Tesi: "Réseau intelligent d'énergie"

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Chabaud, Aurélie. "Micro-réseau intelligent pour la gestion des ressources énergétiques". Perpignan, 2014. https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/tel-01260201.

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Hajar, Khaled. "Coopérative énergétique intelligente". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT028/document.

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Abstract (sommario):

Actuellement, les stratégies de gestion de l’énergie dans les réseaux intelligents sont pour la plupart limitées à l’intérêt d’un sous-système. En règle générale, chaque acteur est géré de façon autonome sans tenir compte du fait qu’il est intégré dans un réseau électrique à proximité. Par exemple, un système de gestion de l’énergie des bâtiments vise à fournir le niveau de service souhaité aux occupants et ne se soucie pas de son impact sur le réseau, sauf s’il doit en respecter certaines contraintes.Cette manière de gérer peut conduire bien entendu à un équilibre donné mais la résultante ne sera qu’un ensemble de sous-systèmes optimisés qui amèneront rarement à un optimum global dans la poche à laquelle ils appartiennent.Compte tenu de ce qui est dit ci-dessus, et au vu d’une architecture de réseaux de distribution en évolution rapide; la restructuration physique et algorithmique en sous réseaux physiques ou virtuels permettra de répondre efficacement aux problématiques liées à :— La sûreté de la fourniture— L’intégration massive de renouvelable— La qualité de l’énergie— L’apparition de nouvelles charges non conventionnelles— Aux services systèmesDans la littérature, les aspects du contrôle et de la gestion de l’énergie de microréseaux sont traités séparément, et l’interaction de réseau intelligent est simplement proposée.Pour relever ces défis, le concept de réseaux intelligents est apparu au cours de la dernière décennie. Il s’appuie sur les capacités des systèmes de communication modernes qui permettent le flux continu de données entre les acteurs d’un réseau intelligent et sur les capacités de calcul évolutives permettant de mettre en œuvre des stratégies avancées de gestion de l’énergie à grande échelle.Cette thèse se propose de mener une étude systémique du contrôle de microréseaux lequel contrôle vise une gestion optimisée de l’énergie en lien avec une structure de ce qui est communément appelé « réseau intelligent » et ce, tout en optimisant la puissance locale sous un modèle prédictif de contrôle (MPC).Le MPC se distingue parmi les stratégies avancées de contrôle de réseau pour plusieurs raisons. D’abord, il permet de traiter facilement des systèmes multi variables qui sont soumis à de multiples contraintes. En second lieu, il est capable d’anticiper les événements futurs en tenant compte des prévisions (par exemple, prévisions météorologiques, prévisions de charges, ...). Pour ces raisons, une partie de cette thèse est dédiée aux algorithmes MPC qui visent à coordonner de manière optimale un grand nombre d’acteurs dans un microréseau (PV, Batteries, Éolienne, charges, ...). L’idée est d’avoir un contrôleur MPC local pour chaque microréseau et au-dessus, un coordinateur de contrôleur de gestion MPC qui influence le contrôleur local de telle manière que l’optimalité globale du réseau intelligent soit respectée. L’objectif de maximiser la consommation locale d’énergie produite localement est considéré. Cet objectif est une étape vers l’indépendance énergétique des microréseaux locaux vis à vis du réseau principal lequel toutefois peut intervenir pour acheter l’excès de puissance de l’ensemble des microréseaux de la coopérative.Cette thèse a été préparée en co-tutelle entre le Gipsa-Lab de l’Université Grenoble-Alpes (UGA) et le PREEA de l’université de technologie et de sciences appliquées libano-française dans l’application du projet PARADISE.Ce dernier projet vise par ses contributions à optimiser des réseaux de distribution ilôtables en présence d’un fort taux de production intermittente à base de renouvelable ; et ce, par des architectures physiques et algorithmiques incrémentales
Currently, energy management strategies in smart grids are mostly limited to the interest of a subsystem. As a general rule, each actor is autonomously managed regardless of whether it is integrated into a nearby power grid. For example, a building energy management system aims to provide the desired level of service to occupants and does not care about its impact on the system unless it has to meet certain constraints.This way of managing can of course lead to a given equilibrium but the resultant will be only a set of optimized subsystems that will rarely lead to an overall optimum in the pocket to which they belong.In view of what has been said above, and in view of a rapidly evolving distribution system architecture; The physical and algorithmic restructuring in physical or virtual sub networks will allow to answer efficiently the problems related to:- Security of supply- Massive integration of renewable energy- The quality of energy- The appearance of new unconventional loads- System servicesIn the literature, aspects of microgrid energy control and management are treated separately, and intelligent network interaction is simply proposed.To meet these challenges, the concept of smart grids has emerged over the last decade. It builds on the capabilities of modern communication systems that enable the continuous flow of data between the players in an intelligent network and the scalable computing capabilities to implement advanced large-scale energy management strategies ladder.This thesis proposes to carry out a systemic study of the control of microgrid which control aims at an optimized management of the energy in connection with a structure of what is commonly called "intelligent network", while optimizing the local power under a model Predictive control (MPC).The MPC stands out among advanced network control strategies for several reasons. Firstly, it makes it possible to easily handle multi-variable systems which are subjected to multiple constraints. Secondly, it is able to anticipate future events by taking into account forecasts (for example, weather forecasts, forecast loads, etc.). For these reasons, part of this thesis is dedicated to MPC algorithms which aim to coordinate optimally a large number of actors in a microgrid (PV, Batteries, Wind, loads ...). The idea is to have a local MPC controller for each microgrid and above it, an MPC management controller coordinator that influences the local controller in such a way that the overall optimality of the intelligent network is respected. The objective of maximizing local consumption of locally produced energy is considered. This objective is a step towards the energy independence of the local microgrids with respect to the main network, which however can intervene to buy the excess power of all microgrids of the cooperative.This thesis was prepared in co-supervision between the Gipsa-Lab of the Grenoble-Alpes University (UGA) and the PREEA of the Lebanese-French University of Technology and Applied Sciences in the application of the PARADISE project.This project aims, through its contributions, to optimize distribution networks that are portable in the presence of a high rate of intermittent production based on renewable energy; And this, by physical architectures and incremental algorithm

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Ayari, Baligh. "Analyse du système de chauffage urbain dans une perspective de transformation en un réseau intelligent : application au démonstrateur SUNRISE "Ville intelligente et durable". Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10191.

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Abstract (sommario):

Le travail porte sur le volet chauffage urbain. Il a pour but de construire un système d’information sur le réseau de chauffage en intégrant l’ensemble du patrimoine lié au réseau de chauffage dans un SIG (Système d’information Géographique) et d’analyser les consommations de chauffage. Ceci constitue la première phase de transformation du réseau de chauffage en un réseau intelligent.Le travail comporte 4 parties. La première comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur le développement urbain, les consommations d’énergie, la technologie de chauffage urbain et sa place dans la consommation d’énergie. La seconde partie présente la Cité Scientifique, qui sert de support pour le démonstrateur SunRise en mettant l’accent sur le réseau de chauffage (production, transport de chaleur, stations d’échange, réseau secondaire), et les lieux de consommation, à savoir les bâtiments (surfaces chauffées, performances énergétiques, regroupement dans des secteurs géographiques ou opérationnels). Les informations sur le réseau de chauffage ont été intégrées dans un Système d’Information Géographique (SIG). Dans la 3ème partie, on analyse les consommations annuelles des différents bâtiments en les confrontant avec les « DPE » des bâtiments. Cette partie permet d’avoir une idée précise des consommations de chauffage de différents bâtiments. La dernière partie comporte une analyse détaillée de la consommation de chauffage du bâtiment M1
The thesis is part of the SunRise project "Demonstrator of the Smart and Sustainable City", which aim to turn the Campus of the University Lille1 in a demonstrator of the Smart and Sustainable city. The study focuses on the district-heating component. It aims at (i) building an information system on the heating network by the integration of all the information concerning the heating in a Geographic Information System (ii) analyzing the heating consumption. This is the first phase of the construction, of the Smart Heating network. The work involves four parts. The first includes a literature review of works conducted on urban development, energy consumption, district heating technology and its place in the energy consumption. The second part presents the Campus of the University Lille1, which serves as support for the demonstrator SunRise with a particular focus on the heating system (production, transport, heat exchange stations, secondary network), and buildings (heated surfaces, energy efficiency, clustering in geographic or operational areas). Information on the heating system has been integrated into a Geographic Information System (GIS). The 3rd part presents the annual consumption of the campus buildings together with a comparison them with their "DPE" (Diagnostic de Performance énergétique). This chapter provides a good understanding of the heating consumption of different buildings of the Campus. The last part presents a detailed analysis of the heat consumption of the building M1. The analysis is performed at different scales: monthly, daily and hourly

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Ali, Sadaqat. "Energy management of multi-source DC microgrid systems for residential applications". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0159.

