Formalisme pour la supervision des systèmes hybrides multi-sources de générateurs d’énergie répartie : application à la gestion d’un micro réseau

Formalism for the supervision of multi-source hybrid systems of distributed energy eenerators : application to the management of a microgrid

• Auteur / Autrice : Peng Li
• Direction : Bruno François, Benoît Robyns, Philippe Degobert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 19/06/2009
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• 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)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Hautier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Mayer, Xavier Le Pivert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Multon, Jean-Claude Vannier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques (énergie) -- Régulation

Convertisseurs électriques

Systèmes dynamiques hybrides

Turbines à gaz

Systèmes photovoltaïques

Générateurs photovoltaïques

Énergies renouvelables

Mots clés libres

Micro-réseau

Supervision locale

Supervision centrale

Modélisation

Conception de la commande

Micro turbine

Panneau photovoltaïque

Superconcensateur

Simulation

Microgrid

Micro turbine

Photovoltaic arry

Supercapacitor

Local controller

Microgrid central controller

Modeling

Control design

Simulation

Résumé

Un micro-réseau est un exemple prometteur d’évolution d’architecture de réseau qui consiste à regrouper les différents producteurs et consommateurs autour d'un réseau moyenne tension. Ce système hybride multi-source est donc composé d'au moins une unité de production décentralisée conventionnelle et éventuellement d'une unité de stockage et d’une unité de production basée sur des énergies renouvelables. L’utilisation de cette structure permet de réaliser une minimisation immédiate des pertes liées au transport de l’énergie, une fiabilité accrue de la fourniture et une possibilité de fournir une énergie d’une haute qualité. Dans ce mémoire, nous étudions un micro réseau reposant sur l’utilisation d’une turbine à gaz, d’une centrale photovoltaïque et d’une unité de stockage à base de supercondensateurs. Toutes ces sources sont couplées au micro réseau par des convertisseurs électroniques de puissance et sont interconnectées au gestionnaire central du micro-réseau. Des supervisions locales et une supervision centrale sont utilisées pour ce micro-réseau étudié afin de réaliser une optimisation de son fonctionnement. Par conséquence, la première partie de ce mémoire est consacrée à la formalisation d’une méthode permettant la conception systématique des supervisions locales et des dispositifs de commande des unités de production et de stockage. La seconde partie de cette thèse est consacrée à la gestion proprement dite de l’ensemble de ces moyens de production et de stockage en vue d’optimiser les services fournis aux micro-réseaux. Des résultats de la simulation et de l’expérimentation valident notre conception de la supervision du micro-réseau

A microgrid is a promising future network architecture which is coupling the various generators and consumers in a distribution network. This hybrid multi-source system is composed of at least one conventional generation unit and possibly a storage unit and/or a production unit based on renewable energies. Using this structure allows an immediate minimization of the losses by the energy transport, a greater reliability of power delivery and an ability to provide a high power quality energy. In this paper, we study a microgrid based on the use of a micro gas turbine, a photovoltaic array and supercapacitors. All these sources are coupled to the microgrid by power electronic converters and are interconnected to a microgrid central controller. Some local controllers and the microgrid central controller are used for the studied microgrid to achieve its operation optimization. Therefore, the first part of this thesis is devoted to establish a formalism method for a systematic design of local controllers. The second part of this thesis is devoted to the management of all these production and storage units, in order to optimize the microgrid operating. Simulation and testing results validate our design of the microgrid controllers