de batterie est proposé et validé. Le système de puissance est composé d’une quantité minimale d’éléments. De cette façon, la simplicité du système permet de réduire les efforts de maintenance et d’augmenter sa fiabilité à un coût minimal. Lorsqu’une production plus élevée est désirée, avec les mêmes moyens de production (turbine et générateur), une structure qui inclut un convertisseur électronique de puissance commandé par MLI est utile. Un tel système est étudié et vérifié par simulation numérique. Ce système ainsi modifié permet un transfert de puissance optimal, ce qui augmente la production d’énergie et peut ainsi réduire son coût. Une méthode d’estimation des pertes dans les convertisseurs statiques est aussi proposée et validée. Elle est utilisée pour calculer de façon plus précise l’énergie non fournie d’un système de génération hybride renouvelable installé en site isolé.

The world’s ever growing energetic consumption, the instability and uncertainty of the price of fossil fuels, electrical market liberalisation and a strong environmental consciousness have renewed the interest in developing renewable energies. Among these, wind energy holds an advantaged position due to its high level of technological development and its comparatively low associated cost. In this context, the aim of this PhD work is to study the optimal design of a small wind energy system for locations where network extension is difficult or too expensive to implement. An optimisation tool for a wind energy battery charger is proposed and validated. The power system is composed of a minimal set of elements. Therefore, the system’s simplicity allows reduction of its maintenance and increases its reliability at minimal cost. When a higher energy output is desired with the same production means (wind turbine and electrical generator), the inclusion of a switched-mode electronic power converter is useful. Such a system is studied and verified by computer simulation. This generation system allows an optimal power transfer, increasing energy production and therefore reducing costs. An electronic power converter loss estimation method is also proposed and validated. This method is used to calculate more accurately the energy-not-supplied of a hybrid renewable energy system which is located in an isolated place.