Optimisation du potentiel de flexibilité de demande énergétique dans le secteur industriel

Optimisation of flexibility potential of industrial electricity demand

• Auteur / Autrice : Sylvain Ledur
• Direction : Georges Kariniotakis
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Inscription en doctorat le 01/04/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Energétique et Procédés
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : PERSEE - Centre Procédés, Energies Renouvelables, Systèmes Energétiques
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

Mots clés libres

Optimisation

Flexibilité industrielle

Marchés de l'énergie

Optimization

Demand Side Flexibility

Energy markets

Résumé

Le réchauffement climatique et l'épuisement des ressources poussent nos sociétés vers une transition énergétique qui passe notamment par une intégration accrue des énergies renouvelables dans le mix énergétique. La variabilité de la production renouvelable introduit des défis aux systèmes électriques. Un des leviers pour faire face à ces défis est de développer la flexibilité de la consommation électrique, résidentielle ou industrielle. La flexibilité des sites industriels représente aujourd'hui un des principaux gisements de flexibilité mis à disposition sur le marché. On observe cependant une lacune d'outils d'aide à la décision pour assister les acteurs industriels à qualifier et quantifier leur gisement de flexibilité, à optimiser les investissements nécessaires et finalement à valoriser la flexibilité qui en résulte. Le premier objectif de cette thèse est de développer une méthodologie pour quantifier le gisement de flexibilité technique d'un consommateur industriel. En raison du large éventail de typologies de consommateurs industriels, certains profils industriels spécifiques seront sélectionnés. La flexibilité des chaînes de production et leur traduction en flexibilité au niveau de la consommation d'électricité sera considérée. Il sera examiné comment l'intégration d'unités de stockage et de production renouvelable peut contribuer à augmenter la flexibilité et à décarboniser un site industriel. Le deuxième objectif porte sur le développement de méthodes pour valoriser la flexibilité sur de multiples marchés d'énergie et de services système. Ce travail de recherche a comme ambition de contribuer à la décarbonation de l'industrie et plus généralement aux efforts pour la transition énergétique.

The global warming and natural resources depletion we witness today, motivate the emergence of policies and actions towards a much-needed energy transition. Increased renewable energy penetration in the energy mix is a major lever of this transition. Weather dependent renewable energy sources (i.e. wind, solar) presents an inherent volatility that brings challenges to power systems especially in cases of high penetration. There is therefore a need for better means of flexibility on the demand side, through storage solutions or other technologies. Due to the volumes in play, flexibility from industrial demand represents one of the most promising levers. However, there is a lack of tools that could help decision making for industrial actors regarding investment and identification of potential flexible assets. Filling these gaps could greatly help decarbonizing the industry, renewable energy implementation and energy transition. The first objective of this thesis is to develop a methodology to quantify the technical flexibility potential of an industrial consumer. Due to the broad range of possible industrial consumer's typologies, some specific industrial profiles will be selected. A main challenge is the modelling of industrial demand and how this can be as generic as possible due to the different typologies of industrial consumers. The role of storage will be studied as a hedging mean and as a complementary asset to exploit this flexibility. The second objective will be to develop a method to valorize this flexibility in multiple markets. This will allow the assessment of the overall economic potential of flexibilities from industrial consumption.