Optimisation du couplage de centrales photovoltaïques aux réseaux publics instables : application au réseau national du Burkina Faso

Coupling large photovoltaic power plants to unstable public grids : case study of Burkina Faso power system

• Auteur / Autrice : Ahmed Ousmane Bagre
• Direction : Brayima Dakyo, Yao Kétowoglo Azoumah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Gene electrique
• Date : Soutenance le 30/10/2014
• Etablissement(s) : Le Havre
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (Le Havre, Seine-Maritime ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Humberto Henao-Fernandez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mamadou Baïlo Camara, Yézouma Coulibaly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kodjo Agbossou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Simulation par ordinateur

Commande automatique

Réseaux électriques (énergie)

Systèmes photovoltaïques

Mots clés libres

Cluster PV

Commande/contrôle

Etude d'impact

Modularité

Distribution spatiale

Photovoltaic power plants

Résumé

Les travaux effectués dans cette thèse portent sur les problématiques de couplage de centrales photovoltaïques sur les réseaux de distribution haute tension africains. Ces réseaux sont pour la plupart caractérisés par leur instabilité, leur faible maillage et leur faible puissance installée. Une première partie traite des caractéristiques des centrales photovoltaïques connectées au réseau Haute Tension et leurs interactions avec ce dernier. Une deuxième partie de la thèse est consacrée à la modélisation des systèmes électriques (réseaux électriques, systèmes photovoltaïques etc.). Une approche de modélisation du générateur photovoltaïque pour des centrales de grande puissance a été proposée. Un cluster PV de 500 kWc a été proposé et simulé et ses performances évaluées. Les dispositifs de commande utilisés dans le cluster proposé prennent en compte les contraintes techniques nécessaires au transfert optimal de puissance et de la qualité de la tension entre le générateur PV et le réseau électrique. En application, une centrale PV de 20 MWc a été modélisée et simulée. L’impact de sa connexion sur le réseau national du Burkina a été évalué sur le plan de la stabilité en tension tant en fonctionnement normal qu’en situation de dysfonctionnement. L’approche de la stratégie de raccordement des centrales PV et l’impact de la modularité de ces dernières ont été aussi analysés.

The research work performed in this thesis focuses on the problems of coupling photovoltaic power plants to the African high-voltage distribution environments. African power systems are mostly characterized by a high degree of instability, low meshed and low power installed networks. The first part of this work deals with photovoltaic power plants connected to the high-voltage grid, its general behaviors and its interactions with the grid. The second part is devoted to the modeling of electrical power systems included photovoltaic systems. A modeling approach of a photovoltaic generator for large power plant was proposed. A photovoltaic cluster of 500 kWp system is proposed and simulated, and its performance evaluated. The design of the control systems used in the proposed cluster has taken into account the technical requirements needed for optimal power transfer and good quality of the voltage at the point of common coupling. Furthermore, a 20 MWp power plant connected to the national grid of Burkina Faso has been modeled and simulated, and their interactions have been evaluated in terms of voltage steady-state stability both in normal operation and in the dysfunction state. The approach to the strategy in terms of connecting PV power plants, and the impact of using modular photovoltaic power plants has also been analyzed.