Optimisation du dimensionnement de centrales hybrides de production d'énergie électrique associant les énergies renouvelables et traditionnelles sur un territoire donné

Optimal sizing of hybrid power plants for electrical generation by combining renewable and traditional energy for territory

• Auteur / Autrice : Lu Zhang
• Direction : Georges Barakat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accumulateurs

Simulation par ordinateur

Systèmes dynamiques hybrides

Batteries lithium-ion

Énergie éolienne

Conversion photovoltaïque

Mots clés libres

Site isolé

Algorithme direct

Optimisation de système hybride

Résumé

L’épuisement rapide des sources d’énergie conventionnelles, l’augmentation de la demande énergétique mondiale et la lutte contre les émissions polluantes durant ces dernières années ont renouvelé l’intérêt du développement des sources d’énergie renouvelables. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail est de contribuer à la recherche de solutions pour la problématique de dimensionnement des Systèmes Électriques Hybrides de Production Décentralisée d’Électricité (SEHPRE) alliant des sources renouvelables et conventionnelles pour les sites isolés où le prix d’extension du réseau électrique est prohibitif. Notre démarche a consisté à formuler le problème de dimensionnement des SEHPRE en un problème d'optimisation non linéaire sous contraintes dont la principale fonction objectif est le coût total du SEHPRE sur une période 20 ans. Après une étude bibliographique de la littérature scientifique, des modèles énergétiques des différents éléments constituant un SEHPRE sont élaborés en se basant sur les données météorologiques disponibles. Le code OPTISEH dédié à l’optimisation du dimensionnement des SEHPRE a été ensuite développé et implémenté sous MATLAB®. Ce code a été éprouvé dans le cadre de dimensionnement de plusieurs structures des SEHPRE pour satisfaire le profil de consommation d'une unité résidentielle de petite puissance sur un site de la région de la ville du Havre. Enfin et pour chacune des structures optimales de SEHPRE obtenues, une analyse détaillée liant ces solutions aux ressources énergétiques du site et au profil de consommation a été effectuée et leur pertinence discutée.

The rapid depletion of conventional energy sources , increasing global demand for energy and the fight against emissions in recent years have renewed interest in the development of renewable energy sources. In this context, the objective of this work is to contribute to finding solutions to the problem of Sizing Electric Hybrid Systems Dispersed Generation of Electricity (SEHPRE) by combining renewable and conventional sources for remote sites where the price of the extension is prohibitive. Our approach has been to formulate the problem of sizing SEHPRE in a nonlinear constrained optimization problem whose main objective function is the total cost of SEHPRE over 20 years. After a review, based on a scientific literature, the energy models of various elements constituting a SEHPRE are developed based on available meteorological data. The program OPTISEH dedicated to the sizing optimization of SEHPRE was then developed and implemented in MATLAB®. This code has been tested under the design of several structures SEHPRE to satisfy the consumption profile of a residential unit on a small power site in the region of Le Havre. Finally and for each optimal structures SEHPRE obtained a detailed analysis linking these solutions to the site and energy resources consumption profile was performed and discussed their relevance.