Intégration des véhicules électriques dans les réseaux de distribution : Considérations des comportements des utilisateurs et mécanismes d'implémentation de flexibilité

Electric vehicle integration into distribution systems : Considerations of user behavior and frameworks for flexibility implementation

• Auteur / Autrice : Felipe Gonzalez Venegas
• Direction : Marc Petit, Yannick Perez, Damien-Pierre Sainflou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 09/07/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Demba Diallo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hossein Farahmand, Vincent Debusschere, Willet Kempton, Gianfranco Chicco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hossein Farahmand, Vincent Debusschere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Urbanisme

Réseaux électriques (énergie) -- Répartition des charges

Alimentation en énergie

Véhicules électriques

Mots clés libres

Réseaux de distribution d'électricité

Véhicules électriques

Recharge intelligente

Vehicle-To-Grid

Electricity distribution sytems

Electric vehicles

Smart charging

Vehicle-To-Grid

Flexibility

Résumé

L’intégration massive des véhicules électriques (VEs) dans les systèmes électriques peut créer des contraintes si la recharge n’est pas gérée de façon appropriée. Cependant, les VEs peuvent apporter de la flexibilité opérationnelle aux systèmes électriques en adoptant des stratégies de recharge et décharge intelligente.Cette thèse étudie l’intégration des VEs aux réseaux de distribution d’électricité en considérant des aspects techniques, comportementaux, économiques et réglementaires.Premièrement, les cas d’utilisation de flexibilité des VE les barrières associées pour leur déploiement sont identifiés. Ensuite, on étudie le comportement de recharge des utilisateurs de VE et son impact sur les réseaux de distributions et le potentiel de flexibilité. Après, on a développé une méthodologie pour évaluer l’impact des VEs sur les réseaux moyenne tension qui exploite des données à granularité fine. On met en évidence les impacts des schémas de mobilité local (urbain vs. rural) sur la recharge des VE et sur le réseau de distribution, et les possibles de complémentarités avec la génération renouvelable distribuée (photovoltaïque).Finalement, on analyse des mécanismes de flexibilité implémentés par des opérateurs de réseau de distribution en Europe. Un cas d’étude numérique permet d’identifier les principales règles de marché qui impactent la participation des VE à ces mécanismes et le niveau de rémunération qu’ils peuvent atteindre. Des recommandations de réglementation sont formulées.

The massive integration of electric vehicles (EVs) can pose challenges for electricity systems if charging is not appropriately managed. However, EVs can provide flexibility, improving system operation, by using smart charging and discharging strategies.This thesis studies EV integration into distribution systems through technical, behavioral, economic, and regulatory aspects. First, the use-cases for flexibility at the distribution level are identified, along with the remaining technical, economic, and regulatory barriers for their deployment.Second, an assessment of the impact of plug-in behavior (i.e., users not plugging in every day) in EV integration studies was carried out. For this, an agent-based model was developed and calibrated with real-world data. The impact of EV charging and EV fleets' potential to provide flexibility are evaluated and consequences of current trends towards larger battery sizes are derived.Third, a framework to assess EV charging impact in realistic medium voltage grids that considered granular open-source datasets was developed. We evidence the impact that local mobility patterns (rural vs. urban) and spatial distribution of EVs have on EV grid integration and its coupling with distributed renewable generation.Finally, we studied market mechanisms to procure flexibility at the local level implemented by European distribution system operators. Using a regulatory analysis framework, barriers to entry for EV aggregators were identified, and a case study to assess the potential revenues of different types of EV fleets participating in these schemes was carried out. Policy recommendations for market design were derived.