Optimisation technico-économique du mix de flexibilité d'un système électrique

Techno-economic optimisation of the mix of power system flexibility solutions

• Auteur / Autrice : Thomas Heggarty
• Direction : Georges Kariniotakis, Robin Girard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Soutenance le 07/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Procédés, Énergies Renouvelables et Systèmes Énergétiques. Sophia-Antipolis
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Keith Bell
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Kariniotakis, Robin Girard, Sara Lumbreras, Paul Deane, Damian Flynn, Goran Strbac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Keith Bell, Magnus Korpas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planification

Réseaux électriques (énergie)

Mots clés libres

Optimisation

Flexibilité

Equilibre offre demande

Etudes prospectives

Planification

Expansion de capacité

Métriques

Electricity balancing

Optimisation

Flexibility

Prospective studies

System planning

Capacity expansion

Metrics

Résumé

Dans le cadre de nos efforts pour atténuer le changement climatique, la production d'électricité à partir de combustibles fossiles est progressivement remplacée par des technologies bas carbone, principalement l'éolien et le solaire. Ce changement mène à une augmentation du besoin de flexibilité du système électrique, tout en retirant les leviers qui permettaient historiquement de la fournir. Une question clé est donc celle de la combinaison optimale de leviers de flexibilité capable d’assurer le bon fonctionnement d’un système à forte pénétration d’énergies renouvelables. Dans cette thèse, nous proposons de nouveaux indicateurs quantifiant différentes facettes de la flexibilité, améliorant notre compréhension et notre capacité à communiquer des recommandations à un public large. Nous nous concentrons ensuite sur l’amélioration de la prise en compte de la flexibilité dans la planification du système électrique, notamment à travers le couplage bidirectionnel de deux types d’outils, le modèle d’expansion de capacité OSeMOSYS et l’outil de simulation du dispatch Antares.

In our attempt to mitigate climate change, fossil fuel based power generation is gradually being replaced by low-carbon technologies, primarily wind and solar. This is simultaneously increasing the need for power system flexibility and removing our historically dominant way of providing it. A key question to be addressed is hence that of the optimal combination of flexibility solutions able to operate a power system with high penetrations of variable renewables. In this PhD, we propose new metrics quantifying different facets of flexibility, improving our understanding and ability to communicate policy recommendations to wider audiences. We then concentrate on the improvement of the representation of flexibility in power system planning, through the bi-directional soft-linking of two different model types, the capacity expansion model OSeMOSYS and the production cost model Antares.