Thèse soutenue

Modéliser et optimiser un réseau électrique distribué : une approche des systèmes complexes des "prosumers" dans le smart grid

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Auteur / Autrice : Nicolas Gensollen
Direction : Monique BeckerMichel Marot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 07/10/2016
Etablissement(s) : Evry, Institut national des télécommunications
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
Partenaire(s) de recherche : Université : Université Pierre et Marie Curie (Paris ; 1971-2017)
Laboratoire : Services répartis- Architectures- MOdélisation- Validation- Administration des Réseaux / SAMOVAR - Département Réseaux et Services de Télécommunications / RST
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Marot

Résumé

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Cette thèse est consacrée à l'étude d’agents appelés prosumers parce qu’ils peuvent, à partir d’énergies renouvelables, à la fois produire et consommer de l’électricité. Si leurs productions excèdent leurs propres besoins, ceux-ci cherchent à vendre leur surplus sur des marchés de l’électricité. Nous proposons de modéliser ces prosumers à partir de données météorologiques, ce qui nous a permit de mettre en évidence des corrélations spatio-temporelles non triviales, d'une grande importance pour les agrégateurs qui forment des portefeuilles d’équipements afin de vendre des services à l'opérateur du réseau. Comme un agrégateur est lié par un contrat avec l'opérateur, il peut faire l'objet de sanctions s’il ne remplit pas son rôle. Nous montrons que ces corrélations impactent la stabilité des agrégats, et donc le risque encouru par les agrégateurs. Nous proposons un algorithme minimisant le risque d'un ensemble d’agrégations, tout en maximisant le gain attendu. La mise en place de dispositifs de stockage dans un réseau où les générateurs et les charges sont dynamiques et stochastiques est complexe. Nous proposons de répondre à cette question grâce à la théorie du contrôle. Nous modélisons le système électrique par un réseau d'oscillateurs couplés, dont la dynamique des angles de phase est une approximation de la dynamique réelle du système. Le but est de trouver le sous-ensemble des nœuds du graphe qui, lors d'une perturbation du système, permet le retour à l'équilibre si les bons signaux sont injectés, et ceci avec une énergie minimum. Nous proposons un algorithme pour trouver un placement proche de l'optimum permettant de minimiser l'énergie moyenne de contrôle