Thèse soutenue

Optimisation du pilotage d’un parc diffus de ballons d'eau chaude pour la fourniture d’offres de flexibilités au réseau électrique
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Auteur / Autrice : Baptiste Béjannin
Direction : Dominique Marchio
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
Date : Soutenance le 05/02/2020
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Efficacité Énergétique des Systèmes. Paris
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Christophe Marvillet
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Marchio, Guillaume Sandou, Odile Cauret, Bruno Duplessis, Thomas Berthou
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Haberschill, Stéphane Ploix

Résumé

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En France, les chauffe-eau électriques à accumulation représentent un gisement important de flexibilité pour le réseau électrique. Cette thèse se situe dans le contexte du déploiement de solutions innovantes de télécommunication permettant d’envoyer rapidement et individuellement des ordres aux chauffe-eau électriques Joule ou thermodynamiques. Ce travail propose un modèle de chauffe-eau électrique suffisamment détaillé pour permettre une évaluation fine du confort mais assez simple pour maîtriser les ressources de calcul. Avec un temps de calcul unitaire faible et un paramétrage simple, il permet de représenter le parc français dans toute sa diversité à l’aide des bases de données de description du territoire français (données INSEE). En parallèle, un modèle de comportement des consommateurs a été élaboré pour permettre de simuler des puisages annuels d’eau chaude sur des pas de temps fins. Le modèle de comportement, ainsi que d’équipements, sont représentatifs du parc réel dans leur valeurs moyennes, mais aussi par leur diversité. Ce parc est ainsi adapté à l’optimisation de milliers de chauffe-eau électriques pour atteindre des objectifs de flexibilité. Dans un second temps, un processus d’optimisation reposant sur l’utilisation d’un algorithme métaheuristique par « essaim particulaire » est développé afin d’élaborer des stratégies d’optimisation du pilotage des chauffe-eau et proposer des flexibilités au réseau tout en prenant en compte l’inconfort des utilisateurs. Les configurations réalistes de pilotage promises par les innovations en matière de télécommunication sont testées au regard de la flexibilité qu’elles pourraient apporter aux opérateurs de réseau. Enfin, la robustesse des ordres de commande obtenus est évaluée avec différents scénarios de soutirage. L’ensemble des modèles et des algorithmes sont intégrés dans Smart-E, l’outil de simulation énergétique des territoires du CES.