Conception de réseaux robustes : application à des problèmes de câblage dans les parcs éoliens

Design of robust networks : application to the design of wind farm cabling networks

• Auteur / Autrice : Thomas Ridremont
• Direction : Marie-Christine Costa, Alain Hertz, Cédric Bentz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/04/2019
• Etablissement(s) : Paris, CNAM en cotutelle avec Polytechnique Montréal (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études et de recherche en informatique et communications (Paris) - Groupe d'études et de recherche en analyse des décisions (Montréal, Canada) - École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau). Unité de Mathématiques Appliquées
• Jury : Président / Présidente : Sourour Elloumi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dritan Nace, Frédéric Roupin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Miguel F. Anjos, Dominique Quadri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception et construction

Centrales éoliennes

Énergie éolienne

Programmation en nombres entiers

Théorie des graphes

Réseaux électriques (énergie)

Optimisation combinatoire

Recherche opérationnelle

Mots clés libres

Recherche opérationnelle

Optimisation combinatoire

Conception de réseaux robustes

Théorie des graphes

Programmation en nombres entiers

Câblage de parcs éoliens

Operations Research

Combinatorial optimization

Robust networks design

Graph theory

Mixed integer programming

Wind farm cabling networks

Résumé

Aujourd’hui, la conception de réseaux est une problématique cruciale qui se pose dans beaucoup de domaines tels que le transport ou l’énergie. En particulier, il est devenu nécessaire d’optimiser la façon dont sont conçus les réseaux permettant de produire de l’énergie. On se concentre ici sur la production électrique produite à travers des parcs éoliens. Cette énergie apparait plus que jamais comme une bonne alternative à la production d’électricité via des centrales thermiques ou nucléaires.Nous nous intéressons dans cette thèse à la conception du câblage collectant l’énergie dans les parcs éoliens. On connaît alors la position de l’ensemble des éoliennes appartenant au parc ainsi que celle du site central collecteur vers laquelle l’énergie doit être acheminée. On connaît également la position des câbles que l’on peut construire, leurs capacités, et la position des nœuds d’interconnexion possibles. Il s’agit de déterminer un câblage de coût minimal permettant de relier l’ensemble des éoliennes à la sous-station, tel que celui-ci soit résistant à un certain nombre de pannes sur le réseau.

Nowadays, the design of networks has become a decisive problematic which appears in many fields such as transport or energy. In particular, it has become necessary and important to optimize the way in which networks used to produce, collect or transport energy are designed. We focus in this thesis on electricity produced through wind farms. The production of energy by wind turbines appears more than ever like a good alternative to the electrical production of thermal or nuclear power plants.We focus in this thesis on the design of the cabling network which allows to collect and route the energy from the wind turbines to a sub-station, linking the wind farm to the electrical network. In this problem, we know the location of each wind turbine of the farm and the one of the sub-station. We also know the location of possible inter-connection nodes which allow to connect different cables between them. Each wind turbine produces a known quantity of energy and with each cable are associated a cost and a capacity (the maximum amount of energy that can be routed through this cable). The optimizationproblem that we consider is to select a set of cables of minimum cost such that the energy produced from the wind turbines can be routed to the sub-station in the network induced by this set of cables, without exceeding the capacity of each cable. We focus on cabling networks resilient to breakdowns.