Développement des modèles pour l'intégration des énergies renouvelables et des composants de stockage d'énergie dans les applications Smart Grid

Development of models for inegrating renewables and energy storage components in smart grid applications

• Auteur / Autrice : Mahmoud Barakat
• Direction : Hamid Gualous, Daniel Hissel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie électrique
• Date : Soutenance le 26/06/2018
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg (1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Chamagne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hamid Gualous, Daniel Hissel, Didier Chamagne, Mohamed Machmoum, Ahmed Rachid, Boubekeur Tala-Ighil, Jean-Paul Gaubert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Machmoum, Ahmed Rachid

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gestion

Énergie

Électrolyseurs

Mots clés libres

Smart Grid, Système Centralisé de Gestion d'Energie

Électrolyseur à Membrane d'Echange de Proton (échelle méga watts)

Système Actif Hybride de Génération de Puissance

Système Multi-Agents de Gestion d’énergie basé sur la plateforme JADE

Smart Grid

Centralized Energy Managment Systems

MW scale Proton Exchange Membrane Electrolyze

Hybrid Active Power Generation System

JADE based Multi-Agent Energy Management System

Résumé

Cette thèse présente un modèle unique du MASG (Modèle d’Architecture du Smart Grid) en considérant l 'état de l’art des différentes directives de recherche du smart grid. Le système hybride de génération d'énergie active marine-hydrogène a été modélisé pour représenter la couche de composants du MASG. Le système intègre l'électrolyseur à membrane d’échange de proton (à l’échelle de méga watt) et les systèmes de piles à combustible en tant que composants principaux du bilan énergétique. La batterie LiFePO4 est utilisée pour couvrir la dynamique rapide de l'énergie électrique. En outre, la thèse analyse le système de gestion de l'énergie centralisé et décentralisé. Le système multi-agents représente le paradigme du système décentralisé. La plate-forme JADE est utilisée pour développer le système multi-agents, en raison de son domaine d'application général, de ses logiciels à licence libre, de son interface avec MATLAB et de sa calculabilité avec les standards de la Fondation des Agents Physiques Intelligentes. Le système de gestion d'énergie basé sur JADE équilibre l'énergie entre la génération (système de conversion d'énergie marine-courant) et la demande (profil de charge résidentielle) pendant les modes de fonctionnement autonome et connecté au réseau. Le modèle proposé du MASG peut être considéré comme une étude de cas pilote qui permet l'analyse détaillée et les applications des différentes directions de recherche du smart grid.

This thesis presents a unique model of the SGAM (Smart Grid Architecture Model) with considering the state of the art of the different research directions of the smart grid and. The hybrid marine-hydrogen active power generation system has been modeled to represent the component layer of the SGAM. The system integrates the MW scale PEM electrolyzer and fuel cell systems as the main energy balance components. The LiFePO4 battery is used to cover the fast dynamics of the electrical energy. Moreover, the thesis analyzes the centralized and the decentralized energy management system. The MAS (Multi-Agent Systems) represents the paradigm of the decentralized system. The JADE platform is used to develop the MAS due to its general domain of application, open source and free license software, interface with MATLAB and the computability with the FIPA (Foundation of Intelligent Physical Agent) standards. The JADE based energy management system balances the energy between the generation (marine-current energy conversion system) and the demand side (residential load profile) during the stand-alone and the grid-connected modes of operation. The proposed model of the SGAM can be considered as a pilot case study that enables the detailed analysis and the applications of the different smart grid research directions.