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Abstract (sommario):

Comparé au réseau électrique alternatif (AC), le réseau électrique en courant continu (DC) a démontré de nombreux avantages tels que son interface naturelle avec les RES, les systèmes de stockage d'énergie et les charges en courant continu, une efficacité supérieure avec moins d'étapes de conversion, et un contrôle plus simple sans effet de peau et sans considérations sur le flux de puissance réactive. Le micro-réseaux DC reste une technologie relativement nouvelle, et ses architectures de réseau, stratégies de contrôle, techniques de stabilisation méritent d'énormes efforts de recherche. Dans ce contexte, cette thèse porte sur les problèmes de gestion de l'énergie d'un réseau électrique en courant continu (DC) multi-source dédié aux applications résidentielles. Le réseau électrique en courant continu (DC) est composé de générateurs distribués (panneaux solaires), d'un système de stockage d'énergie hybride (HESS) avec des batteries et un supercondensateur (SC), et de charges en courant continu, interconnectées via des convertisseurs de puissance DC/DC. L'objectif principal de cette recherche est de développer une stratégie avancée de gestion de l'énergie (EMS) d'améliorer l'efficacité opérationnelle du système tout en renforçant sa fiabilité et sa durabilité. Une plateforme de simulation hiérarchique de réseau électrique DC a été développée sous MATLAB/Simulink. Elle est composée de deux couches avec des échelles de temps différentes : une couche de contrôle de niveau local (échelle de temps de quelques secondes à quelques minutes en raison des comportements de commutation des convertisseurs) pour les contrôles des composants locaux, et une couche de contrôle de niveau système (avec une échelle de temps de quelques jours à quelques mois avec un test accéléré) pour la validation à long terme de l'EMS et son évaluation de performance. Dans la couche de contrôle de niveau local, les panneaux solaires, les batteries et le supercondensateur ont été modélisés et contrôlés séparément. Différents modes de contrôle tels que le contrôle de courant, le contrôle de tension et le contrôle du point de puissance maximale (MPPT) ont été mis en œuvre. Un filtre passe-bas (LPF) a été appliqué pour diviser la puissance totale du HESS : basse et haute fréquence pour les batteries et le supercondensateur. Différentes fréquences de coupure du LPF pour le partage de puissance a également été étudiée. Un EMS hybride bi-niveau combiné et un dimensionnement automatique ont été proposés et validés. Il couvre principalement cinq scénarios d'exploitation, notamment la réduction de la production des panneaux solaires, la réduction de la charge et trois scénarios via le contrôle du HESS associé à la rétention du contrôle de l'état de charge (SOC) du supercondensateur. Une fonction objective prenant en compte à la fois le coût en capital (CAPEX) et les coûts d'exploitation (OPEX) a été conçue pour l'évaluation des performances de l'EMS. L'interaction entre l'HESS et l'EMS a été étudiée conjointement sur la base d'un ensemble de données ouvertes de profils de consommation électrique résidentielle couvrant à la fois l'été et l'hiver. Finalement, une plateforme expérimentale de réseau électrique à courant continu (DC) multi-source a été développée pour valider en temps réel l'EMS. Elle est composée de quatre batteries lithium-ion, d'un supercondensateur, d'une alimentation électrique à courant continu programmable, d'une charge à courant continu programmable, de convertisseurs DC/DC correspondants et d'un contrôleur en temps réel (dSPACE/Microlabbox). Des tests accélérés ont été réalisés pour vérifier l'EMS proposé dans différents scénarios d'exploitation en intégrant des panneaux solaires réels et les profils de consommation de charge. Les plateformes de simulation hiérarchique de réseau électrique en courant continu (DC) et expérimentale, peuvent être utilisées de manière générale pour vérifier et évaluer divers EMS
Compared to the alternating current (AC) electrical grid, the direct current (DC) electrical grid has demonstrated numerous advantages, such as its natural interface with renewable energy sources (RES), energy storage systems, and DC loads. It offers superior efficiency with fewer conversion steps, simpler control without skin effect or reactive power considerations. DC microgrids remain a relatively new technology, and their network architectures, control strategies, and stabilization techniques require significant research efforts. In this context, this thesis focuses on energy management issues in a multi-source DC electrical grid dedicated to residential applications. The DC electrical grid consists of distributed generators (solar panels), a hybrid energy storage system (HESS) with batteries and a supercapacitor (SC), and DC loads interconnected via DC/DC power converters. The primary objective of this research is to develop an advanced energy management strategy (EMS) to enhance the operational efficiency of the system while improving its reliability and sustainability. A hierarchical simulation platform of the DC electrical grid has been developed using MATLAB/Simulink. It comprises two layers with different time scales: a local control layer (time scale of a few seconds to minutes due to converter switching behavior) for controlling local components, and a system-level control layer (time scale of a few days to months with accelerated testing) for long-term validation and performance evaluation of the EMS. In the local control layer, solar panels, batteries, and the supercapacitor have been modeled and controlled separately. Various control modes, such as current control, voltage control, and maximum power point tracking (MPPT), have been implemented. A low-pass filter (LPF) has been applied to divide the total HESS power into low and high frequencies for the batteries and supercapacitor. Different LPF cutoff frequencies for power sharing have also been studied. A combined hybrid bi-level EMS and automatic sizing have been proposed and validated. It mainly covers five operational scenarios, including solar panel production reduction, load reduction, and three scenarios involving HESS control combined with supercapacitor state of charge (SOC) control retention. An objective function that considers both capital expenditure (CAPEX) and operating costs (OPEX) has been designed for EMS performance evaluation. The interaction between the HESS and EMS has been jointly studied based on an open dataset of residential electrical consumption profiles covering both summer and winter seasons. Finally, an experimental platform of a multi-source DC electrical grid has been developed to validate the EMS in real-time. It comprises four lithium-ion batteries, a supercapacitor, a programmable DC power supply, a programmable DC load, corresponding DC/DC converters, and a real-time controller (dSPACE/Microlabbox). Accelerated tests have been conducted to verify the proposed EMS in different operational scenarios by integrating real solar panels and load consumption profiles. The hierarchical simulation and experimental DC electrical grid platforms can be generally used to verify and evaluate various EMS

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Courchelle, Inès de. "Vers une meilleure utilisation des énergies renouvelables : application à des bâtiments scientifiques". Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30196/document.

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Abstract (sommario):

Les travaux de cette thèse portent sur l'optimisation des flux énergétiques et informatiques dans un réseau intelligent ayant pour but d'alimenter un centre de calcul via des énergies renouvelables. Dans cette thèse sont traités les problèmes liés à la mise en commun des informations de types énergétique et informatique dans une contrainte de réactivité forte à travers la création d'une architecture pour un réseau intelligent. La modélisation d'un tel réseau doit permettre la prise de décision de manière dynamique et autonome. L'objectif de cette modélisation, via un réseau intelligent, est l'optimisation des ressources renouvelables afin de diminuer l'empreinte écologique
The work of this thesis deals with the optimization of energy and computer flows in an intelligent network aiming to supply a data center via renewable energies. In this thesis are treated the problems related to the pooling of energy and computer information in a strong reactivity constraint through the creation of an architecture for an intelligent network. The modeling of such a network must allow the decision making in a dynamic and autonomous way. The objective of this modeling, via an intelligent network, is the optimization of renewable resources in order to reduce the ecological footprint

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Dahmane, Yassir. "Gestion d'énergie optimisée étendue véhicules infrastructures". Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0047.

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Abstract (sommario):

Cette thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre de la chaire Renault/Centrale Nantes sur l’amélioration des performances des véhicules électriques (EV/HEV). Elle est dédiée à la problématique de la gestion de la recharge des véhicules électriques, en utilisant des algorithmes d’optimisation et des stratégies de recharge intelligentes. Dans ce cadre, plusieurs contributions ont été proposées sur les sujets de la recharge intelligente d’une voiture électrique et la gestion de la recharge d’une flotte de véhicules électriques, en considérant les contraintes de mobilités (SOC désiré à la fin de la recharge et heure de dé part), la température des batteries Li-ion, les infrastructures de recharge, et le réseau électrique. Sur le sujet de la recharge intelligente d’une voiture électrique, les contributions se sont concentrées sur le développement des algorithmes embarqués permettant la planification du profil de la puissance de recharge afin de réduire le coût de la recharge. Les algorithmes proposés prennent en compte les besoins de mobilités des utilisateurs de véhicules électriques, et l’effet de la température sur la puissance de recharge des batteries Li-ion. Sur le sujet de la gestion de recharge de flotte de véhicules, les contributions portent essentiellement sur les algorithmes centralisés dans les stations de recharge de véhicules électriques. Un algorithme de recharge unidirectionnelle a été proposé afin d’évaluer le nombre optimal de véhicules électriques à recharger avec un bon niveau de satisfaction des contraintes de mobilités et sans aucun renforcement de l’infrastructure. Le passage à l’algorithme bidirectionnel est fait grâce à l’exploitation de la fonctionnalité V2G qui permettra la participation des véhicules électriques dans la régulation de fréquence. Les contributions proposées sur le premier sujet ont l’avantage d’augmenter la précision d’estimation de SOC final en très basse température, et d’être embarquable sur le véhicule grâce à la légèreté des algorithmes et la rapidité d’exécution. D’autre part, les algorithmes de gestion de recharge de flotte de véhicules permettent une intégration des véhicules électriques à grande échelle sur le réseau et montrent le potentiel des voitures électriques dans la contribution à la stabilité du réseau électrique. Les algorithmes et les stratégies développées ont été testés en simulation et seront testés sur un système de recharge de voiture électrique. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’avantage de la recharge intelligente sur la réduction des coûts, les bienfaits sur le réseau et l’importance de la gestion de la recharge des flottes de véhicules électriques dans développement des services réseaux
This PhD thesis is part of the Renault/Centrale Nantes chair on improving the performance of electric vehicles (EV/PHEV). It is dedicated to the problem of the charging management of electric vehicles, using optimization algorithms and smart charging strategies. In this framework, several contributions have been proposed on the topics of smart charging of an EV and the smart energy management of an EV fleet, considering the mobility constraints (desired SOC at the end of the charging and departure time), the temperature of the Li-ion bat teries, the charging infrastructures, and the power grid. On the subject of smart charging of an EV, the contributions focused on the development of embedded algorithms allowing the scheduling of the charging power profile in order to reduce the charging cost. The proposed algorithms take into account the mobility needs of electric vehicle users, and the effect of temperature on the charging power of Li-ion batteries. On the subject of fleet energy management, the contributions focus on centralized algorithms in electric vehicle charging stations. An unidirectional recharging algorithm has been proposed in or der to evaluate the optimal number of electric vehicles to be recharged with a good level of satisfaction of mobility constraints and without any infrastructure reinforcement. The switch to the bidirectional algorithm is due to the exploitation of the V2G functionality, which will allow the participation of electric vehicles in frequency regulation. The proposed contributions on the first topic have the advantage of increasing the estimation accuracy of final SOC in very low temperature, and to be embedded on the EV due to the low computational capacity of the algorithms and the speed of execution. On the other hand, the EV fleet charging manage ment algorithms allow the possibility of large-scale integration of electric vehicles on the grid and show the potential of EVs in contributing to the stability of the power grid by offering ancillary services such as frequency regulation. The algorithms and strategies developed have been tested in simulation and will be tested on an EV charging system. The results obtained have highlighted the benefits of smart charg ing on cost reduction and grid benefits and the importance of electric vehicle fleet charging management in the development of grid services

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Lefort, Antoine. "A smart grid ready building energy management system based on a hierarchical model predictive control". Thesis, Supélec, 2014. http://www.theses.fr/2014SUPL0010/document.

