Production locale, Mobilité électrique et Marchés locaux d'énergie

par Diego Kiedanski

Projet de thèse en Informatique, données, IA

Sous la direction de Daniel Kofman.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris , en partenariat avec LTCI - Laboratoire de Traitement et Communication de l'Information (laboratoire) , RMS : Réseaux, Mobilité et Services (equipe de recherche) et de Télécom Paris (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-01-2019 .


  • Résumé

    Contexte et présentation générale Les travaux menés les dernières années à Telecom-ParisTech, dans le cadre d'un projet de collaboration avec EdF, ont mené à la conception et l'évaluation d'une architecture permettant la mise en place de marchés locaux d'énergie solaire. La granularité des acteurs est celle d'une résidence (maison, appartement - prosumers), mais l'architecture intègre également les opérateurs de réseaux de distribution et, potentiellement, autres acteurs tels que les agrégateurs. Au niveau résidentiel, outre les panneaux solaires, l'architecture et l'évaluation prennent en compte le déploiement optionnel de batteries. Les transactions de marché se font sur une solution blockchain et l'optimisation se fait de manière distribuée. Les diverses contraintes liées à l'architecture d'un réseau de distribution sont prises en compte, de sorte que le déploiement de la solution proposée ne requiert pas d'un fort investissement. Les gains obtenus sont très significatifs, tout en maintenant le niveau de service et de qualité de l'électricité attendus. Ces travaux ont en particulier reçu le prix du meilleur article à la conférence IEEE SmartGridCom 2017. L'architecture est innovante ; elle permet de multiples extensions. De même, le type de marchés analysés peut être plus large et l'évaluation de performances peut être affinée afin de mieux prendre en compte les propriétés et contraintes des réseaux de distribution ainsi que la structure de l'offre et de la demande d'énergie. Nous proposons une extension de l'architecture et des fonctionnalités sur deux axes : - la prise en compte du caractère aléatoire de la production et de la demande d'énergie ainsi que de la « mobilité électrique ». - L'intégration de services basés sur des capteurs embarqués dans les véhicules connectés, avec « commercialisation » des données (data marketplace). Le sujet de thèse comporte, à titre d'exemple, les items suivants :. Point 1 : Evolution de l'architecture - Intégration des véhicules électriques non seulement comme demande flexible mais également comme source d'énergie pouvant jouer dans les marchés proposés. - Prise en compte dans l'architecture de technologies pouvant être massivement déployées dans le futur (routes permettant la charge des véhicules en mouvement, capacités de stockage avancées à toutes les échelles…) - Intégration dans l'architecture de capteurs embarqués dans les véhicules connectés afin d'accroître les données disponibles permettant d'améliorer les performances globales du système proposé. Point 2 : Evolution des paradigmes de marchés - Améliorer les politiques de récompenses (« pricing incentives ») proposées dans la thèse, permettant une meilleure utilisation des ressources et de l'infrastructure. - En relation au point 1, on peut imaginer qu'un sous-ensemble des batteries déployées dans des véhicules soit contrôlé comme une grande batterie distribuée. Cela mène à d'autres logiques de marché. - En complément des marchés locaux d'énergie et sur la base de l'ensemble des données et systèmes intégrés, définir des services de marché de données énergétiques et associées monétisables. Point 3 : Evolution de la modélisation et de l'évaluation de performances - Introduire des modèles stochastiques, permettant une meilleure modélisation de la production et de la demande. Cela pourrait se faire à travers de modèles de jeux stochastiques. Point 4 : Cyber-sécurité et respect de la confidentialité (RGPD) - Interactions avec les travaux menés dans Seido-Lab sur les aspects cyber-sécurité afin de soulever les défis inhérents à l'architecture proposée et d'intégrer des solutions conçus ou recommandées dans le cadre du Labo Commun. - Prise en compte des défis et contraintes liés à la protection des données personnelles, notamment du RGPD et de ses évolutions possibles, voir recommandées par l'étude. Ce point 4 doit être traité dans une approche « by design ». Le travail comportera des phases de conception, d'évaluation de performances et d'optimisation.

  • Titre traduit

    Local generation, Electric mobility and Local energy markets


  • Résumé

    Background and general presentation The work done in recent years at Telecom-ParisTech, as part of a collaborative project with EdF, led to the design and evaluation of an architecture allowing the establishment of local solar energy markets. The granularity of the actors is that of a residence (house, apartment - prosumers), but the architecture also integrates the distribution networks operators and, potentially, other actors such as aggregators. At the residential level, in addition to solar panels, the architecture takes into account the optional deployment of batteries. Market transactions are done over a blockchain solution and the optimization is done in a distributed way. The various constraints related to the architecture of a distribution network and to the required quality of electricity are taken into account, so that the deployment of the proposed solution does not require a large investment. The gains obtained are very significant, while maintaining the expected level of service and quality of electricity. In particular, this work received the Best Paper Award at the IEEE SmartGridCom 2017 Conference. The architecture is innovative; it allows multiple extensions. Similarly, the type of markets analyzed can be broader and the performance evaluation can be refined to better take into account the properties and constraints of the distribution networks and the structure of energy supply and demand. . We propose an extension of the architecture and functionalities on two axes: - taking into account the random nature of energy production and demand as well as 'electric mobility'. - The integration of services based on captured data on the system as well as the design of a related data marketplace. The thesis subject includes, as an example, the following items:. Point 1: Evolution of the architecture - Integration of electric vehicles not only as a flexible demand but also as a source of energy that can play in the proposed markets. - Consideration in the architecture of technologies that can be massively deployed in the future (roads allowing the loading of moving vehicles, advanced storage capacities at all scales ...) - Embedded sensor architecture integration in connected vehicles to increase available data to improve the overall performance of the proposed system. Point 2: Evolution of market paradigms - Improve the pricing incentives proposed in the thesis, allowing a better use of resources and infrastructure. - In relation to point 1, one can imagine that a subset of batteries deployed in vehicles is controlled as a large distributed battery. This leads to other market logic. - In addition to local energy markets and on the basis of all integrated data and systems, define energetic and associated monetizable energy market services. Item 3: Evolution of modeling and performance evaluation - Introduce stochastic models, allowing better modeling of production and demand. This could be done through stochastic game models. Item 4: Cyber ​​Security and Privacy (RGPD) - Interactions with the work done in Seido-Lab on the cyber-security aspects in order to raise the challenges inherent in the proposed architecture and to integrate solutions conceived or recommended within the framework of the Common Lab. - Taking into account the challenges and constraints related to the protection of personal data, including the RGPD and its possible evolutions, see recommended by the study. This point 4 must be addressed in a 'by design' approach. The work will include phases of design, performance evaluation and optimization, as well as experimentation on the Renardières Smart Neighborhood Sandbox