Gestion optimale d'un système multi-sources pour un site isolé en mer

Optimal energy management of a multi-source system for a remote maritime area

• Auteur / Autrice : Anthony Roy
• Direction : François Auger, Tuan Tran-Quoc, Florian Dupriez-Robin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 05/12/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Énergie Électrique de Nantes-Atlantique
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Gaubert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno François
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Seddik Bacha, Florence Ossart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie éolienne

Énergie solaire

Énergies renouvelables

Mots clés libres

Simulation « avec amplificateur dans la boucle »

Power Hardware-In-the-Loop

Résumé

La production d’énergie électrique dans les zones isolées en mer doit faire face à de nombreuses contraintes technico-économiques, liées à la satisfaction de la demande et à l’importation coûteuse du combustible nécessaire aux moyens de production à partir d’énergies fossiles. Avec le récent développement des sources d’énergie marine renouvelable, de nouvelles perspectives apparaissent pour l’alimentation des sites isolés en mer, dans une optique de dé-carbonisation de la production d’énergie. Ainsi, il est proposé dans ces travaux de thèse d’étudier le dimensionnement et la gestion d’un micro-réseau insulaire composé de panneaux solaires photovoltaïques, d’éoliennes, d’hydroliennes, de houlogénérateurs et de batteries.Une analyse préalable des ressources exploitées permet de mettre en avant quelques complémentarités et non-complémentarités. Afin de minimiser l’insatisfaction de la demande et le coût de l’énergie produite, une optimisation combinée du dimensionnement et de la gestion de l’énergie est proposée. Différentes stratégies de gestion de la demande sont appliquées de manière hiérarchique sur plusieurs charges, pour éviter l’apparition de situations critiques. Les résultats obtenus montrent que l’application d’une gestion de la demande permet de réduire le coût de production de l’électricité en diminuant la quantité de stockage nécessaire. Par ailleurs, la diversification des sources utilisées offre de nombreux avantages. Enfin, la capacité des algorithmes développés à gérer correctement un micro-réseau en temps réel est validée sur un banc expérimental.

The electrical power generation in remote maritime areas must face many technical-economicconstraints related to the load satisfaction and the expensivefuel import for fossil based sources. Thanks to the recent development of marine renewable energies, new perspectives appearfor the electrical power supply of maritime remote areas, so asto decarbonize the electrical power generation. In this thesis, it is proposed to study the sizing and the energy management of anislanded microgrid madeof solar photovoltaic panels, wind turbines, tidal turbines, wave energy converters and batteries. A preliminary analysis of the harnessed resources allows some complementarities and non-complementaritiesto be highlighted. In order to reduce the unmet load demand and the cost of energy, a combined sizing and energy management optimization isproposed. Several demand-side management strategies are hierarchically applied on several loads, in order to avoid the occurrence of critical situations. The obtained results show that demand-side management allows the cost of energy to be reduced by decreasingthe amount of required storage. Also, thediversification of the sources brings many benefits. Finally, the ability of the developed algorithms tocorrectly manage the micro-grid in real time is validated on an experimental test bench.