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Abstract (sommario):

L’intégration des énergies renouvelables produites par un bâtiment et les réseaux de fourniture, qui sont amenés à proposer des tarifications et des puissances disponibles variables au cours de la journée, entraînent une grande variabilité de la disponibilité de l’énergie. Mais les besoins des utilisateurs ne sont pas forcément en accord avec cette disponibilité. La gestion de l’énergie consiste alors à faire en sorte que les moments de consommation des installations coïncident avec les moments où celle-ci est disponible. Notre objectif a été de proposer une stratégie de commande prédictive, distribuée et hiérarchisée, pour gérer efficacement l’énergie de l’habitat. Les aspects prédictifs de notre approche permettent d’anticiper les besoins et les variations de la tarification énergétique. L’aspect distribué va permettre d’assurer la modularité de la structure de commande, pour pouvoir intégrer différents usages et différentes technologies de manière simple et sans faire exploser la combinatoire du problème d’optimisation résultant
Electrical system is under a hard constraint: production and consumption must be equal. The production has to integrate non-controllable energy resources and to consider variability of local productions. While buildings are one of the most important energy consumers, the emergence of information and communication technologies (ICT) in the building integrates them in smart-grid as important consumer-actor players. Indeed, they have at their disposal various storage capacities: thermal storage, hot-water tank and also electrical battery. In our work we develop an hierarchical and distributed Building Energy Management Systems based on model predictive control in order to enable to shift, to reduce or even to store energy according to grid informations. The anticipation enables to plan the energy consumption in order to optimize the operating cost values, while the hierarchical architecture enables to treat the high resolution problem complexity and the distributed aspect enables to ensure the control modularity bringing adaptability to the controller

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Hennane, Youssef. "Réseaux électriques en présence de génération d'énergies distribuée". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0183.

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Abstract (sommario):

Les micro-réseaux jouent un rôle important dans l'électrification des zones rurales et éloignées car ils peuvent fonctionner en mode îloté sans être dépendants du réseau principal, facilitant ainsi l'accès à l'électricité pour ces zones. Les micro-réseaux fonctionnant en mode îloté nécessite des éléments de stockage à énergie stockée et à puissance importantes pour assurer la fiabilité de l'alimentation électrique des différentes charges en raison de la nature intermittente des sources d'énergie renouvelables. Ce problème est plus difficile à résoudre dans les micro-réseaux à topologies simples dans lesquels les sources et les charges sont reliées à un seul point commun de connexion par des lignes électriques (micro-réseaux mono-PCC). Une solution pour assurer une plus grande disponibilité de l'énergie, avec des éléments de stockage de taille réduite et donc à moindre coût, est la mise en place de micro-réseaux de topologies à structure maillée avec plusieurs sources distribuées de natures différentes connectées à ses différents points de connexion (micro-réseaux multi-PCC). L'un des défis à relever pour les micro-réseaux maillés est de synchroniser et de connecter tous les générateurs distribués tout en assurant la fonctionnalité "plug and play" et en respectant le partage de la puissance active et réactive entre les différentes unités de génération distribuées. Les méthodes les plus utilisées pour réaliser le partage de la puissance active et réactive des DG sont appliquées au niveau primaire du contrôle des micro-réseaux et sont conçues sur la base d'approches « Droop control ». Cependant, la plupart de ces méthodes ne sont efficaces que dans les micro-réseaux mono-PCC et non pas dans les micro-réseaux maillés multi-PCC. Un autre problème est que l'utilisation de méthodes basées sur la commande Droop pour contrôler les micro-réseaux au niveau primaire peut entraîner une déviation de la tension et de la fréquence du micro-réseau de leurs valeurs nominales, affectant la qualité de l'énergie et le bon fonctionnement du micro-réseau.La thèse est divisée en trois parties. La première partie présente le concept des micro-réseaux et une revue de la littérature sur leurs stratégies de contrôle. Dans la deuxième partie, nous proposons une nouvelle stratégie de commande droop non linéaire des générateurs distribués des micro-réseaux maillés, qu'ils fonctionnent en modes îlotés ou connectés au réseau. Cette stratégie assure la synchronisation sécurisée des sources distribuées et le partage précis des puissances active et réactive consommées entre elles. Cette stratégie permet de compenser les déviations de la tension et de la fréquence d'un micro-réseau îloté par le déploiement d'un contrôle secondaire supplémentaire pour chacun de ses générateurs en utilisant une seule information sur la tension d'un nœud pilote. Cette méthode de contrôle permet également une transition sans à-coup du mode îloté au mode connecté au réseau sans affecter le partage de la puissance active et réactive de ses sources pendant la synchronisation, ainsi que le contrôle des puissances actives et réactives échangées avec le réseau principal en mode connecté au réseau. La troisième partie propose une commande Droop non linéaire distribuée à base de consensus pour un partage précis des puissances active et réactive consommée ainsi que pour la restauration de la fréquence et de la tension secondaires dans des micro-réseaux îlotés reconfigurables maillés. Les contrôleurs pour le réglage primaire et secondaire sont ajustés localement et ne nécessitent pas la connaissance de la structure du micro-réseau. L'efficacité des commandes proposées dans cette thèse ainsi que leur robustesse sont prouvées par simulation à l'aide de Simscape et sont validées par des tests HIL. De plus, la stabilité des systèmes est étudiée sur la base des modèles mathématiques établis pour les micro-réseaux maillés étudiés, contrôlés par les contrôles distribués proposés
Microgrids play an important role in the electrification of rural and remote areas because they can operate in islanded mode without being dependent on the main grid, thus facilitating access to electricity for these areas.Microgrids operating in island mode require high energy and power storage elements to ensure reliable power supply of loads due to the intermittent nature of renewable energy sources. This problem is more difficult to solve in microgrids with simple topologies in which sources and loads are connected to a single common point of connection via power lines (single-PCC microgrids). A solution to ensure a higher availability of energy, with smaller storage elements and therefore lower cost, is the implementation of microgrids with mesh structure topologies with several distributed sources of different natures connected to its different connection points (multi-PCC microgrids). One of the challenges for mesh microgrids is to synchronize and connect all the distributed generators while ensuring "plug and play" functionality and respecting the active and reactive power sharing between the different distributed generation units. The most widely used methods to achieve DG active and reactive power sharing are applied at the primary level of microgrid control and are designed based on "Droop control" approaches. However, most of these methods are only effective in single-PCC microgrids and not in multi-PCC mesh microgrids. Another problem is that using Droop control-based methods to control microgrids at the primary level can cause the microgrid voltage and frequency to deviate from their nominal values, affecting the power quality and proper operation of the microgrid.The thesis is divided into three parts. The first part presents the concept of microgrids and a review of the literature on their control strategies. In the second part, we propose a new nonlinear droop control strategy for distributed generators of mesh microgrids, whether they operate in islanded or grid-connected modes. This strategy ensures the secure synchronization of the distributed sources and the accurate power sharing between them. This strategy allows compensating voltage and frequency deviations of an islanded microgrid by deploying an additional secondary control for each of its generators using a single information on the voltage of a pilot node. This control method also allows a smooth transition from islanded to grid-connected mode without affecting the active and reactive power sharing of its sources during synchronization, as well as the control of active and reactive power exchanged with the main grid in grid-connected mode. The third part proposes a consensus-based distributed nonlinear Droop control for accurate sharing of active and reactive powers between distributed sources as well as for frequency and voltage restoration in reconfigurable islanded mesh microgrids. The controllers for primary and secondary controls are locally adjusted and do not require knowledge of the microgrid structure. The efficiency of the proposed controls proposed in this thesis as well as their robustness are proved by simulation using Simscape and are validated by HIL tests. Also, the stability of the systems is studied based on the developed mathematical model of two different mesh microgrids controlled by both proposed distributed controls

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Gladkikh, Egor. "Optimisation de l'architecture des réseaux de distribution d'énergie électrique". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT055/document.

