Gestiοn d'Εnergie Μulti-sοurce : Cas du mix Εοlien - Ηydrοlien avec prise en cοmpte des perfοrmances et du vieillissement des unités de stοckage

Multi-source Energy Management : Case of the Wind – Tidal mix taking into account the performances and aging of storage units

• Auteur / Autrice : Cheikh Tidiane Sarr
• Direction : Mamadou Baïlo Camara, Brayima Dakyo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 28/03/2022
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (Le Havre, Seine-Maritime ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Lefebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Fodorean, Manuela Sechilariu, Hamid Gualous, Mahamadou Abdou Tankari, Alireza Payman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Fodorean, Manuela Sechilariu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie hydraulique

Énergie éolienne

Supercondensateurs

Mots clés libres

Stratégie de gestion d’énergie électrique

Système multi-sources

Approche système

Caractérisation et modélisation électrothermique des supercondensateurs

Vieillissement électrothermique des supercondensateurs

Multi-source Energy management strategy

Multi-source system

System approach

Supercapacitors

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux de recherche du laboratoire GREAH sur les problématiques de la gestion d’énergie électrique et de l’amélioration de la qualité de l’énergie électrique dans les systèmes de production à énergies renouvelables. En effet, le couplage de plusieurs sources de natures différentes entraine des problématiques de dimensionnement, de qualité d’énergie et de la durée de vie des éléments interconnectés. La contribution de ce travail de thèse repose sur la caractérisation des incidences des stratégies de gestion d’énergie produite par des turbines éoliennes et hydroliennes sur le vieillissement des unités de stockage associées. Une méthode adaptée pour l’étude des systèmes multi-sources passe par une approche système. Cette approche est nécessaire pour établir des modèles comportementaux des sources et des convertisseurs de puissance en vue de l'élaboration des stratégies de gestion optimale des flux énergétiques entre les composants du système. Nous proposons dans ce travail de thèse une approche de caractérisation et de modélisation du vieillissement de supercondensateurs tenant compte des contraintes thermiques et électriques spécifiques aux applications éoliennes et hydroliennes. Il s’agit de l’influence de la température, du taux d’ondulation du courant continu et le nombre de cycles charge/décharge imposés. Les données expérimentales collectées ont permis d'établir un modèle comportemental spécifique et modulaire des supercondensateurs. Nous avons intégré ce modèle de SC dans la stratégie de la gestion d’énergie électrique pour évaluer l’impact des fluctuations des énergies sur le vieillissement des supercondensateurs utilisés comme éléments de stockage de l’énergie électrique.

This thesis is an extension of the GREAH-laboratory research activities on the electric Energy Management and Energy quality improvement from renewable energy production systems. Indeed, the coupling of several sources of different nature leads to problems of dimensioning, energy quality and life time of the interconnected components. The contribution of this work is based on the characterization of the impact of energy management strategies produced by wind/tidal turbines on the aging of the associated storage units. Appropriate method for the study of multi-source systems requires a system approach. This approach is necessary to establish behavior model of the sources and the power converters with aims to develop the strategies for optimal energy flows management between the sub-systems. We propose in this work an approach for characterizing and modeling the aging of the supercapacitors by considering the thermal and electrical constraints specific to the wind and tidal turbines applications such as temperature, direct current ripple rate and number of charge/discharge cycles. Collected experimental data are used to establish a behavior model of the supercapacitors which is integrated into the electrical energy management strategy to evaluate the impact of the fluctuations from the wind and tidal energies on the aging of the storage units based supercapacitors.