Planification de réseaux de distribution mixtes AC/DC

AC DC MV distribution systems planning

• Auteur / Autrice : Heitor Farias de Barros
• Direction : Bertrand Raison, Marie-Cécile Alvarez-Hérault, Tuan Tran-Quoc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 05/07/2024
• 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, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Laure Espinouse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marco Merlo, Bruno François
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jan Desmet, Salvy Bourguet
• DOI : 10.70675/39b3cfe0z34f9z4196zadfbze9c7c639f584

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits électriques -- Courant continu

Circuits électriques -- Courant alternatif

Réseaux électriques (énergie)

Moyenne tension

Mots clés libres

Planification

Hta

Réseaux mixtes AC/DC

Réseau de Distribution

Architecture du Réseau

Medium Voltage DC

Planning

Network Architecture

Distribution System

Hybrid AC/DC Grid

Résumé

L'intégration croissante des ressources énergétiques natives en courant continu à l'échelle de réseaux électriques, telles que les systèmes photovoltaïques, les véhicules électriques, les systèmes de stockage et les centres de données, remet en question le choix conventionnel des systèmes de distribution en courant alternatif (AC) au niveau de la moyenne tension (MV). Cette recherche vise à évaluer la viabilité technique et économique des réseaux de distribution MV AC/DC en développant des outils de planification pour les réseaux hybrides.L'étude propose des modèles de planification optimale des systèmes de distribution pour traiter les connexions MVDC point à point et les topologies hybrides, qui incorporent des ressources DC connectées au système par le biais de convertisseurs DC/DC, en utilisant des formulations telles que la programmation linéaire en nombres entiers mixtes, quadratique et conique de second ordre. Parmi les principales contributions de cette recherche, une analyse documentaire approfondie des hypothèses de planification a été réalisée, la proposition d'un modèle linéaire de pertes pour les stations de conversion AC/DC et DC/DC tenant compte de l'efficacité variable en fonction de la charge, l'incorporation de contraintes topologiques pour tenir compte des topologies radiales par morceaux, et l'évaluation des avantages économiques pour un large ensemble de paramètres dans le cadre des marchés de l'électricité dérégulés.Les perspectives futures comprennent l'étude de l'scalabilité des modèles proposés à des réseaux de distribution à plus grande échelle, l'exploration des tendances émergentes dans la résolution de l'optimisation et l'inclusion de choix liés à la conception dans les outils de planification.

The increasing integration of utility-scale DC-native energy resources, such as photovoltaic systems, electric vehicles, storage systems, and data centers, challenges the conventional choice of AC distribution systems at the Medium Voltage (MV) level. This research aims to evaluate the technical and economic viability of AC/DC MV distribution networks by developing planning tools for hybrid networks.The study proposes optimal distribution system planning models to address point-to-point MVDC connections and hybrid topologies, which incorporate DC resources connected to the system through DC/DC converters, using formulations such as Mixed Integer Linear, Quadratic and Second Order Conic Programming. Some of the key contributions of this research include an extensive literature review of planning hypotheses, the proposal of a linear model of losses for AC/DC and DC/DC conversion stations accounting for part-load efficiency, the incorporation of topological constraints to accommodate piece-wise radial topologies, and the assessment of economic benefits across a wide range of parameters within the framework of unbundled electricity markets.Future perspectives include investigating the scalability of the proposed models to larger-scale distribution networks, exploring emerging trends in the optimization solving and including design-related choices in the planning tools.