Étude de stratégies de gestion optimale intégrant une production renouvelable locale

Study of an optimal control strategy integrating local renewable production

• Auteur / Autrice : Fatima Zohra Benali
• Direction : Bruno Peuportier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Soutenance le 17/10/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Efficacité Énergétique des Systèmes. Paris
• Jury : Président / Présidente : Laurent Mora
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Peuportier, Vincent Lemort, Frédéric Wurtz, Minh Hoang Hong, Maxime Trocmé, Patrick Schalbart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Lemort, Frédéric Wurtz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Température -- Régulation

Énergies renouvelables

Mots clés libres

Bâtiment

Contrôle optimal

Contrôle prédictif

Énergétique

Énergies renouvelable

Stockage Thermique

Building

Optimal control

Model predictive control

Energy

Renewable Energy

Heat Storage

Résumé

Face au contexte de tension sur le réseau électrique provoquée par la demande de pointe et de la transition énergétique et écologique où le bâtiment est au coeur des considérations, il est plus que nécessaire d’implémenter une gestion plus appropriée de la consommation qui permette de réduire les bilans environnementaux, et économiques des bâtiments. L’objectif de cette thèse réside dans la proposition d’une nouvelle méthode de contrôle optimale du chauffage électrique dans les bâtiments. L’apport original repose sur la combinaison des deux principes de Pontriaguine et de Bellman pour développer une méthode de résolution précise et rapide. La stratégie détermine une trajectoire de chauffage qui permet de minimiser le coût ou les émissions de gaz à effet de serre tout respectant les contraintes de dynamique, de confort et de capacité du système de chauffage. La trajectoire optimale opère un stockage dans la masse thermique du bâtiment qui efface les consommations de pointe. Le second objectif de la thèse porte sur l’extension de la méthode à l’échelle d’un îlot incluant une production renouvelable locale.

In the context of high peak demand which causes tension on the electrical grid and the energy and ecological transition which highly focuses on the building sector, it is more than necessary to implement an appropriate management of the consumption in order to mitigate the environmental, energy and economic impacts of buildings. The objective of this thesis lies in the proposal of a new method of optimal control of electric heating in buildings. The original contribution of this work stems from the combination of the two principles of Pontryagin and Bellman to develop a precise and fast resolution method. The strategy determines a heating trajectory that minimises the cost or greenhouse gases emissions while respecting the dynamics, comfort and command constraints. The optimal trajectory induces heat storage in the thermal mass of the building which shifts peak consumption. The second objective of the thesis is to extend the method to the scale of a set of buildings equipped with a local renewable production.