Développement d'un gestionnaire énergétique du bâtiment compatible avec le réseau intelligent

A smart grid ready building energy management system based on a hierarchical model predictive control.

• Auteur / Autrice : Antoine Lefort
• Direction : Hervé Guéguen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique (STIC)
• Date : Soutenance le 02/04/2014
• Etablissement(s) : Supélec
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes - SUPELEC-Campus Rennes
• Jury : Président / Présidente : Bernard Multon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Ansanay-Alex, Romain Bourdais, Mohamed Yacine Lamoudi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Ploix, Stéphane Grieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Économies d'énergie

Commande prédictive

Mots clés libres

Contrôl prédictif

Gestion de l'énergie

Réseau intelligent

Structure hiérarchisée et distribuée

Predictif control

Energy management system

Smart grid

Hierarchical and distributed structure

Résumé

L’intégration des énergies renouvelables produites par un bâtiment et les réseaux de fourniture, qui sont amenés à proposer des tarifications et des puissances disponibles variables au cours de la journée, entraînent une grande variabilité de la disponibilité de l’énergie. Mais les besoins des utilisateurs ne sont pas forcément en accord avec cette disponibilité. La gestion de l’énergie consiste alors à faire en sorte que les moments de consommation des installations coïncident avec les moments où celle-ci est disponible. Notre objectif a été de proposer une stratégie de commande prédictive, distribuée et hiérarchisée, pour gérer efficacement l’énergie de l’habitat. Les aspects prédictifs de notre approche permettent d’anticiper les besoins et les variations de la tarification énergétique. L’aspect distribué va permettre d’assurer la modularité de la structure de commande, pour pouvoir intégrer différents usages et différentes technologies de manière simple et sans faire exploser la combinatoire du problème d’optimisation résultant.

Electrical system is under a hard constraint: production and consumption must be equal. The production has to integrate non-controllable energy resources and to consider variability of local productions. While buildings are one of the most important energy consumers, the emergence of information and communication technologies (ICT) in the building integrates them in smart-grid as important consumer-actor players. Indeed, they have at their disposal various storage capacities: thermal storage, hot-water tank and also electrical battery. In our work we develop an hierarchical and distributed Building Energy Management Systems based on model predictive control in order to enable to shift, to reduce or even to store energy according to grid informations. The anticipation enables to plan the energy consumption in order to optimize the operating cost values, while the hierarchical architecture enables to treat the high resolution problem complexity and the distributed aspect enables to ensure the control modularity bringing adaptability to the controller.