Méthodes de calcul et simulation numérique pour l'analyse et le contrôle de la stabilité des réseaux électriques à fort taux d'énergie renouvelable – Validation par simulation temps réel.

Numerical calculation and simulation methods for the analysis and control of the stability of electrical networks with a high rate of renewable energy - Validation by real-time simulation.

• Auteur / Autrice : Hung cuong Nguyen
• Direction : Tuan Tran-Quoc, Yvon Besanger
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA/LITEN

Mots clés

Mots clés libres

Stabilité mondiale

Stabilité de fréquence

Stabilité de la tension

Stabilité angulaire

Impact des énergies renouvelables

Solutions pour améliorer la stabilité de fréquence

Global stability

Frequency stability

Voltage stability

Angle stability

Impact of renewable energy

Solutions to improve global stability

Résumé

Dans le cadre de la transition énergétique, l'intégration de la production d'énergies renouvelables (EnR) dans les réseaux électriques sera principalement limitée par le problème des instabilités de fréquence pouvant être induites par une insuffisance d'inertie qui est assurée par les générateurs conventionnels à machines tournantes. Pour permettre un taux de pénétration non négligeable des EnR, il devient crucial de disposer de solutions de prédiction de ces instabilités et de stratégies de contrôle intelligent à l'échelle globale des réseaux en couvrant les systèmes multi-sources, les systèmes de stockage, les véhicules électriques intégrés ainsi que les charges de consommation électrique. L'ambition du CEA-LITEN/DTS est de contribuer à l'intégration intelligente des EnR aux réseaux électriques conformément à la loi de transition énergétique. Aussi, l'objectif de ce travail recherche est de développer des méthodes performantes et innovantes visant à identifier, caractériser et quantifier les évènements potentiels d'instabilité du réseau dans une vision globale. Puis de développer des outils de coordination des moyens de production, de stockage, de véhicules électriques et gestion de consommation pour la prévention des risques d'instabilité pour les situations critiques identifiées. Enfin, l'intégration de ces moyens de prévention dans un outil de simulation temps réel permettra de tester et de démontrer les performances des solutions proposées. Au-delà du caractère multi-sources, la prise en compte de la gestion globale des systèmes de stockage, des véhicules électriques intégrés ainsi que de la consommation électrique du réseau, constitue la rupture par rapport aux approches adoptées jusque-là. Cette méthodologie va s'appuyer sur les compétences du CEA-LITEN/DTS, reconnues à l'international et réunies sur le même site, en simulation et optimisation des systèmes énergétiques complexes, en prévision et estimation de production d'énergie solaire, en stockage associé, en gestion et simulation de réseaux électriques. Les compétences complémentaires présentes au CEA-LIST et au G2ELAB viendront consolider l'efficacité de la démarche.

In the context of energy transition, the integration of renewable energies into power systems will be mainly limited by the frequency instability problem can be caused by a failure inertia which is provided by the generators to conventional rotating machines. In order to integrate a high renewable energy into grid, it becomes crucial to have predictive solutions of these instability and intelligent control strategies in a global scale networks covering the multi-source systems, storage systems, integrated electrical vehicles as well as electrical power loads. The ambition of CEA-LITEN/DTS is to contribute to the intelligent integration of renewable energy to power systems in accordance with the energy transition law. Also, the objective of this research work is to develop efficient and innovative methods to identify, characterize and quantify potential network instability events in a global vision. Then develop tools for coordination of means of production, storage, electric vehicles and load management for the prevention of risks of instability for the identified critical situations. Finally, the integration of these means of prevention in a real-time simulation tool allows to test and demonstrate the performance of the proposed solutions. Beyond the multi-source nature, taking into account the overall management of storage systems, embedded electric vehicles as well as power consumption of the network, constitutes the break with the approaches taken so far. This methodology will rely on the expertise of CEA-LITEN / DTS, internationally recognized and met on the same site, in simulation and optimization of complex energy systems, in forecasting and estimation of solar energy production, in associated storage, in management and simulation of power systems. Complementary expertise of CEA-LIST and G2ELAB will consolidate the effectiveness of the demarche.