Méthodes pour la planification pluriannuelle des réseaux de distribution. Application à l'analyse technico-économique des solutions d'intégration des énergies renouvelables intermittentes

Methods for the multi-year planning of distribution networks. Application to the techno-economic analysis of the solutions for integrating intermittent renewable energy sources.

• Auteur / Autrice : Héloïse Dutrieux
• Direction : Bruno François, Gauthier Marc Aimé Delille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 03/11/2015
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) - Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Roboam
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hamid Ben Ahmed, Raphaël Caire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation mathématique

Planification

Réseaux électriques (énergie)

Analyse de réseau (planification)

Énergies renouvelables

Mots clés libres

Réseau de distribution

Energies renouvelables

Planifiction

Alternatives au renforcement

Distribution network

Renewable energy

Planning

Alternatives to reinforcement

Résumé

Le raccordement des énergies renouvelables (ENR) aux réseaux de distribution peuvent nécessiter des travaux de renforcement coûteux et long à mettre en œuvre. Différentes solutions alternatives peuvent dans certains cas limiter l'ampleur des travaux à réaliser et donc leur montant et/ou leur durée. L’utilisation de telles solutions nécessite au préalable de réviser les méthodes de planification du réseau pour qu’elles puissent analyser leurs impacts technico-économiques. Cette thèse a pour objet d’apporter un cadre adapté à l’étude des leviers d’intégration des ENR à l’aide de nouvelles méthodes pour la planification pluriannuelle des réseaux de distribution. Comparée à l’état de l’art, l’approche adoptée présente l’avantage d’estimer les performances de ces leviers à moyen/long terme en considérant : 1) le comportement du gestionnaire de réseau de distribution, modélisé sous la forme d’une stratégie de planification multi-variables, 2) les interactions entre les réseaux de moyenne et basse tension, et 3) les incertitudes sur l’arrivée des ENR. Ces trois axes d’amélioration ont pu être abordés grâce à des méthodes de maîtrise du temps de calcul appliquées à l’estimation pluriannuelle de l’état électrique du réseau. Le potentiel de l’approche proposée est illustré via l’analyse technico-économique de plusieurs stratégies de planification incluant des leviers traditionnels et/ou des leviers d’effacement de production. Les travaux se concluent sur une première contribution sur l’optimisation des stratégies de planification compte tenu des incertitudes sur l’arrivée des ENR

The integration of Renewable Energy Sources (RES) into the distribution networks may require network reinforcements that can be expensive and take time. Different alternative solutions can limit the amount of work to be carried out and thus reduce their cost and/or duration. The use of such solutions requires modifying the network planning methods so as to analyze their techno-economic impacts. This research aims to provide a suitable framework for the study of RES-integration solutions using novel methods for the multi-year planning of distribution networks. Compared to the state of the art, the proposed approach provides the advantage of assessing the performance of these solutions in the medium/long run by considering: 1) the behavior of the distribution system operator, which is modeled as a multi-variable planning strategy, 2) the interactions between medium- and low-voltage networks, and 3) the uncertainties on the arrival of new RES. These three points could have been addressed by applying methods of reducing computation time to the multi-year estimation of the electrical network state. The potential of the proposed approach is illustrated through the techno-economic analysis of several planning strategies including traditional solutions and/or generation curtailment. The research concludes with a first contribution to the planning strategy optimization by taking into account the uncertainties on the arrival of new RES.