Impacts et opportunités des nouvelles mobilités pour le système électrique

Impacts and opportunities of new mobilities for the electrical system

• Auteur / Autrice : Rémi Lauvergne
• Direction : Pascal Da Costa, Yannick Perez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingéniérie des systèmes complexes
• Date : Soutenance le 15/09/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale INTERFACES : approches interdisciplinaires, fondements, applications et innovation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire génie industriel (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Jochem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Clastres, Frédéric Lantz, Julie Stal-Le Cardinal, Willett Kempton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Clastres, Frédéric Lantz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition énergétique

Véhicules électriques

Services de l'électricité -- Gestion de la demande

Mots clés libres

Véhicules électriques

Système Electrique

Flexibilité de consommation

Transition énergétique

Electric vehicles

Electrical system

Demand-side flexibility

Energy transition

Résumé

Dans le cadre de la réduction de l'impact environnemental du secteur des transports de personnes et de marchandises, la mobilité électrique est amenée à se développer dans les années à venir. La recharge des véhicules électriques (VE) présente un potentiel intrinsèque de flexibilité de la consommation électrique, du fait de périodes de connexion généralement plus longues que nécessaire pour recharger le véhicule, en particulier pour les véhicules individuels. Cette thèse se focalise sur l'étude de cette flexibilité de consommation, qui permet de réduire les coûts opérationnels et les émissions de carbone du système électrique, en particulier à horizon prospectif de forte diffusion de la mobilité électrique. Afin de traiter ce sujet de recherche, l'introduction présente les enjeux de décarbonation des secteurs du transport et de production d'électricité en France ainsi que leurs interactions. Dans un second temps, les principales méthodes de modélisation des VEs et de leur impact sur différents aspects du système électrique sont décrites. Ensuite, un modèle pour obtenir des données de connexion et de demande électrique de ces véhicules, à partir de données d'enquête transport, est proposé. Finalement, l'intégration de ces données dans un modèle de dispatch horaire du système électrique Européen est présentée, puis illustrée sur diverses hypothèses relatives au développement de la mobilité électrique à horizon 2040. Cette méthodologie permet ainsi la comparaison des principaux modes de pilotage de la recharge des VE, ainsi que l'identification des paramètres qui influent le plus sur la valeur de cette flexibilité de consommation : le prix des combustibles fossiles ainsi que les variantes sur la diffusion des modes de pilotage des VE.

In the context of environmental impact reduction of the passenger and freight transport sectors, electric mobility is set to grow in the coming years. Electric vehicle (EV) charging has a natural potential for electricity demand flexibility as connection periods are generally longer than the necessary charging time, especially for individual vehicles. This thesis focuses on the study of this demand-side flexibility, which induces a reduction of the operational costs and carbon emissions of the electricity system, in particular in scenarios with substantial diffusion of electric mobility. The analysis begins with a discussion of the decarbonization pathways of the French transport and electricity generation sectors as well as their mutual interactions. This is followed by a description of the state-of-the-art methods for modeling EVs and their impact on different aspects of the electricity system. A model to generate EV connection and electrical demand data based on transport survey data is then proposed. Finally, the integration of these data in an hourly dispatch model of the European power system is presented and illustrated on various scenarios of the electric mobility development by 2040. This methodology allows the comparison of the foremost EV smart charging modes, as well as the identification of the parameters that most influence the value of this demand-side flexibility: the price of fossil fuels and the level of diffusion of the various EV smart charging modes.