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Abstract (sommario):

Pour faire face aux mutations du paysage énergétique, les réseaux de distribution d'électricité sont soumis à des exigences de fonctionnement avec des indices de fiabilité à garantir. Dans les années à venir, de grands investissements sont prévus pour la construction des réseaux électriques flexibles, cohérents et efficaces, basés sur de nouvelles architectures et des solutions techniques innovantes, adaptatifs à l'essor des énergies renouvelables. En prenant en compte ces besoins industriels sur le développement des réseaux de distribution du futur, nous proposons, dans cette thèse, une approche reposant sur la théorie des graphes et l'optimisation combinatoire pour la conception de nouvelles architectures pour les réseaux de distribution. Notre démarche consiste à étudier le problème général de recherche d'une architecture optimale qui respecte l'ensemble de contraintes topologiques (redondance) et électrotechniques (courant maximal, plan de tension) selon des critères d'optimisation bien précis : minimisation du coût d'exploitation (OPEX) et minimisation de l'investissement (CAPEX). Ainsi donc, les deux familles des problèmes combinatoires (et leurs relaxations) ont été explorées pour proposer des résolutions efficaces (exactes ou approchées) du problème de planification des réseaux de distribution en utilisant une formulation adaptée. Nous nous sommes intéressés particulièrement aux graphes 2-connexes et au problème de flot arborescent avec pertes quadratiques minimales. Les résultats comparatifs de tests sur les instances de réseaux (fictifs et réels) pour les méthodes proposées ont été présentés
To cope with the changes in the energy landscape, electrical distribution networks are submitted to operational requirements in order to guarantee reliability indices. In the coming years, big investments are planned for the construction of flexible, consistent and effective electrical networks, based on the new architectures, innovative technical solutions and in response to the development of renewable energy. Taking into account the industrial needs of the development of future distribution networks, we propose in this thesis an approach based on the graph theory and combinatorial optimization for the design of new architectures for distribution networks. Our approach is to study the general problem of finding an optimal architecture which respects a set of topological (redundancy) and electrical (maximum current, voltage plan) constraints according to precise optimization criteria: minimization of operating cost (OPEX) and minimization of investment (CAPEX). Thus, the two families of combinatorial problems (and their relaxations) were explored to propose effective resolutions (exact or approximate) of the distribution network planning problem using an adapted formulation. We are particularly interested in 2-connected graphs and the arborescent flow problem with minimum quadratic losses. The comparative results of tests on the network instances (fictional and real) for the proposed methods were presented

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Le, Ky. "Gestion optimale des consommations d'énergie dans les bâtiments". Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00301368.

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Abstract (sommario):

L'objectif de la thèse est de fournir les méthodes qui permettent de gérer au mieux l'énergie en assurant le confort souhaité. Les modèles de charges sont développés et validés par des mesures. La prévision à court-terme de la consommation correspondant aux multi bâtiments (région) et au secteur résidentiel est proposée par réseaux de neurones et la méthode ascendante. Trois méthodes originales de la gestion optimale prédictive des chauffages et des climatisations sont développées: optimisation du confort thermique, minimisation des pics et minimisation des coûts de consommation. Deux méthodes originales de la gestion des charges en temps réel sont proposées: méthode basée sur un système de régulation adaptative des chauffages et des climatisations et méthode basée sur le délestage en fonction de la courbe de protection. Les méthodes proposées sont validées par simulation pour une maison (secteur résidentiel) et un hôtel (secteur tertiaire) avec les résultats satisfaisants.

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Amicarelli, Elvira. "Stratégies de gestion des réseaux électriques intelligents à fort taux de production renouvelable distribuée". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT056/document.

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Abstract (sommario):

En 2007 avec la directive sur les énergies renouvelables, l’Union Européen s’est engagée à développer une économie à faible intensité de carbone. Cette directive amène à réduire les émissions de gaz à effet de serre en augmentant entre autres la partie d’énergie produite par des sources renouvelables. Le processus d’insertion massive d’énergies renouvelables dans le mix électrique européen, est d’ores et déjà un fait acquis et ses effets sont tangibles. Cependant, à côté de ses effets environnementaux bénéfiques, l’intégration à large échelle du renouvelable ne va pas sans causer des interrogations techniques et réglementaires. Par conséquent, de nouvelles stratégies de gestion du système électrique doivent être pensées et actées pour garantir un fonctionnement fiable et économiquement acceptable. Les micro réseaux sont à cet effet, un réceptacle intégrateur avec suffisamment de flexibilité pour accueillir un système de gestion capable de répondre aux exigences ci-dessus. Les travaux de cette thèse sont centrés sur la conception, le développement et l’implémentation de différentes stratégies de gestion des micro réseaux. Les algorithmes développés visent, soit à faciliter l’intégration du renouvelable à large échelle, soit à garantir un fonctionnement efficace et économique du système électrique. Une nouvelle architecture de réseau de distribution composé de micro réseaux clustérisés a été premièrement proposée. Chaque micro réseau est composé de systèmes de production à base ou non de renouvelable, des systèmes de stockage et de charges. Une stratégie de gestion énergétique optimale a été ensuite définie et développée. Cette stratégie permet de gérer la planification à court-terme et le contrôle en temps-réel des micro réseaux via un usage adéquat des sources et ce, tout en réduisant le coût du micro réseau. Un système multi-agents et l’optimisation linéaire mixte en nombres entiers ont été utilisés pour le développement et l’implémentation de cette stratégie intelligente distribuée. D’un point de vue extérieur, chaque micro réseau est vu comme une entité cohérente capable de supporter le fonctionnement du réseau principal en utilisant un ensemble de ses sources flexibles. Ainsi, que la seconde partie de cette thèse exploitera les clusters des micro réseaux et leurs propriétés pour gérer au mieux le réseau de distribution hôte. La conceptualisation technico-économique de différents mécanismes de gestion des réseaux de distribution a été abordée. Le développement d’une architecture de gestion hiérarchisée en plusieurs niveaux d’intelligence a permis de réduire la complexité du système et faciliter l’implémentation d’un réseau flexible, extensible et à fort taux de pénétration de renouvelables. Cette gestion distribuée a été possible grâce à une connaissance locale des modèles et des comportements des différentes systèmes connectés, et à un usage local des informations. Les travaux théoriques ont été ensuite testés sur une plateforme expérimentale conséquente et les résultats finaux ont corroboré les attentes de la théorie
In 2007 with the renewable energy directive, the European Union established the development of a low-carbon economy. This directive aims to decrease greenhouse gas emissions by increasing the energy produced by renewable energy. Already today, the massive diffusion of renewable systems is tangible in the European electricity mix. However, in spite of their potential benefits, their large-scale integration leads to new technical and regulatory questions. Consequently, new management strategies need to be developed and applied in order to ensure a reliable and economical operation of the system. Microgrids are considered to be one of the most effective and flexible solutions able to meet these new needs.The main goals of this thesis are the conceptualization, development and implementation of different management strategies for microgrids. The algorithms developed aim to facilitate the massive integration of renewables and at the same time lead to an effective and economic operation of the systems. A new architecture of distribution grids based on cluster of microgrids was proposed. Each microgrid is composed of a number of renewable-based and conventional generation systems, storage systems and consumption. An optimal and distributed energy management strategy was then defined and developed. This strategy allows to manage the short-term energy management and real-time control of microgrids by using the connected sources in a smart and cost-efficient way. A multi-agent system and the mixed integer linear optimization technique were used for the implementation of this strategy.From a global point of view, each microgrid is seen as a coherent entity, which can support network operation by using its flexible and aggregated sources. Hence, the second part of this thesis aims to understand how distribution grids can exploit these cluster of microgrids and their properties. Different mechanisms for the active management of distribution grids are conceptualized from the technical and economical point of view. A new strategy based on hierarchical management of different smart levels allow to reduce the complexity of the system and to implement a more flexible and extensible system, thanks to a more local use of model knowledge and users behaviour. On the end, the theoretical work were tested on an experimental test-bed in order to show the effectiveness of the proposed theories

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Alsalloum, Hala. "Gestion décentralisée des interactions complexes entre producteurs et consommateurs d'énergie électrique". Thesis, Troyes, 2021. http://www.theses.fr/2021TROY0008.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur la proposition d’une approche décentralisée pour la gestion de la demande d’énergie dans le cadre des smart grids. L'objectif principal est de promouvoir les économies d'énergie et l'utilisation des ressources énergétiques propres, tout en incitant les utilisateurs à participer activement à la gestion de la demande. A cet égard, la maîtrise de la consommation énergétique devient une priorité. Elle s’applique à plusieurs niveaux depuis le quartier jusqu’à la ville. Les travaux présentés dans cette thèse se situent dans ce cadre. Nous présentons en premier une modélisation des comportements divers des agents présents au sein du marché de l’énergie, basée sur la théorie des jeux tout en prenant en compte plusieurs contraintes comme l’hétérogénéité de producteurs et de consommateurs présents, et les contraintes spatiales et temporelles. Ensuite, nous essayons de répondre à leurs besoins en : (1) optimisant la demande de l’énergie (de la part des consommateurs qui deviennent eux-mêmes des producteurs d’énergie grâce à l’intégration des énergies renouvelables) et (2) son prix (de la part des producteurs). Enfin, nous proposons des algorithmes distribués partagés entre les joueurs pour atteindre un état stable du jeu. Des comparaisons avec des scénarios conventionnels connus dans ce domaine ont montré l’efficacité de nos contributions
This thesis focuses on the proposal of a decentralized approach for managing energy demand in the context of smart grids. The main objective is to promote energy savings and the use of clean energy resources, while encouraging users to actively participate in demand management. In this regard, controlling energy consumption becomes a priority. It applies at several levels from the neighborhood to the city. The work presented in this thesis falls within this framework. We first present a modeling of the various behaviors of the agents present within the energy market, based on game theory while taking into account several constraints such as the heterogeneity of producers and consumers present, and the spatial and temporal constraints. Then, we try to meet their needs by: (1) optimizing the demand for energy (from consumers’ side who themselves become energy producers through the integration of renewable energies) and (2) its price (from producers’ side). Finally, we propose distributed algorithms shared between players to achieve a stable state of the game. Comparisons with conventional scenarios known in this field have shown the effectiveness of our contributions

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Bouallaga, Anouar. "Gestion énergétique d’une infrastructure de charge intelligente de véhicules électriques dans un réseau de distribution intégrant des énergies renouvelables". Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10043/document.

