Contribution à l'optimisation des systèmes hybrides de production énergétique à base de sources renouvelables

Contribution to the optimisation of hybrid energy production systems based on renewable sources

• Auteur / Autrice : Majdi Saidi
• Direction : Rachid Outbib, Zhongliang Li, Seifeddine Ben El Ghali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et informatique. Automatique
• Date : Soutenance le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Informatique et Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Cécile Péra
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zhongliang Li, Hamid Gualous
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jaafar Gaber, Patrick Siarry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industries énergétiques

Systèmes, Théorie des

Programmation automatique

Mots clés libres

Conception optimale des systèmes hybrides pour la production énergétique

Analyse énergique au niveau du réseau électrique national

Adaptation optimale de la charge

Application en nomade

Optimal design

Energetic analysis at the national grid level

Hybrid systems for energy production

Nomadic application

Load adaptation

Résumé

Cette thèse est une contribution à la conception optimale des systèmes hybrides pour la production énergétique. Les travaux proposés sont organisés en trois parties. La première partie consiste à étudier la possibilité d’intégrer des sous-réseaux constitués d’un ensemble de producteur-exploitant connectés au réseau principal. Le but est de renforcer la décentralisation de la production énergétique en tenant compte des besoins spécifiques et des disponibles de source renouvelable. Pour ce faire, l’approche consiste à optimiser le coût de l’installation, pour le producteur-exploitant, et les taux des subventions, assurées par l’état-soutien, tout en évitant la spéculation financière. La deuxième partie traite du problème de dimensionnement des systèmes hybrides par adaptation optimale de la charge, et l’approche est effectuée en deux parties. Une première partie consiste à modéliser la charge en tenant compte des contraintes spécifiques à l’exploitation. Ensuite, lors de la deuxième partie, une optimisation de la structure est effectuée en fonction du disponible énergétique. La troisième partie est consacrée au cas spécifique d’une application en nomade. Tout d’abord, il s’agit de déterminer les différentes contraintes caractéristiques à ce type d’application (sécurité énergétique, coût de la conception, etc.) et de définir les différents problèmes d’optimisation associés aux objectifs spécifiques. Ensuite, une étude de cas exprimée comme un problème d’optimisation de nature multi-objectif est énoncée. Finalement, des solutions optimales sont identifiées à travers des outils d’intelligence artificielle et de considérations liées à l’application

This thesis is a contribution to the optimal design of hybrid systems for energy production. The proposed work is organised in three parts. The first part is dedicated to an energy analysis at the level of the national electricity grid. The aim is to study the possibility of integrating sub-grids consisting of a set of producer-operators connected to the main grid. The aim is to strengthen the decentralisation of energy production, taking into account the specific needs and availability of renewable sources. To achieve this, the approach is to optimise the cost of the installation for the producer-operator and the subsidy rates provided by the supporting state, while avoiding financial speculation. The second part deals with the problem of sizing hybrid systems by optimal load adaptation, and the approach is carried out in two parts. In the first part, the load is modelled taking into account the specific constraints of the operation. Then, in the second part, an optimisation of the structure is carried out according to the available energy. To illustrate the relevance of the approach, an application to a concrete case of a company is performed. The third part is devoted to the specific case of a nomadic application. First, the different constraints characteristic of this type of application (energy security, design cost, etc.) are determined and the different optimisation problems associated with the specific objectives are defined. Then, a case study expressed as an optimisation problem of a multi-objective nature is stated. Finally, optimal solutions are identified through artificial intelligence tools and application