Commande de ressources d’énergie distribuées pour la réponse primaire de micro-réseaux interactifs et connectés

Control of distributed energy resources for primary response of grid-interactive micro-grids

• Auteur / Autrice : Martin Legry
• Direction : Christophe Saudemont, Frédéric Colas, Jean-Yves Dieulot, Olivier Ducarme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 25/11/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• 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)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes optimaux

Réseaux électriques d'interconnexion

Commande non linéaire

Commande prédictive

Commande automatique

Micro-réseaux électriques

Mots clés libres

Point de couplage commun

Résumé

Ces travaux portent sur la commande d’un micro-réseau interactif pour fournir des services système à un réseau électrique faible, et plus particulièrement une réponse primaire en fréquence et en tension au point d’interconnection (PCC). Le premier objectif de cette thèse est de superviser un micro-réseau afin d’assurer un fonctionnement stable tout en respectant les objectifs économiques définis par un optimiseur externe.Dans un second temps, une nouvelle méthodologie en trois étapes a été mise au point. Premièrement, pour fournir les services auxiliaires au PCC, il est nécessaire d’estimer et de coordonner les flexibilités des différents équipements tels que les générateurs d’énergie distribués, les énergies renouvelables, les stockages, etc. Un algorithme d’optimisation est proposé pour l’agrégation de ces flexibilités afin de déterminer les flux de puissance active et réactive maximum que le micro-réseau peut fournir. La deuxième étape détermine le comportement possible du micro-réseau à son PCC. Enfin, deux nouveaux algorithmes de contrôle ont été développés pour assurer un comportement de type statisme au PCC.Une première solution, basée sur un superviseur centralisé et la commande prédictive, assure un ajustement en temps réel des points de consigne. La seconde est une solution distribuée qui détermine de nouvelles lois de contrôle locales primaires pour les différents actionneurs. L’efficacité des deux architectures de contrôle a été validée par simulation sur un modèle de micro-réseau de référence.

This work focuses on the control of a grid-interactive micro-grid to provide ancillary services to a weak power system, and more particularly a primary frequency and voltage response at the point of common coupling (PCC). The first objective of this thesis is to supervise a micro-grid in order to ensure stable operation while enforcing the economic objectives defined by an external optimizer.Then, a novel three-step methodology has been developed. First, to provide the ancillary services at the PCC, it is necessary to estimate and coordinate the flexibility of heterogeneous equipment such as distributed generators, renewables, storages, etc. An optimization algorithm is proposed for the aggregation of these flexibilities to deduce the maximum active and reactive power flows that the micro-grid can provide. The second step determines the possible behavior of the micro-grid at its PCC. Finally, two new control algorithms have been developed to ensure a droop-like behavior at the PCC. A first solution, based on a centralized Model Predictive Control based supervisor, ensures a real-time adjustment of the set-points. The second one is a distributed solution that determines new primary local control laws for DERs. The effectiveness of the two control architectures has been validated by simulation with a benchmark micro-grid model.