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Abstract (sommario):

La crise énergétique et environnementale ont promu le gouvernement à prendre des mesures vigoureuses pour stimuler la transition énergétique et accélérer la croissance verte. Dans cette politique, les véhicules électriques (VE) constituent à terme une réelle réponse aux problématiques actuelles. Leur insertion dans le système électrique a poussé l’ensemble des acteurs et notamment les gestionnaires de réseaux de distribution à privilégier une modernisation des réseaux électriques. Assimilée à la thématique des Smart Grids, la thèse vise à apporter des éléments de réflexion au concept de la gestion de la demande appliquée aux VE. La première partie de ce travail expose une méthodologie d’évaluation de l’impact technico-économique des VE sur les réseaux de distribution HTA/BTA. Ensuite, pour soulever cette problématique, une prospection des services du pilotage de charge orientés réseaux et marché est menée en deuxième partie. Une démarche d’analyse des pistes de valorisation a permis de dégager les services à forte contribution économique. A ce titre, une méthodologie de conception de stratégies de supervision optimisées est proposée. Son application a permis de tirer des conclusions sur la valorisation financière et environnementale des effacements de charges de VE. Les résultats de simulation sont employés pour une étude de rentabilité technico-économique. Ensuite, le comportement des réseaux de distribution face aux algorithmes de supervision est étudié par une approche de co-simulation. Enfin, les principes Smart Grids sont analysés et validés via des expérimentations réalisées sur un démonstrateur hybride interfaçant un simulateur temps réel avec du matériel physique
Energy and environmental crisis have prompted the government to take strong measures to stimulate energy transition and accelerate green growth. In this context, electric vehicles (EVs) are considered as a real solution to deal with the current problems. Their integration into the electrical system promotes distribution system operators to develop smart solutions in this field. Concerning the Smart Grids concept, the present work aims to provide answers to a wide range of questions for demand side management program using plug-in EVs charging strategies. The first section of this PhD project, presents a methodology to assess technical and economic impacts of EVs charging on Medium and Low voltage distribution networks. Afterwards, analyses about the competitive EVs load management ancillary services are conducted in the third chapter. By comparing potential and opportunities of each ones, three ancillary services for electricity market contribution were selected. In this context, a methodology for designing energy management strategies is proposed. The latter is applied to the selected ancillary services to assess the financial contribution of the developed strategies. Environmental aspects and Wind-to-Vehicle concept are also evaluated. Furthermore, thanks to a co-simulation interface, the interactions between supervision strategies and real distribution networks are analyzed. The last section presents a Hardware-in-the-loop demonstrator using a real time simulator, smart meters and EVs charging stations. Through experiments, communication constraints and Smart Grids principles are evaluated and validated

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Sardouk, Ahmad. "Agrégation de données dans les réseaux de capteurs sans fil à base d'agents coopératifs". Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0013.

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Abstract (sommario):

L’objectif principal d’un réseau de capteurs sans fil est de recueillir les informations d’un environnement à travers un grand nombre de nœuds qui ont une durée de vie limitée définie par leur batterie. Les nœuds qui n’ont plus de batterie peuvent créer de sérieux problèmes de perte d'information et de partitionnement du réseau. Par conséquent, il est important de minimiser la consommation d'énergie de chaque nœud et de mieux gérer la consommation des nœuds dont la position est jugée critique, pour prolonger la durée de vie du réseau. Etant donné que la communication est la première source de consommation d’énergie, nous proposons une solution d’agrégation de données basée sur un système multi-agents pour réduire la quantité d’informations communiquée et donc réduire la consommation d’énergie des nœuds. Nous proposons d’implémenter dans chaque nœud un agent qui est responsable de gérer intelligemment le nœud, traiter les informations en local et juger de leur importance. Les différents agents implémentés coopèrent pour éliminer les informations redondantes et non utiles et pour créer un message résumant toutes les informations importantes du réseau. L’agent gérera la consommation de chaque nœud par rapport à sa position, la densité du réseau dans sa zone de couverture, l’énergie dont il dispose et l’importance de l’information courante que possède le nœud. Cette gestion a pour but d’équilibrer la consommation d’énergie des nœuds et de maximiser la durée de vie des nœuds en position critique pour éviter le partitionnement du réseau
The main role of Wireless Sensor Network is to collect information from the environment by a high number of Sensor Nodes (SNs). The SNs have a lifetime limited by their batteries. Hence, SNs that ran out of battery will be out of the network and may create serious network partitioning and information loss problems. Thus, in order to maximize the WSN lifetime, it is important to minimize the power consumption of each SN and better manage the consumption of nodes that are in critical positions of the network. As the radio communication is the main power consumer, we propose a multi-agent based data aggregation solution, which reduces the amount of communicated information and hence reduces the power consumption of the SNs. We propose to implement in each node an agent that manages optimally the SN, processes locally its information and estimates their importance. The implemented agents cooperate together to eliminate the inter-SN redundancy and the useless information and to create a message summarizing the network’s important information. The agent manages the power consumption of each node according to its position in the network, the nodes density in its coverage zone, its residual battery and the importance of its current information. This management aims to balance the power consumption of the SNs and to maximize the life-time of SNs in critical positions to avoid the network partitioning

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Gougeon, Adrien. "Optimisation d’un réseau dynamique et efficace en énergie servant à piloter la grille électrique". Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-04086397.

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Abstract (sommario):

Face aux défis concernant les secteurs de l’énergie et de l’environnement, le réseau électrique est confronté à certaines limites.Un problème majeur du réseau électrique actuel est le manque de communication et de coordination entre ses acteurs pour exploiter pleinement son potentiel. Pour surmonter ces limites et offrir de nouveaux services aux acteurs du réseau électrique, nous nous dirigeons vers un réseau plus intelligent, la Smart Grid. Le déploiement d’une infrastructure supplémentaire est nécessaire pour réaliser cette transition. Cette infrastructure, Advanced Metering Infrastructure (AMI), vise à améliorer les capacités de surveillance et de communication des acteurs du réseau électrique.L’objectif de cette thèse est de quantifier la dégradation de performance de certains nouveaux services de la Smart Grid, due à la qualité de service de l’AMI. Nous explorons plusieurs paramètres de l’infrastructure de communication et observons par co-simulation comment ces paramètres influencent l’efficacité de ces services. Un des objectifs principaux de la Smart Grid est aussi de réduire la consommation d’énergie.Dans un deuxième temps, nous modélisons la consommation énergétique de bout en bout de l’AMI afin d’évaluer sa propre consommation.Les outils de co-simulation proposés ainsi que les modèles de consommation sont tous disponibles sans restrictions
In front of the challenges concerning the energy and environmental sectors, the electrical grid faces some limitations. A major issue of the current power network is the lack of communication and coordination between its actors to fully exploit its potential.To overcome those limitations, and offer new services to the actors of the electrical grid, we are moving toward the Smart Grid. The deployment of an additional infrastructure is necessary to enable the Smart Grid. This infrastructure, known as the Advanced Metering Infrastructure (AMI), aims to enhance the monitoring and communication capabilities of the actors of the electrical grid.The goal of this thesis is to quantify the performance degradation of some new services of the Smart Grid, due to the quality of service of the AMI. We explore several parameters of the communication infrastructure and observe through co-simulation how those parameters influence the efficiency of those services. One of the main objectives of the Smart Grid is to reduce energy consumption.In a second stage, we model the end-to-end energy consumption of an AMI at a large scale to assess its own consumption.The proposed co-simulation framework and consumption models are all license free

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Sakr, Daniel. "Smart Grid deployment and use in a large-scale demonstrator of the Smart and Sustainable City (SunRise) : comprehensive analysis of the electrical consumption". Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10088/document.

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Abstract (sommario):

Les concepts de ville intelligente et des réseaux intelligents constituent une excellente occasion pour construire des villes inclusives axées sur la qualité de vie. Cependant, ces concepts sont complexes et récents. Leur implémentation nécessite de l'apprentissage à travers des grandes expérimentations. Ce travail concerne s’inscrit dans ce cadre. Il est réalisé dans le cadre du démonstrateur à grande échelle de la Smart City (SunRise) qui est réalisé sur le Campus Scientifique de l'Université de Lille. Il comprend trois parties :La première partie comporte une analyse bibliographique sur les recherches menées dans le domaine de la Smart City. Elle présente les défis de la ville, ensuite, elle traite la mutation numérique et son rôle dans la transformation de la ville en une ville intelligente et la transformation des réseaux urbains en réseaux intelligents. La deuxième partie décrit le système électrique du campus. Elle présente le projet SunRise, qui consiste à construire un démonstrateur des réseaux urbains intelligents sur Campus Scientifique, qui équivaut à une ville d'environ 25 000 habitants. Ensuite, elle présente le campus le système électrique et sa gestion. La dernière partie concerne l'analyse de la consommation électrique. Elle présente la méthodologie développée qui comporte (i) l'enregistrement des consommations et leur transmission au serveur de réseau électrique, (ii) la transmission de données au serveur SunRise, (iii) le nettoyage et le stockage des données, (iv) la construction des profils de consommation des bâtiments et l’analyse de ces profil. Cette méthodologie est appliquée pour l'analyse de la consommation des différents trois bâtiments du campus
The Smart City and Smart Grids constitute a great opportunity to meet the environmental challenges and to build inclusive cities that focus on the quality of life of citizens. However, these concepts are complex and recent. Their implementation requires learning from large experimentations. This work concerns this issue. It is carried within the large-scale demonstrator of the Smart City (SunRise) which is conducted at the Scientific Campus of the University of Lille. It includes three parts:The first part focuses on literature review of researches and achievements in the field of the Smart City and Smart Grids. It presents the city challenges such as the population growth, energy consumption, greenhouse emission and climate change. Then it discusses the digital mutation and its potential role in transforming the City into a Smart City and the conventional Electrical Grid into a Smart Grid. The second part describes the Electrical Grid of the Scientific Campus. It presents the project SunRise, that consists in the construction of a demonstrator of smart urban networks at the Scientific Campus, which is equivalent of a town with around 25 000 inhabitants. Then, it presents the electrical system of the campus as well as its management.The last part concerns analysis of the electrical consumption of the campus. It presents the methodology developed for data analysis including (i) record of the electrical consumption and transmission to the server, (ii) Data transmission, (iii) Data cleaning, (iv) construction of buildings’ consumption profiles and consumption analysis. This methodology is applied for analysis of the global consumption of the campus and three buildings

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Moulichon, Audrey. "Conception d'un système adaptatif dynamique de "générateur synchrone virtuel" pour la stabilisation des micro-réseaux électriques à fort taux de pénétration d'énergie renouvelable". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT064.

