Production décentralisée dans les réseaux de distribution : étude pluridisciplinaire de la modélisation pour le contrôle des sources

Distributed generation in distribution network : pluridiscipinary modeling for the control of sources

• Auteur / Autrice : Emmanuel Florin Mogos
• Direction : Xavier Guillaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électricité -- Distribution

Résumé

L'introduction des nouvelles sources de production décentralisée dans les réseaux de distribution entraîne l'apparition de phénomènes nouveaux qu'il est necessaire d'étudier en détail. Le recours à la modélisation de ces sources est nécessaire afin de permettre la simulation de leur fonctionnement. Les modélisations simplifiées utilisées dans les logiciels grand réseaux sont d'abord présentées à la lumière de l'outil Graphe Informationnel de Causalité. Cette démarche de simplification de modèles est poursuivie pour les nouveaux dispositifs de production à connexion électronique au réseau électrique. Une approche générique de modélisation et de commande des sources distribuées de production d'énergie électrique est ensuite proposée. Nous présentons une approche générale de modélisation de ces sources basée sur des considérations d'échanges énergétiques afin d'en déduire les principes fondamentaux de commande. Cette approche est illustrée sur l'exemple d'une microturbine à gaz , des systemès à pile à combustible ainsi que des systèmes photovoltaïques. Dans la partie finale de cette thèse, nous proposons deux exemples d'application d'étude de dynamique de réseaux. Le premier traite de la problématique de la régulation de la tension au point de connexion d'une source de production décentralisée par le contrôle de la puissance réactive d'abord, puis, lorsque c'est nécessaire, par la limitation de la puissance active de cette source. Le deuxième exemple d'application porte sur l'étude d'une microturbine connectée au réseau de distribution BT qui est implanté sur un simulateur temps réel (Hypersim) permettant le test en temps réel d'une loi de commande extene au simulateur.

The introduction of the new type of renewable sources of energy into the distribution networks involves new phenomena that are necessary to study in detail. Simplified modelling used in the simulation software for wide-area networks are initially presented thanks to the Causal Ordering Graph. Simplified methodology is then proposed for new generators connected to the electrical network via power electronic converters. A generic approach for the modelling and the control of the distributed sources is then proposed. We present a general modelling approach based on energy considerations in order to deduce the fundamental control law principles. This approach is then illustrated on the examples of microturbines, fuel cells and photovoltaic systems. We present then two applications of networks dynamics studies. First the problematic of the voltage regulation at the point of common connection of a distributed source is analysed. The main means for voltage regulation used in distribution networks are listed. The first one is focusing on reactive power. If this one is not sufficient it may be necessary to limit also the active power delivered by the electrical source. An optimized algorithm of voltage regulation based on both principles is presented. The second example of application is relative to a real time simulation of a microturbine connected to a LV electrical network. The control law is tested on an external real-time board and several tests are made to evaluate the behaviour during a short-circuit sequence.