Commande robuste adaptative aux conditions temps réel d'un micro-réseau

par Iréna Horvatic

Projet de thèse en Genie electrique

Sous la direction de Delphine Riu.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de génie électrique (Grenoble) (laboratoire) et de Systèmes et Réseaux électriques (equipe de recherche) depuis le 01-02-2018 .


  • Résumé

    Les micro-réseaux jouent un rôle de plus en plus important au niveau international dans les stratégies d'accès à l'énergie électrique. Au départ simples réseaux de distribution permettant de transférer l'énergie à partir des sources de production (renouvelables, thermiques…), ils ont évolué aujourd'hui en réseaux intelligents (ou « Smart Grid ») où la gestion du système prend en compte aussi bien des paramètres techniques qu'économiques pour optimiser et fiabiliser ses performances. Il existe aujourd'hui des outils avancés permettant de développer des algorithmes de conception et de gestion de ces réseaux en prenant en compte les contraintes techniques liées à la nature des sources et des consommateurs présents sur le réseau, les contraintes économiques (variation du prix du combustible par ex.) et les contraintes météorologiques voire climatiques. Cependant, du fait de la différence de constantes de temps entre la gestion « rapide » de la génération de puissance (contrôle des convertisseurs, démarrage/arrêt du générateur diesel) et la gestion plus lente de la production d'énergie de manière globale (prédiction de la consommation, variation du prix du diesel, prise en compte de la météo…), il est difficile de prévoir à partir des outils de dimensionnement actuels le comportement des micro-réseaux dans des conditions réelles. L'intérêt de la thèse est ainsi de créer un outil de dimensionnement d'EMS (Energy Management System) d'un réseaux comprenant les batteries de stockages d'énergie, qui permet de s'affranchir des problèmes cités plus haut. La thèse s'articulera dans des actions de recherche du Groupe Total, branche GRP (« Gas, Renewables & Power »), pour l'analyse technico-économique de projets ENR (énergies renouvelables) et leur mise en œuvre opérationnelle. De plus, elle se positionne également dans la poursuite des travaux de recherche du G2ELAB à Grenoble, et notamment de l'équipe SYstèmes et Réseaux ELectriques (SYREL), dans le domaine du dimensionnement, de la gestion énergétique et du pilotage temps réel de systèmes d'énergie électrique aussi diversifiés que les réseaux électriques de transport, de distribution ou les micro-réseaux. Elle comprendra d'abord le dimensionnement et la modélisation d'un EMS avec principalement les logiciels Matlab, Simulink et HOMER, qui sont des outils de dimensionnement de référence dans les énergies renouvelables. Cette modélisation sera validée à partir de données réelles provenant des projets réalisés par les sociétés Saft et Total dans le domaine des ENR. Suivra ensuite la mise en place d'un banc de test afin de valider et optimiser en temps réel les algorithmes développés. Et pour finir, la création d'un process alliant modélisation, intégration des protocoles de communication et génération automatique de code afin d'aboutir à un algorithme EMS optimisé, spécifique à chaque projet, dès sa phase de dimensionnement, sans compromis sur la rapidité de réponse du système. La thèse permettra donc de créer un process intégré apportant des solutions de gestion énergétique optimales pour chaque projet ENR.

  • Titre traduit

    Robust control adaptive to the real-time conditions of a microgrid


  • Résumé

    Microgrids play an increasingly important role at the international level in strategies for access to electric energy. Initially simple distribution networks for transferring energy from the sources of production (renewable, thermal ...), they have evolved today into “Smart Grids” where the system control takes into account many technical and economic parameters to optimize and make more reliable their performance. Advanced tools are now available for developing algorithms to design and manage these networks, taking into account technical constraints related to the nature of the sources and consumers present on the network, the economic constraints (e.g., variation in the price of the fuel) and the weather and climate constraints. However, because of the difference in time constants between "fast" control of the power generation (running converters, start/stop of the diesel generator) and slower global management of energy production (predicting the consumption, the fuel price change, taking into account the weather ...), the behavior of Microgrids under real conditions is difficult to predict using existing sizing tools. The interest of this thesis is to create a sizing tool for an Energy Management System (EMS) of a network that includes the energy storage batteries, which makes it possible to overcome the problems mentioned above. The thesis will be integrated in research actions of the Gas, Renewables & Power (GRP) branch of the TOTAL Company, for the technical-economic analysis of renewable energy (REN) projects and their operational implementation. Moreover, it will take part in the continuation of the research work of the Systems and Electrical Network (SYREL) team of the G2ELAB in Grenoble, in the field of sizing, energy management and real-time control of various electrical energy systems, including transmission and distribution grids and Microgrids. The thesis will start by sizing and modeling of an EMS using mainly Matlab, Simulink and HOMER software, which are the reference sizing tools in renewable energies. This modeling will be validated against the real data coming from the projects realized by the Companies Saft and TOTAL in the field of RENs. This will be followed by setting up a test bench to validate and optimize in real time the developed algorithms. The final goal will be the creation of a seamless process combining modeling, integration of communication protocols and automatic code generation to achieve an optimized EMS algorithm, specific to each project. The objective is to integrate constraints of implementation and communication already at the sizing phase. Therefore, the thesis will create an integrated process providing optimal energy management solutions for each REN project.