Gestion de la sécurité du réseau électrique AC & DC : évaluation et amélioration

AC&DC Power Network Security Management : Assessment and Enhancement

• Auteur / Autrice : Gianni Bakhos
• Direction : Seddik Bacha, Abdelkrim Benchaib, Luigi Vanfretti, Kosei Shinoda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 15/02/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Systèmes et réseaux électriques (Grenoble)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Xuefang Lin-Shi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Kariniotakis, Raphaël Caire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yassine Amirat, Hadi Kanaan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergies renouvelables

Courants continus

Courants alternatifs

Protection

Réseaux électriques (énergie)

Mots clés libres

Réseau électrique

Hvdc; mtdc

Evaluation et Optimisation

Sécurité AC/DC; Stabilité

Assessment & Optimization

Power network

Hvdc; mtdc

AC/DC Security; Stability

Résumé

L'intégration des Énergies Renouvelables pose aujourd'hui des problèmes de congestion et d'incertitude sur le réseau électrique vu l'intermittence et l'imprévisibilité de ce type d'énergie. De plus, pour des questions de rentabilité et d'efficacité, la puissance produite à partir du renouvelable est transmise sous forme de Haute Tension en Courant Continu (HVDC). Un nouveau concept a donc émergé, celui de la fusion d'interconnexions HVDC dans un réseau maillé existant et ceci apportera plus de flexibilité dans le fonctionnement du système global. Le résultat : une hybridation du système de transmission d'électricité avec des interactions mutuelles importantes entre système AC existant et DC intégré. Si les problèmes de stabilité du réseau AC sont aujourd'hui identifiés, ceux du système hybride doivent encore être étudiés puisque l'intégration de convertisseurs de puissance commandables et contrôlables rapidement pourrait modifier le comportement du système entier. De ce fait, ce projet de thèse cherche à établir une étude innovante englobant tout le système hybride AC/DC. Celle-ci portera tout d'abord sur une évaluation de la sécurité prenant en compte les contraintes opérationnelles et la capacité du système à atteindre un nouvel équilibre. En outre, cette thèse relèvera les défis de stabilisation du système hybride global. Pour cela, les missions consisteront en une étude préliminaire de l'état de l'art : quelles nature physique des problèmes d'instabilité du système AC ? Quels types et gammes de perturbations à considérer pour l'évaluation de la stabilité ? Finalement, quels modélisation et contrôle du système HVDC ? Tout cela permettra de développer un outil inclusif d'évaluation de la sécurité prenant en compte différentes méthodes de contrôle du système. Une analyse sera également faite pour comprendre l'influence des paramètres et des méthodes de contrôle adoptés. Cela nous aidera à mettre en place un moyen de contrôle systématique pour améliorer la sécurité du réseau et optimiser la distribution de la puissance à travers un réseau Multi-Terminal DC.

Today, the integration of renewable energies poses problems of congestion and uncertainty on the electricity network, given the intermittency and unpredictability of this type of energy. What's more, for reasons of profitability and efficiency, the power generated from renewables is transmitted in the form of High Voltage Direct Current (HVDC). A new concept has therefore emerged, that of merging HVDC interconnections into an existing meshed network, which will bring greater flexibility to the operation of the overall system. The result is a hybrid electricity transmission system with significant mutual interactions between the existing AC system and the integrated DC system. While the stability problems of the AC network have now been identified, those of the hybrid system still need to be studied, since the integration of rapidly controllable power converters could modify the behaviour of the entire system. As a result, this thesis project seeks to establish an innovative study encompassing the entire AC/DC hybrid system. This will focus on a security assessment that takes into account operational constraints and the ability of the system to reach a new equilibrium. In addition, this thesis will address the stabilisation challenges of the overall hybrid system. To this end, the assignments will consist of a preliminary study of the state of the art: what is the physical nature of the instability problems of the AC system? What types and ranges of disturbances should be considered for stability assessment? Finally, what modelling and control of the HVDC system? All of this will enable the development of an inclusive security assessment tool that takes into account different system control methods. An analysis will also be carried out to understand the influence of the parameters and control methods adopted. This will help us to implement a systematic means of control to improve network security and optimise power distribution across a Multi-Terminal DC network.