Contribution à l'utilisation des modèles physiques en Modelica à des fins de commande de systèmes multi-énergies

Contribution to the use of physical models in Modelica to control multi energy systems

• Auteur / Autrice : Joy El feghali
• Direction : Guillaume Sandou, Hervé Guéguen, Pierre Haessig, Damien Faille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 06/03/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des signaux et systèmes (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1974-....)
• 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 : Pascal Stabat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Chevrel, Stéphane Ploix, Florence Ossart, Cristina Vlad
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Chevrel, Stéphane Ploix

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques (énergie)

Énergie

Modelica (langage de programmation)

Commande prédictive

Mots clés libres

Systèmes multi-Énergies

Modelica

Simplification de modèles

Flexibilité

Commande prédictive

Optimisation

Multi-Energy systems

Modelica

Model Simplification

Flexibility

Predictive control

Optimization

Résumé

La pression environnementale conjuguée à un développement des possibilités de pilotage des réseaux d'énergie a pour conséquence un effort important porté côté moyens de production d'énergie, notamment pour l'intégration des énergies renouvelables et un usage limité des moyens de production fossile. Parallèlement, du côté de la consommation, une optimisation au niveau des usages peut permettre une amélioration de la performance énergétique globale et une meilleure répartition temporelle des besoins en énergie. La gestion de l'énergie doit s'accompagner d'un développement de nouveaux systèmes de régulation. Pour ces systèmes de régulation, des modèles sont nécessaires.La modélisation avec le langage Modelica donne des modèles physiques structurés ce qui peut être avantageux lors de la conception des lois de commande. La problématique principale de la thèse est de voir si les modèles physiques en langage Modelica conçus initialement pour la simulation des systèmes multi-énergies peuvent être réutilisés pour la commande et l'optimisation. Les systèmes seront modélisés avec les bibliothèques développées au sein de la R&D d'EDF.Cette thèse s'intéresse à la commande des systèmes multi-énergies et plus particulièrement aux quartiers constitués de bâtiments, de réseau de chaleur, de réseau électrique et de sources d'énergies renouvelables pour faire de la gestion de l'énergie qui permet d'augmenter la consommation et la production, de les décaler ou de les diminuer pour offrir de la flexibilité au réseau électrique.

The environmental pressure, associated to the development of control possibilities of energy networks, implies a great research effort on the production field side, so as to allow a large renewable energy penetration as well as a limited used of fossil energy production means. In parallel, from the consumption side, an optimization at the utility level can lead to an increase in the global energy efficiency as well as a better temporal dispatch of the energy needs. The energy transition requires therefore more flexibility both on production and consumption sides. This needs has to be supported by new control systems. For these control systems, models are required.Modeling with the Modelica language gives structured physical models which can be advantageous when designing control systems. The thesis main focus is to see if the physical models in Modelica language initially designed for the simulation of multi-energy systems can be reused for control and optimization. The systems will be modeled with the libraries developed at EDF's R&D.This thesis studies the control of multi-energy systems and more particularly of districts composed of buildings, heating network, electrical network and renewable energy sources in order to perform energy management that allows to increase consumption and production, to shift them or to decrease them in order to offer flexibility to the electrical network.