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Abstract (sommario):

Les sources classiques d'énergie distribuée (DER) fournissant de l'énergie aux microgrids (généralement des groupes électrogènes diesel) sont progressivement remplacées par les onduleurs basés sur des sources d'énergie renouvelables (RES). Cependant, l'intermittence des sources d'énergie renouvelables pose des problèmes de stabilité majeurs, en particulier dans le contexte des microgrids, notamment parce que ces sources diminuent l'inertie disponible du réseau. Par conséquent, les stratégies de contrôle traditionnelles pour les onduleurs, qui interfacent les différents DER connectés au microgrid, doivent être adaptées.Le générateur virtuel synchrone (VSG) est l’une des solutions les plus populaires pouvant participer à l’augmentation de l’inertie des microgrids et pouvant être intégré dans les études de stabilité traditionnelles car il présente des similitudes avec une machine synchrone. Le VSG étant encore un concept récent, principalement pris en compte pour l'intégration de la DER dans un microgrid, diverses problématiques demeurent non résolues (certaines d'entre elles sont abordées dans ce manuscrit). De plus, les différentes solutions trouvées dans la littérature ne prennent pas en compte les aspects industriels et pratiques de son développement (également pris en compte dans cette thèse industrielle).Cette thèse est dédiée aux onduleurs basés sur le VSG et à leur intégration dans des microgrids à forte pénétration d'énergie renouvelable variable. Cette thèse a été réalisée grâce à la coopération de deux laboratoires, G2Elab et Gipsa-Lab, en collaboration avec Schneider Electric et son équipe de R & D, Power Conversion
The classical distributed energy resources (DER) supplying energy to microgrids (usually diesel generator-sets) are progressively supplanted by supplier based on renewable energy sources (RES). However, the intermittency of RES leads to major stability issues, especially in the context of microgrids, notably because these sources usually decrease the available inertia of the grid. Hence, the traditional control strategies for inverters, interfacing the various DERs connected to the microgrid, needs adapting.The virtual synchronous generator (VSG) is one of the most popular solution that can participate in increasing the microgrids inertia and that could be integrated into traditional stability studies because it presents similarities with a synchronous machine. As the VSG is still a recent concept, mostly considered for the DER integration in microgrid, various problematics remain unresolved (some of which are addressed in this manuscript). In addition, the different solutions that can be found in the literature do not consider the industrial and practical aspect of its development (also considered in this industrial thesis).This thesis is dedicated to the VSG-based inverters and their integration in microgrids with a high level of variable renewable energy penetration. This PhD have been carried out thanks to the cooperation between two laboratories, G2Elab and Gipsa-Lab, in collaboration with Schneider Electric and its R&D team, Power Conversion

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Albu, Roxana. "Architecture de communication pour les réseaux d'instrumentation sans fil". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00619443.

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Abstract (sommario):

Aujourd'hui les réseaux de capteurs sont devenus des systèmes pouvant atteindre un très grand nombre de nœuds, avec une zone de couverture déterminée et déployés d'une manière plus ou moins dense dans un environnement hétérogène dont on mesure ainsi son état global. La problématique de cette thèse consiste à concevoir une architecture pour les objets communicants à faible consommation en utilisant des antennes " intelligentes " pour l'instrumentation et la mesure. Intégrant une approche pluridisciplinaire, cette architecture couvre les services offerts depuis les couches MAC jusqu'à celles de plus haut niveau. Basés sur une partie matérielle complètement reconfigurable (amplificateur de puissance et antennes à base de MEMS RF), les services des couches supérieures sont définis en partie sur circuits numériques pour la couche physique (bande de base) et la couche MAC, et de manière logicielle pour les protocoles de routages adaptés et les services innovants. En résumé, le travail consiste à concevoir un système autonome multi capteurs, d'acquisition et de traitement avec mémorisation, communicant à travers un réseau sans fil. Les principaux problèmes à résoudre seront : - Le contrôle de la topologie - La précision de la synchronisation - La consommation d'énergie.

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Vincent, Rémy. "Energy management strategies applied to photovoltaic-based residential microgrids for flexibility services purposes". Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4025.

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Abstract (sommario):

Le développement des énergies renouvelables, de la consommation résidentielle ainsi que les politiques liées à la transition énergétique réclament de nouvelles techniques de gestion de l’énergie afin de gérer les problèmes d’incertitudes et de fournir des services réseaux compétitifs. Cette thèse se focalise sur des services de flexibilité appliqués au micro réseaux résidentiels. Le dimensionnement (mono/multiobjectif) optimise la production solaire et la taille de la batterie en tenant compte du coût, du confort utilisateur, de la pénétration des énergies renouvelables et de la réglementation. L’approche de gestion n°1 compare des fenêtres de 24 et 48h pour l’arbitrage d’énergie et évalue les possibilités supplémentaires de celle de 48h. L’approche n°2 se focalise sur le respect des injections d’énergie sur le réseau au sein d’un contrat de marché avec un agrégateur. Un nouveau modèle auto régressif de prévision d’ensoleillement à court terme adapté aux conditions péninsulaires est proposé puis comparé au modèle de référence. Les résultats du dimensionnement montrent que la méthode proposée génère des économies substantielles pour les ménages. Néanmoins, le prix des batteries rend actuellement l’îlotage non viable économiquement. Les stratégies de gestion proposées sont également plus profitables que leurs références respectives. Les stratégies présentées permettent un fonctionnement compétitif et capable d’atténuer les déséquilibres entre l’offre et la demande. L’association de l’énergie renouvelable et des capacités des micro réseaux pour les citoyens est une excellente opportunité d’obtenir une énergie plus propre, plus fiable et abordable
The rising share of renewable sources, residential consumers as well as novel energy transition policies call for new energy management strategies to deal with renewable energy sources uncertainty issues and to provide cost-competitive flexibility services. This thesis focuses on flexibility related usecases applied to residential microgrids. Presented sizing approach uses both mono and multiobjective particle swarm optimization to optimize both solar generation and storage taking into account cost competitiveness, user comfort and renewable energy penetration while respecting local regulations. First energy management approach compares 24 and 48h time-horizons for energy arbitrage and assess extended possibilities provided by a wider horizon. Second energy arbitrage approach focuses on energy injection accuracy in a bid-based market context. A novel auto-regressive short term solar irradiation forecast method suitable for peninsular weather is proposed and compared with a reference method. Regarding the sizing optimization, results showed that proposed optimization can generate bill savings for households. Nevertheless, due to current storage cost, off-grid operation is still an unreliable option regarding cost-competitiveness. Both presented energy management strategies showed profitability gains compared to their respective reference. To conclude, strategies showed costcompetitive operation and ability to mitigate supply and demand imbalances. Association of renewable energy and microgrids abilities for communities is an excellent opportunity for cleaner, more reliable and cheaper energy

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N'Goran, Arnold. "Contrôle optimal et gestion énergétique d'une station d'énergie autonome par optimisation robuste". Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM050.

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Abstract (sommario):

Le contrôle des micro-réseaux électriques repose sur un problème d’optimisation complexe quand il doit tenir compte de la production intermittente et imparfaitement prévisible des sources d’énergie renouvelables, et de la dynamique physique court-terme des solutions de stockage mises en place pour pallier à cette intermittence. Cette thèse veut apporter un éclairage sur la performance pratique comparée des méthodes d’optimisation pour le contrôle, avec la mise en œuvre de différentes stratégies, exactes ou approchées, analytiques ou numériques, déterministes, stochastiques ou robustes
Power microgrid control involves solving a complex optimisation problem when it must deal with the intermittent, poorly forecasted production of renewable energy sources and with the short-term dynamics of the storage devices used to address intermittency issue. This thesis aims to shed light on the compared practical performance of optimization methods in control with the implementation of different strategies, exact or approximated, analytical or numerical, deterministic, stochastic or robust

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Ali, Zazou Abdelkrim. "Conception d'un outil d'optimisation dynamique du schéma d'exploitation du réseau de distribution d'électricité de SRD". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0010.

