Control and management strategies for a microgrid
Stratégies de contrôle et de gestion d'un microgrid
Résumé
Today and in the future, the increase of fuel price, deregulation and environment constraints give more opportunities for the usage of the renewable energy sources (RES) in power systems. A microgrid concept is needed in order to integrate the renewable sources in the electrical grid. It comprises low voltage (LV) system with distributed energy resources (DERs) together with storage devices and flexible loads. The integration of RES into a microgrid can cause challenges and impacts on microgrid operation. Thus, in this thesis, an optimal sizing and security, reliability and economic efficiency operation strategies of a microgrid including photovoltaic productions (PV), battery energy storage systems (BESS) and/or diesels is proposed. Firstly, the iterative optimization technique is used to find the optimal sizing of a microgrid. Secondly, the voltage and frequency control strategies for an island microgrid by using droop control methods are studied. Furthermore, we propose intelligent voltage and frequency control strategies by using fuzzy logic. By this way, the frequency is expressed not only as the function of active power but also the state of charge of BESS and the operation states of microgrid. And finally, a method to optimize the energy management in operation of a microgrid is proposed in this thesis. Dynamic programming is used to find the minimum the cost of fuel considering the emissions by scheduling of distributed energy resources (DERs) in an island microgrid as well as to minimize the cash flows and the exchanged power with the main grid in a grid-connected mode. The simulation results obtained show the accuracy and efficiency of the proposed solutions.
Aujourd'hui et à l'avenir, l'augmentation des prix du carburant, la déréglementation et les contraintes de l'environnement donnent plus de possibilités pour l'utilisation des sources d'énergie renouvelables (SER) dans les réseaux électriques. Un concept de microgrid est nécessaire afin d'intégrer les sources d'énergie renouvelables dans le réseau électrique. Ce microgrid comprend un réseau de basse tension (BT) avec les ressources d'énergie distribuées (DER) ainsi que les moyens de stockage et des charges flexibles. L'intégration des énergies renouvelables dans un microgrid peut causer des enjeux et des impacts sur le fonctionnement du microgrid. C'est pourquoi dans cette thèse, un dimensionnement optimal et les stratégies de fonctionnement en sécurité, fiabilité et efficacité d'un microgrid comportant des productions photovoltaïques (PV), des systèmes de stockage d'énergie de la batterie (BESS) et / ou les diesels sont proposés. Tout d'abord, la technique d'optimisation itérative est utilisée pour trouver le dimensionnement optimal d'un microgrid. Deuxièmement, les stratégies de contrôle de tension et de fréquence pour un microgrid en mode îloté en utilisant les statismes sont étudiées. De plus, nous proposons les stratégies intelligentes de contrôle de tension et de la fréquence à l'aide de la logique floue. De cette manière, la fréquence est exprimée non seulement en fonction de la puissance active, mais aussi de l'état de charge de BESS et des régimes de fonctionnement de microgrid. Et enfin, une méthode pour optimiser la gestion de l'énergie dans l'exploitation d'un microgrid est proposée dans cette thèse. La programmation dynamique est utilisée pour trouver le minimum du coût du carburant compte tenu des émissions par la planification des ressources énergétiques distribuées (de DER) dans un microgrid en mode îloté ainsi que pour minimiser le coût d'énergie et les puissances d'échange avec le réseau en mode connecté. Les résultats de simulation obtenus montrent la précision et l'efficacité des solutions proposées.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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