Contrôle de puissance et optimisation des flux d'énergie au sein des systèmes multi-sources à énergies renouvelables

par Chaima Ghanjati

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Slim Tnani.

Le président du jury était Éric Monmasson.

Le jury était composé de Slim Tnani, Patrick Coirault, António Espírito Santo.

Les rapporteurs étaient Khaled Jelassi, Dhaker Abbes.


  • Résumé

    L'intégration des sources d'énergies renouvelables dans le mix énergétique et les réseaux électriques constitue un défi du fait de leur intermittence et de leur coût d'installation. Il est donc important de prendre en compte la nature intermittente des sources d'énergies renouvelables lors de l'analyse de leur interaction avec les sources d'énergies conventionnelles et le réseau de distribution. Les objectifs principaux de cette thèse sont le contrôle d'un micro-réseau à courant continu à énergies renouvelables intégré au réseau et l'optimisation de la gestion des flux d'énergies dans un tel système. En premier lieu, une loi de commande IDA-PBC basée sur la passivité est développée pour contrôler les convertisseurs d'interface DC/DC et DC/AC au sein d'un micro-réseau à courant continu à énergies renouvelables intégré au réseau et disposant d'un système de stockage d'énergie hybride batterie/supercondensateur. Cette commande permet de maintenir un courant stable sans perturbations dans la batterie et le réseau et de stabiliser la tension de bus continu. En second lieu, une méthode de dimensionnement est élaborée pour un micro-réseau autonome à courant continu alimenté par une source photovoltaïque et disposant d'un système de stockage d'énergie hybride batteries/pompage hydraulique. Cette étude s'intéresse également à l'optimisation de la gestion d'énergie au sein de ce système. En dernier lieu, une méthodologie d'optimisation multi-objectifs par algorithme génétique est proposée pour optimiser le dimensionnement de ce micro-réseau. Les critères d'évaluation de la configuration optimale du micro-réseau (capacité photovoltaïque, capacité des batteries et capacité du réservoir supérieur d'eau) sont la probabilité de perte de charge LPSP et le coût actualisé de l'énergie LCE.

  • Titre traduit

    Power control and energy flow optimisation in multi-source renewable energy systems


  • Résumé

    The integration of renewable energy sources into the energy mix and the grid is a challenge due to their intermittency and installation costs. It is therefore important to take into account the intermittent nature of renewable energy sources when analyzing their interaction with conventional energy sources and the distribution grid. The main objectives of this thesis are the control of a grid-integrated renewable energy DC microgrid and the optimization of the energy flow management in such system. First, a passivity-based IDA-PBC control law is developed to control the DC/DC and DC/AC interface converters in a grid-integrated renewable energy DC microgrid with a hybrid battery/supercapacitor energy storage system. This control maintains a stable current without disturbances in the battery and the grid and stabilizes the DC bus voltage. Secondly, a sizing method is developed for an autonomous DC microgrid powered by a photovoltaic source with a hybrid battery/hydraulic pumping energy storage system. This study also focuses on the optimization of energy flow management in this system. Finally, a multi-objective optimization methodology using genetic algorithm is proposed to optimize the sizing of this microgrid. The criteria used to evaluate the optimal configuration of the microgrid (photovoltaic capacity, battery capacity and upper water tank capacity) are the Loss of Power Supply Probability LPSP and the Levelized Cost of Energy LCE.


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