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Abstract (sommario):

Le réseau de distribution électrique français, construit dans une optique de desserte d'électricité depuis les centrales de production en amont, vers les consommateurs en aval, est aujourd'hui le lieu de transits d'énergie multi-sens et dont la charge instantanée dépend à la fois des consommations et des productions locales. Il faut donc moderniser les modèles d'exploitation des réseaux actuellement utilisés.C'est dans ce contexte que le gestionnaire du réseau de distribution de la Vienne SRD, et les différentes équipes du laboratoire LIAS, ont cherché à mettre en place un outil d'optimisation des schémas d'exploitation des réseaux de distribution d'électricité de la VIENNE.Dans cette thèse, le trnvt1il s'est porté principalement sur la modélisation du problème et non sur les méthodes de résolution. En effet, le contexte industriel du développement de l'outil d'optimisation du réseau a permis de se rapprocher au mieux de la réalité des informations disponibles concernant le réseau électrique. Et il est apparu plus pertinent d'utiliser des méthodes de résolution exactes tout en recherchant à simplifier le modèle complexe de représentation du réseau électrique. Ainsi,un modèle simple d'optimisation basé sur le problème de Bot à coût minimum a été mis en place et une étude comparative a été réalisée avec les modèles complexes présents dans la littérature.Ce premier modèle a été reformulé et rendu convexe et quadratique, et permet ainsi d'obtenir des performances supérieures en terme de temps de résolution à solution égale. Le problème d'optimisation simplifié a aussi été élaboré pour permettre de prendre en compte un horizon de temps dans l'optimisation du réseau électrique', afin de prendre en compte des profils de consommation et de production au cours du temps. En effet, ceci permet ainsi de prendre en compte des variations liées au comportement des consommateurs et des producteurs reliés au réseau.Et pour finir. ces modèles d'optimisation ayant pour objectif d'être inséré dans un outil d'aide à la décision pour une utilisation dans un contexte industriel. différentes contraintes liées à l'exploitation des réseaux électriques ont été insérées au modèle.Différents cas d'études issus de la littérature sont présentés pour valider la pertinence du modèle au regard des méthodes existantes. Nous avons pu expérimenter en simulation notre optimisation de réseau sur données de réseaux réels, ce qui a démontré l'applicabilité de la démarche à des problèmes de tailles importantes correspondant à la réalité du réseau électrique de SRD
The French electrical distribution network was originally built to bring electricity from very large producers to consumers, but it has now become a place of multi-directional energy flows that rely on local production and consumption. Because of this new situation, the way of operating electrical networks needs to be renewed. In light of this, the local Distribution System Operator (SRO) of the French department Vienne and the different teams of the LIAS laboratory have worked together on the development of a distribution network configuration optimization tool. In this thesis the majority of the work was focused on the modeling part of the problem rather than on the development of new optimization methods. The industrial root of this project gave the opportunity to be very close to the reality of the available network data. Based on those observations,it was more consistent to use exact and precise optimization methods to solved simplified versions of the complex electrical network models.Thus a simple optimization model based on the minimum cost flow problem was developed, and a comparative study between the developed model and state of the art more complex one was led. This simple model was reformulated to become convex and quadratic and to reach better resolution time performances with the same solutions. This optimization problem was developed to take into account a time horizon factor into the optimization of the operation planning of the distribution network. The time horizon factor aim to represent the production and consumption variation over a selected period. Finally. because this model has to be integrated into a decision making helping tool that will be used by the DSO SRD several operational constraints were added into the optimization model. Several state of the art case studies arc presented to validate the model accuracy regarding existing methods. Simulation experiments were done on real networks data to show the applicability of the proposed optimization model over large scale case studies which correspond to the DSO SRO reality

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Sbai, Hugo. "Système de vidéosurveillance intelligent et adaptatif, dans un environnement de type Fog/Cloud". Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I018.

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Abstract (sommario):

Les systèmes de vidéosurveillance utilisent des caméras sophistiquées (caméras réseau, smart caméras) et des serveurs informatiques pour l’enregistrement vidéo dans un système entièrement numérique. Ces systèmes intègrent parfois des centaines de caméras et génèrent une quantité colossale de données, dépassant largement les capacités des agents humains. Ainsi, l'un des défis modernes les plus importants est de faire évoluer un système basé sur le Cloud intégrant plusieurs caméras intelligentes hétérogènes et l'adapter à une architecture Fog/Cloud pour en améliorer les performances. Les FPGA sont de plus en plus présents dans les architectures FCIoT (FoG-Cloud-IoT). Ils sont caractérisés par des modes de configuration dynamiques et partiels, permettant de s'adapter rapidement aux changements survenus tout en augmentant la puissance de calcul disponible. De telles plateformes présentent de sérieux défis scientifiques, notamment en termes de déploiement et de positionnement des FoGs.Cette thèse propose un modèle de vidéosurveillance composé de caméras intelligentes plug & play, dotées de FPGAs dynamiquement reconfigurables sur une base hiérarchique FOG/ CLOUD. Dans ce système fortement évolutif, à la fois en nombre de caméras et de cibles trackées, nous proposons une approche automatique et optimisée d’authentification des caméras et de leur association dynamique avec les FoGs. L’approche proposée comporte également une méthodologie pour l’affectation optimale des trackers matériels aux ressources électroniques disponibles pour maximiser les performances et minimiser la consommation d’énergie. Toutes les contributions ont été validées avec un prototype de taille réelle
CCTV systems use sophisticated cameras (network cameras, smart cameras) and computer servers for video recording in a fully digital system. They often integrate hundreds of cameras generating a huge amount of data, far beyond human agent monitoring capabilities. One of the most important and modern challenges, in this field, is to scale an existing cloud-based video surveillance system with multiple heterogeneous smart cameras and adapt it to a Fog / Cloud architecture to improve performance without a significant cost overhead. Recently, FPGAs are becoming more and more present in FCIoT (FoG-Cloud-IoT) platform architectures. These components are characterized by dynamic and partial configuration modes, allowing platforms to quickly adapt themselves to changes resulting from an event, while increasing the available computing power. Today, such platforms present a certain number of serious scientific challenges, particularly in terms of deployment and positioning of FoGs. This thesis proposes a video surveillance model composed of plug & play smart cameras, equipped with dynamically reconfigurable FPGAs on a hierarchical FOG / CLOUD basis. In this highly dynamic and scalable system, both in terms of intelligent cameras (resources) and in terms of targets to track, we propose an automatic and optimized approach for camera authentication and their dynamic association with the FOG components of the system. The proposed approach also includes a methodology for an optimal allocation of hardware trackers to the electronic resources available in the system to maximize performance and minimize power consumption. All contributions have been validated with a real size prototype

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Wu, Hongwei. "Étude et analyse globale de l’efficacité énergétique d’un micro-réseau urbain à courant continu". Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2386/document.

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Abstract (sommario):

L’objectif de cette thèse est d’étudier les pertes dans un micro-réseau urbain à courant continu ayant comme but principal l’amélioration de l’efficacité énergétique. Sachant qu’un tel micro-réseau multi-source consiste en plusieurs sources dont les natures sont très différentes, les convertisseurs statiques sont indispensables mais ils apportent des pertes de puissance. Ces pertes sont très variables en particulier avec les sources renouvelables comme les panneaux photovoltaïques. Dans la littérature le rendement du convertisseur est souvent traité comme une constante, mais des tests expérimentaux sont effectués pour prouver que le rendement est variable. Afin d’étudier les pertes en détail, un état de l’art sur les convertisseurs statiques a été effectué pour estimer les pertes en fonction de divers paramètres et variables. En considérant la précision d’estimation et la vitesse de calcul, un modèle énergétique moyen basé sur la fiche technique des composants utilisés est établi. Des tests expérimentaux sont effectués pour valider ce modèle sur les différents convertisseurs DC/DC et DC/AC utilisés dans le micro-réseau. Grâce à la simplicité de ce modèle, il peut s’insérer dans le système du contrôle en temps réel. Par conséquent, des stratégies de pilotage du micro-réseau sont proposées pour prendre en compte le rendement variable dans le contrôle global et local du micro-réseau. Ces stratégies permettent d’avoir un délestage flexible des puissances dans le micro-réseau et d’accélérer la vitesse de convergence du contrôle, avec la connaissance des pertes de chaque convertisseur à chaque instant. Les résultats montrent que ces stratégies conduisent à la réduction du coût énergétique et améliorent légèrement le rendement global du micro-réseau
The object of the thesis is to study the power losses in an urbain DC microgrid in order to improve the energy efficiency. Noted that such a multi-source microgrid consist of several sources whose nature is different one from another, the static power converters are essential but they brings power losses. The power losses are quite variable in particular with the renewable energy source such as the photovoltaic panels. In the litteral works the converter efficiency is often treated as a constant, but experimental tests are carried out to show its variation. For the sake of study the power loss thoroughly, a state of art of the static converter is studied to develop a simple and fast estimation methode of power losses. Aiming at the tradeoff between the estimation accurancy and the calculation time, an averaged energy model is developped on the basis of the component datasheet. The experimental tests are carried out to validate the application of the model on the DC/DC and DC/AC converters used in the microgrid. Due to its simplicity, the model can be implemented in the real-time system. Thus the energy management strategies are proposed to interact with the variable efficiency on the high and low level control. These strategies are capable of shedding the powers in the microgrid with flexibility and accelerating the the convergency spped of control through the knowledge of power losses of each converter. The results show that the energy cost has decreased and the microgrid global efficiency is slightly improved

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Correa, Florez Carlos Adrian. "Optimisation des flexibilités des « consommacteurs » dans le contexte des marchés d’électricité". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM011.

