Stratégies de planification de l’électrification rurale vers les micro-réseaux BT dans les pays en développement – étude de cas au Cambodge

Rural electrification planning strategies towards LV microgrids in developing countries – case study in Cambodia

• Auteur / Autrice : Chhith Chhlonh
• Direction : Bertrand Raison, Vannak Vai, Marie-Cécile Alvarez-herault
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 26/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Institut de technologie du Cambodge
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Systèmes et Réseaux électriques
• Jury : Président / Présidente : Fabien Ndagijimana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Notton, Corinne Alonso, Christian Schaeffer, Azeddine Houari
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Notton, Corinne Alonso

Mots clés

Mots clés libres

Planification de l'électrification rurale

Topologies radiales

Micro-réseau LVAC

Micro-réseau LVDC

Nano-réseaux

Totex

Rural electrification planning

Radial topologies

LVAC microgrid

LVDC microgrid

Nano-grids

Totex

Résumé

Dans le contexte de l'électrification rurale dans les pays en développement, les opérateurs de réseau de distribution étendent le réseau de distribution pour alimenter en électricité les foyers des zones reculées ou rurales. Lors de la planification d'un réseau basse tension, il est nécessaire de concevoir une structure qui réponde à la fois aux exigences économiques et techniques. Ces tâches restent un défi pour les opérateurs de réseau de distribution et les chercheurs. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de développer un outil de planification pour l'électrification rurale en basse tension. La première partie consiste à proposer des méthodes pour définir une topologie radiale appropriée pour une zone non électrifiée en se fondant sur des données d'enquête. Quatre topologies radiales différentes, nommées LB – MST, LB – SP, MST – PB et SP – PB, sont construites sur la base des méthodes proposées. Ces topologies sont comparées en fonction du TOTEX le plus bas sur 30 ans afin de sélectionner la topologie radiale optimale. La deuxième partie propose une méthodologie pour le dimensionnement et l'implantation de SHS (Solar Home System) sur les habitations au sein de la topologie radiale sélectionnée afin de former un microréseau BT en AC. Ensuite, quatre options de solutions (incluant les modes connecté et non connecté au réseau) sont présentées pour traiter le problème du flux d'énergie bidirectionnel (produit par les SHS) du microréseau BT (basse tension) vers l’amont et de l’amont au microréseau BT en cas de besoin. La dernière partie consiste à comparer le microréseau LVAC et les microréseaux LVDC en termes de TOTEX et d'aspects techniques. Les microréseaux LVDC sont définis par trois scénarios proposés, dont l'un se concentre sur les nanoréseaux LVDC.

In the context of rural electrification in developing countries, distribution system operators (DSOs) are expanding the distribution system to provide power supply to the households in remote or rural areas. In planning a low-voltage system, it is necessary to design a structure that meets both economic and technical requirements. These tasks remain challenging for DSOs as well as researchers. Therefore, the objective of this thesis is to develop a planning tool for low-voltage rural electrification. The first part is to propose methods to define an appropriate radial topology for a non-electrified area based on surveyed data. Four different radial topologies, named LB – MST, LB – SP, MST – PB, and SP – PB, are constructed based on the proposed methods. These topologies are compared in terms of the lowest TOTEX over 30 years to select an optimal radial topology. The second part is to propose a methodology for the sizing and siting of SHS on households within the selected radial topology (from the first part) towards an LVAC microgrid. Subsequently, four solution options (including on-grid and off-grid modes) are introduced to address the issue of reverse energy flow (produced by SHSs) from the LV microgrid at the slack bus and to provide energy to the LV microgrid when needed. The final part is to compare the LVAC microgrid and the LVDC microgrids in terms of TOTEX and technical aspects. The LVDC microgrids are defined by three proposed scenarios, one of which focuses on LVDC nano-grids.