Simulation temps réel, analyse et optimisation du fonctionnement d'une centrale à taux d'énergie renouvelable élevé pour les réseaux électriques insulaires

par Quentin Tabart

Projet de thèse en Genie electrique

Sous la direction de Ionel Vechiu et de Seddik Bacha.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS) , en partenariat avec Laboratoire de Génie Electrique (laboratoire) et de Systèmes et Réseaux électriques (equipe de recherche) depuis le 03-09-2014 .


  • Résumé

    Le sujet de thèse est partie intégrante du projet INSUL'GRID dont l'objectif est de développer un nouveau type de centrale hybride «intelligente», capable de combiner en temps réel les ressources énergétiques produites par différentes énergies renouvelables intermittentes ainsi que plusieurs moyens de stockage. Ainsi, l'opérateur sera positionné comme un fournisseur d'électricité ENR responsable qui s'engage tant sur la qualité que sur la quantité de l'électricité qu'il injecte dans le réseau. Le projet vise à développer jusqu'à l'industrialisation et à tester en conditions réelles les outils et systèmes nécessaires au dimensionnement et au pilotage d'une centrale hybride en capacité de fournir une énergie électrique : -Générée à plus de 80 % par des sources de production d'ENR, -Compatible avec l'usage et les caractéristiques du réseau, en toute situation, -D'un niveau de stabilité et de fiabilité conforme aux attentes du gestionnaire de réseau local, -À un coût de production similaire, voire inférieur aux systèmes « conventionnels ». La thèse portera sur l'intégration des tous les modèles développés par les différents partenaires (production d'ENR, stockage intégrant le vieillissement, prévisions météorologiques, conversion électrique), les contraintes quantitatives et qualitatives et les aspects coûts afin d'analyser et d'optimiser le fonctionnement de la centrale hybride à travers des simulations temps réel. Pour dépasser le seuil de pénétration actuel d'énergie renouvelable sur un réseau insulaire il faut que la stabilité du réseau soit assurée de manière intrinsèque. Ainsi, des solutions pour la gestion du stockage et des algorithmes de commande pour les interfaces d'électronique de puissance de la centrale hybride seront développés pendant la thèse afin de proposer des Services Systèmes au gestionnaire de réseau local et faciliter la stabilité des réseaux insulaires. La mise en œuvre de simulations doivent permettre de vérifier que la centrale hybride réalisée est capable d'atteindre la qualité et la quantité d'énergie souhaitée et de répondre aux scénarii de prévisions, de production et de consommation envisagés. Une plateforme micro-réseau existante au laboratoire ESTIA conçue de façon à pouvoir répondre à une multitude de questionnements concernant les systèmes multi sources nous permettra de valider expérimentalement les solutions retenues.

  • Titre traduit

    Real-time simulation, analysis and optimization of a power plant operation with a high penetration of renewable energy for island grids


  • Résumé

    The thesis subject is part of INSUL'GRID project whose objective is to develop a new type of hybrid "smart" power plant, able to combine real-time energy resources produced by different intermittent renewable energy systems and several storage technologies. Thus, the operator will be positioned as a responsible supplier of renewable electricity in charge with both the quality and the quantity of electricity injected into the network. The project aims to develop up to industrialization and tests in real conditions the tools and systems needed to design and drive a hybrid power plant able to supply electrical energy: -Generated over 80 % by renewable energy sources, -Compatible with the use and characteristics of the electrical grid, in any situation, -A level of stability and reliability according to the standards, -At a production cost similar or less than the "conventional" systems. The subject of the thesis will be the integration of all the models (renewable energy generation, model of the storage system including the aging, meteorological predictions, electrical conversion) developed by the different project partners, the quantitative and qualitative constraints and the economic aspects in order to analyse and optimise the operation of the hybrid power plant through real time simulations. In order to exceed the limit on the penetration level of the renewable energy sources in an island grid, the stability of the grid must be intrinsically ensured. Therefore, solutions for the management of the storage system and algorithms for the control of the different power electronics converters of the hybrid power plant will be developed during the thesis with the objective of proposing Ancillary Services to the local electric grid manager and of facilitating the stability of island grids. The implementation of the simulations must allow verifying that the designed hybrid power plant is capable of obtaining the desired quality and quantity of energy and of responding to the considered prevision, production and consummation scenarios. An existing laboratory level microgrid platform, which is designed to respond to several questions concerning the multi-source systems, will allow experimentally validating the defined solutions