Intégration des véhicules électriques dans le réseau électrique résidentiel : impact sur le déséquilibre et stratégies V2G innovantes

Electric vehicles interaction with the power grid : impact on the voltage and current unbalance and innovative V2G strategies

• Auteur / Autrice : Julian Alberto Fernandez Orjuela
• Direction : Seddik Bacha, Delphine Riu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 28/05/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Mireille Jacomino
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Seddik Bacha, Delphine Riu, Serge Pierfederici, Adrian Florescu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoit Robyns, Stéphane Caux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-réseaux électriques

Mots clés libres

Réseau électrique

Véhicule électrique

Qualité de tension

Déséquilibre

Optimisation

Microréseaux

Electrical network

Electrical car

Voltage quality

Unbalance

Microgrids

Optimization

Résumé

Ces travaux de recherche constituent une contribution à l'étude des interactions entre le réseau électrique et le véhicule électrique (VE) en mode de recharge (Vehicle-to-Grid V2G). La recharge des VEs engendrant des surconsommations variant entre deux et plusieurs dizaines de kilowatts, occasionne des perturbations sur la qualité de l'énergie du réseau auquel ils sont connectés ; la gestion de l'énergie délivrée au VE est donc une priorité pour les différents acteurs industriels qui ont établi les infrastructures de recharge. Dans cette thèse nous proposons d'étudier l'impact des nombreux VEs en mode de recharge sur le déséquilibre en courant et en tension du réseau de distribution basse tension ainsi que sur les stratégies de recharge à mettre en œuvre pour améliorer la qualité de l'énergie, et notamment minimiser les taux de déséquilibre. Nous commençons par définir le besoin de réduire le déséquilibre en courant et en tension dans le réseau résidentiel de basse tension. Ensuite, nous étudions l'impact du taux d'insertion des VEs sur ces déséquilibres en estimant la sensibilité des paramètres statistiques les décrivant. Enfin, nous proposons des stratégies de gestion de la recharge et de la décharge cherchant à minimiser les déséquilibres occasionnés tout en respectant les contraintes de confort, c'est-à-dire de la recharge du VE avant le départ et les limites structurelles du système.

The study of the Vehicle to Grid (V2G) interactions is the main contribution of this research work. To charge an electric vehicle (EV) battery the overloading in low voltage (LV) residential networks is expected to be between 2 kW and maximum 10kW. To avoid power quality deterioration a battery recharge management is a priority for the charging infrastructure business. Our work has been, first, to study the impact of a significant number of EVs in recharge mode on the voltage and current unbalances in a LV residential electric network scenario and second to develop charging strategies to minimize those unbalances.First, we defined why it is important for the LV residential network to minimize the unbalances both in current and in voltage. Then, we studied the impact of different market penetration rates of the EV on the unbalances by estimating the sensibility of the statistical parameters describing them. Finally we developed several charging/discharging strategies in order to minimize the current unbalance by using optimization algorithms in the continuous and discrete domains. Several constraints were formulated in order to preserve power limits and an enough state of charge for the mobility.