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Thèse

Visualisation de la thèse: THE230

Thèse 2019

S.NGUEVEU

ROC

DO

Micro-réseaux, Energie, Optimisation

Conception robuste de microréseaux intelligents

Titre : Conception robuste de microréseaux intelligents

Cette thèse se déroule dans le cadre d'une collaboration entre des chercheurs en Optimisation Combinatoire du LAAS-Toulouse et des chercheurs en Génie Electrique du LAPLACE-Toulouse.

Contexte et description

Les microréseaux remplissent la fonction de mise à disposition de l’énergie électrique à un nombre limité de consommateurs, concentrés dans un espace restreint (bâtiment, groupe d’habitations, quartier, village). Ces systèmes incorporent diverses unités de production locale (éoliennes, petites génératrices hydrauliques, générateurs diesel, panneaux photovoltaïques,...), des consommateurs éventuellement contrôlables et délestables et des composants de stockage d’énergie (batteries, stockage hydrogène, volants d’inertie), ainsi que des convertisseurs statiques nécessaires pour assurer le contrôle des échanges d’énergie entre les constituants précédemment cités.

 

La gestion dans les microréseaux ne concerne pas que l’électricité. Elle peut devenir multiflux, les besoins couverts par le microréseau pouvant être non seulement électrique, mais aussi des besoins en chaleur et en froid, voire même en eau (réseau de pompage et de dessalement). Ces quatre maillons (sources, consommateurs, stockeur, gestion d’énergie) sont les constituants essentiels de la conception des microréseaux. Il s’agit en effet de travailler sur des méthodologies d’optimisation conjointe des dimensions des composants (boucle externe, ‘’leader’’) et de leur gestion énergétique (boucle interne, ‘’follower’’). La conception doit également être robuste vis-à-vis d’incertitudes sur les prévisions de productible (irradiation solaire, vent) et de consommation, ainsi que les incertitudes relatives aux modèles technico-économiques (aléas sur la tarification). Il s’agit de thèmes scientifiques pour lesquels les équipes ROC au LAAS et GENESYS au LAPLACE sont reconnues.

 

Dans cette thèse, nous considérerons en premier lieu le cas d’étude d’une école isolée, située en milieu rural, non connectée à un réseau de distribution d’électricité. Cette école, située dans la région de Cundinamarca en Colombie, fait l’objet d’investigations par l’Université JAVERIANA. Le dispositif inclut des panneaux solaires photovoltaïques, des charges dont certaines peuvent être délestables ainsi que des éléments de stockage (batterie, électrolyse). Il est envisagé d’inclure également la problématique de la gestion de l’eau : l’utilisation de l’énergie électrique liée au pompage et au stockage de cette eau amenant des degrés de liberté supplémentaires dans la gestion de l’énergie au sein du micro-réseau. De même, la possibilité de stocker des surplus d’électricité sous forme de gaz par électrolyse sera prise en compte. A terme, au-delà du cas d’un microréseau en site isolé, les approches méthodologiques développées pourront se confronter à des cas d’applications encore plus complexes, tels que les microréseaux connectés au réseau public voire même les « réseaux de microréseaux » qui associent et font communiquer entre eux plusieurs clusters énergétiques.

 

L’objectif de la thèse est de développer des méthodes de conception robustes innovantes, prenant en compte une gestion énergétique multi-flux par des techniques de planification optimale. En pratique, on étudiera d’une part, pour la boucle interne, des techniques de planification performantes à base de programmation mathématique ou par contraintes. D’autre part, pour la boucle externe de dimensionnement, le choix des méthodes les plus pertinentes doit faire l’objet d’investigations. En particulier dans le cas de réseaux de microréseaux, induisant un processus complexe d’optimisation multi-niveaux, couplant entre eux plusieurs processus, des approches de décomposition de Benders ou de Dantzig Wolfe seraient envisageables et à évaluer.

 

Financement : Projet MICRO: Contrat doctoral Region Occitanie – Université Fédérale de Toulouse

Etablissement employeur : Toulouse INP

Date de début souhaitée : Septembre 2019

 

Contacts :

 

Sandra U. Ngueveu, ngueveu@laas.fr

Xavier Roboam, xavier.roboam@laplace.univ-tlse.fr

Bruno Sareni, sareni@laplace.univ-tlse.fr

 

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