Contribution au pilotage de la charge pour accroître la flexibilité du système électrique.

The contribution of load control in increasing electric system flexibility

• Auteur / Autrice : Nathalie Saker
• Direction : Jean-Claude Vannier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energie (SPI)
• Date : Soutenance le 30/01/2013
• Etablissement(s) : Supélec
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Supélec Sciences des Systèmes - EA4454 / E3S
• Jury : Président / Présidente : Demba Diallo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Brochet, Marc Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tuan Tran-Quoc, Bruno François

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électricité -- Production

Électricité -- Consommation

Mots clés libres

CLPU(Cold Load Pick - up)

DR (Demand Response)

Electric Space Heating Load

Electric Water Heaters

Effet de surconsommation

Réponse à la demande

Chauffage électrique

Chauffe - eau

Résumé

Les défis environnementaux et l’augmentation de la population viennent en preuve de l’importance de réfléchir à d’autres moyens de production tout en maintenant la sécurité et la fiabilité du système électrique. La sûreté du système électrique exige à tout moment que la production soit égale à la demande des consommateurs, pour ça, différentes solutions sont déjà mises en place, ces solutions consistent à mettre en marche des moyens de pointes couteux et polluants pendant les périodes de pointes, mais comme les moyens de production son insuffisants et vue la difficulté d’exploitation de nouveaux moyens de production, une nouvelle réflexion sur la gestion de la demande est apparue; celle-ci se base sur la possibilité à gérer la demande du consommateur final au lieu de la satisfaire.L’objectif de la thèse est d’étudier la possibilité à rendre des services au système électrique en appliquant des actions de contrôle dites de DR (Demand Response), sur différents types de charges électriques. Ces actions de DR représentent des interruptions partielles appliquées sur les charges électriques de type thermique. Notre choix s’est basé sur ces types de charges parce que celles-ci emmagasinent de la chaleur respectivement dans l’air et dans l’eau; qui peut être restituée pendant la période de contrôle ou d’interruption. Néanmoins, il existe un effet négatif qui suit le contrôle de ces charges car l’énergie effacée de ces charges est reportée à l’instant de reconnexion de celles-ci; ce report prend la forme d’un pic de consommation nommé CLPU (Cold Load Pick-Up) et qui apparait au moment de la reconnexion. Le CLPU représente un problème qui doit être géré, et sa magnitude dépend des types d’actions de contrôle qu’on veut implanter et aussi des conditions du système électrique (contingence, défaillance d’une unité de production ou besoin de réserve de puissance). Pendant la thèse, le CLPU est contrôlé et optimisé ainsi que la puissance effacée. Un cas d’étude est présenté sur la contribution des actions de gestion de la demande à l‘ajustement entre la demande et la production et l’effet généré sur le réglage secondaire de fréquence.

Environmental challenges and the increasing in electric demand show the importance of considering other form of production while maintaining the safety and reliability of the electrical system. The electrical power systems stability lays on a fundamental constraint: supply and demand must be equal at each instant, so, different solutions are already in place, these solutions include controlling generators’ production during peak periods. But, power units (mainly nuclear, thermal, hydro) capacities are not always sufficient and flexible to follow the demand variations during these periods; an alternative solution to this insufficiency is to make the demand following the electrical power generation by providing bulks of electrical power to the power system by curtailing consumer’s electric load consumption. Such a solution that represents a new organization in the power system industry can be done by Demand Side Management (DSM) actions. The aim of the thesis is to study the possibility to offer services to the electrical system by applying control actions called DR (Demand Response) on different types of electric loads. These DR actions represent partial interruptions of electrical loads’ consumption and especially thermal loads’ consumption.Our choice was based on the thermal electric loads because they store heat respectively in air and water, which can be restored during the control period or interruption. However, there is a negative effect that follows the control of these type of loads because the reduced energy during curtailment period is deferred at the time of reconnection, this deferred power takes the form of a power peak named CLPU (Cold Load Pick-Up), which appears at the time of reconnection. The CLPU is a problem that must be managed, and its magnitude depends on the type of control actions and on the electric system conditions (ie: contingency or failure of a generating unit). In the thesis, the CLPU is controlled and optimized as well as the load reduction during curtailment period. The contribution of control actions in balancing mechanisms and the effect produced on the secondary control of frequency are analyzed.