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Abstract (sommario):

Cette thèse présente un cadre d'optimisation avec incertitude dans le cas où un agrégateur gère des dispositifs de stockage résidentiels et des énergies renouvelables comme sources de flexibilité, participant directement au marché journalier de l'énergie et proposant des services visant à minimiser les coûts opérationnels. Les actifs de flexibilité résidentiels sont composés de batteries, de chauffe-eau électriques et de panneaux photovoltaïques, gérés et contrôlés de manière optimale par l'agrégateur. Le modèle d’optimisation prend également en compte le coût de vieillissement de la batterie, qui permet de capturer la relation non linéaire entre la profondeur de décharge et le cycle de vie total. Les sources d’incertitude sont: la demande électrique et thermique, la production photovoltaïque et le prix de l’énergie. Ces incertitudes sont incluses dans le modèle mathématique au moyen d'une optimisation robuste et une méthodologie est proposée pour détecter les solutions offrant le meilleur compromis entre coût et risque. De plus, cette thèse présente une stratégie de gestion de la flexibilité locale basée sur deux produits: 1) les offres sur un marché local; et 2) prise en charge de contraintes locales pour le gestionnaire du réseau de distribution (GRD) sous la forme de la puissance nette et de la rampe nette. Un modèle d'optimisation robuste ajustable est proposé pour la gestion coordonnée des ressources et permet de démontrer que le cadre d'appel d'offres stratégique est suffisamment robuste rendant possible une participation coordonnée sur trois marchés différents: l'énergie, la flexibilité locale et les échanges bilatéraux (GRD)
This thesis presents an optimization framework under uncertainty for the case in which an aggregator manages residential storage devices and renewable energy as sources of flexibility, participating directly in the day-ahead energy market and offering services to minimize operational costs. Residential flexibility assets are composed by batteries, electric water heaters and PV panels, which are optimally managed and controlled by an aggregator. The optimization model also considers battery’s cycling aging cost which allows capturing the non-linear relation between depth of discharge and total life cycling. The following sources of uncertainty are considered: electrical and thermal demand, PV production and energy prices. These uncertainties are included in the mathematical model by means of robust optimization theory and a methodology based on Pareto-optimality is proposed to detect the solutions with the best trade-off between cost and risk. In addition, this thesis presents a local flexibility management strategy, which is based on two products: 1) flexibility bids into a local market; and 2) local constraint support for the Distribution System Operator (DSO) in the form of maximum allowed net power and net ramping rate. An adjustable robust optimization model is proposed for coordinated management of resources and allows to demonstrate that the strategic bidding framework is robust enough to enable coordinated participation in three different marketplaces: energy, local flexibility and bilateral trading with the DSO

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Bridier, Laurent. "Modélisation et optimisation d'un système de stockage couplé à une production électrique renouvelable intermittente". Thesis, La Réunion, 2016. http://www.theses.fr/2016LARE0038/document.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse est la gestion et le dimensionnement optimaux d'un Système de Stockage d'Énergie (SSE) couplé à une production d'électricité issue d'Énergies Renouvelables Intermittentes (EnRI). Dans un premier temps, un modèle technico-économique du système SSE-EnRI est développé, associé à trois scénarios types d'injection de puissance au réseau électrique : lissage horaire basé sur la prévision J-1 (S1), puissance garantie (S2) et combiné (S3). Ce modèle est traduit sous la forme d'un programme d'optimisation non linéaire de grande taille. Dans un deuxième temps, les stratégies heuristiques élaborées conduisent à une gestion optimisée - selon les critères de fiabilité, de productivité, d'efficacité et de profitabilité du système - de la production d'énergie avec stockage, appelée “charge adaptative” (CA). Comparée à un modèle linéaire mixte en nombres entiers (MILP), cette gestion optimisée, applicable en conditions opérationnelles, conduit rapidement à des résultats proches de l'optimum. Enfin, la charge adaptative est utilisée dans le dimensionnement optimisé du SSE - pour chacune des trois sources : éolien, houle, solaire (PV). La capacité minimale permettant de respecter le scénario avec un taux de défaillance et des tarifs de revente de l'énergie viables ainsi que les énergies conformes, perdues, manquantes correspondantes sont déterminées. Une analyse de sensibilité est menée montrant l'importance des rendements, de la qualité de prévision ainsi que la forte influence de l'hybridation des sources sur le dimensionnement technico-économique du SSE
This thesis aims at presenting an optimal management and sizing of an Energy Storage System (ESS) paired up with Intermittent Renewable Energy Sources (IReN). Firstly, wedeveloped a technico-economic model of the system which is associated with three typical scenarios of utility grid power supply: hourly smoothing based on a one-day-ahead forecast (S1), guaranteed power supply (S2) and combined scenarios (S3). This model takes the form of a large-scale non-linear optimization program. Secondly, four heuristic strategies are assessed and lead to an optimized management of the power output with storage according to the reliability, productivity, efficiency and profitability criteria. This ESS optimized management is called “Adaptive Storage Operation” (ASO). When compared to a mixed integer linear program (MILP), this optimized operation that is practicable under operational conditions gives rapidly near-optimal results. Finally, we use the ASO in ESS optimal sizing for each renewable energy: wind, wave and solar (PV). We determine the minimal sizing that complies with each scenario, by inferring the failure rate, the viable feed-in tariff of the energy, and the corresponding compliant, lost or missing energies. We also perform sensitivity analysis which highlights the importance of the ESS efficiency and of the forecasting accuracy and the strong influence of the hybridization of renewables on ESS technico-economic sizing

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Nasr, Sarah. "Optimisation d’un réseau ferroviaire à l’aide de solutions smart-grids". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC026/document.

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Abstract (sommario):

L'amélioration de l'efficacité énergétique est devenue aujourd'hui une nécessité dans tous les domaines techniques. La réduction de la consommation, et donc du bilan carbone, est placée parmi les priorités mondiales tel que le paquet énergie-climat 2020 de l'Union Européenne.Les systèmes ferroviaires font partie des plus grands consommateurs d'énergie. Des solutions électriques sont développées pour réduire les pertes dans ces systèmes, optimiser la consommation et donc réduire la facture énergétique globale. Étant donné la diversité de ces systèmes, deux catégories principales sont considérées. La première regroupe les lignes urbaines caractérisées par une électrification en mode DC et un trafic relativement dense. Dans ce cas, l'énergie de freinage brûlée dans les rhéostats des trains constitue une perte considérable. La solution proposée consiste à récupérer cette énergie à l'aide d'un DC micro-grid installé dans une station passager. Elle permettra une interaction avec son environnement non-ferroviaire comme par exemple réutiliser cette énergie pour charger des bus électriques hybrides stationnant à proximité. Ce micro-grid contient un premier convertisseur DC/DC qui récupère l’excès d'énergie de freinage d'un train et l'injecte dans un DC busbar. Un deuxième convertisseur DC/DC va ensuite la stocker dans un système de stockage hybride pour que le bus électrique puisse se charger une fois branché au DC busbar. Le micro-grid est relié au réseau par un onduleur réversible AC/DC de faible puissance. L'ensemble est géré localement par un système gestion de puissance. Une évaluation énergétique montre que cette solution est intéressante lorsqu’un investissement, station de charge, est nécessaire pour charger les bus. En plus, dans le cas du DC micro-grid, aucun contrat avec le fournisseur d’électricité n’est nécessaire. La stabilité du système est aussi étudiée et une commande de stabilisation, le backstepping, est appliquée. Ce nouveau concept d’une future station intelligente permettra au système ferroviaire de communiquer avec son environnement qui est en pleine évolution.La deuxième catégorie est constituée par les lignes régionales et les lignes à grandes vitesses fonctionnant en mode AC. Contrairement au cas précédent, l’excès d’énergie de freinage est renvoyé à travers les sous-stations d’alimentation. Par conséquence, une deuxième solution propose la réduction de la consommation totale par l’optimisation du profile de vitesse de chaque train et la synchronisation de la grille horaire. Ceci est réalisé à l’aide d’un algorithme d’évolution différentielle. Chaque profile de vitesse est découpé en zones auxquelles sont attribuées des paramètres de conduite. L'optimisation de ces derniers permet de générer un nouveau profile de conduite optimal. Les résultats montrent la possibilité de faire des économies d’énergie tout en respectant la ponctualité des trains
Increasing energy efficiency is nowadays a requirement in all technical fields. The reduction of global consumption, thus carbon footprint, has become the world's priority, as for example, the climate and energy package of the European Union.Railways' share of energy consumption is one of the highest. Electrical solutions are developed in order to reduce these systems' losses, optimize their consumption and reduce global energy bill. Given their diversity, two main categories are considered in this study. The first one consists of urban lines that are characterized by a DC electrification and a relatively dense traffic. In this case, braking energy burned in trains' rheostats represents the main share of losses. The proposed solution is to recuperate this energy using a DC micro-grid implemented in a passengers' station. It allows an interaction with the non-railway electrical environment, for example, re-using this energy in charging electric hybrid buses parked nearby. The excess of braking energy is recuperated using a DC/DC converter and injected into a DC busbar. A second DC/DC converter will store it in a hybrid storage system. It will then serve to charge the buses connected to the DC busbar. The micro-grid is also connected to the grid using a low power AC/DC converter. A power management system ensures optimizing power flow between different components. An energy evaluation showed that this solution is a good Investment especially because no contract is needed with the energy provider. The system's stability is studied and a stabilizing command, the backstepping, is applied. This new smart station allows railways to communicate, energetically, with its evolving environment.The second category is suburban and high speed lines that are AC electrified. Contrarily to the previous case, braking energy is reinjected to the upper grid through substations. Therefore, a second solution is to reduce global energy consumption by optimizing trains' speed profiles and timetable's synchronization. It is done using a differential evolution algorithm. Each speed profile is divided into zones to which are associated driving parameters. The optimization of the latter allowed generating new optimal speed profiles and a less-consuming timetable. Simulation results showed that it is possible to make important energy savings while respecting train's punctuality

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Saez, de ibarra martinez de contrasta Andoni. "Dimensionnement et contrôle-commande optimisé des systèmes de stockage énergétique pour la participation au marché de l'électricité des parcs photovoltaïques intelligents". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT057/document.

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Abstract (sommario):

L’objet de cette thèse est l’intégration des parcs photovoltaïques intelligents au marché de l’électricité dans un environnement de libre concurrence. Les centrales photovoltaïques intelligentes sont celles qu’incluent systèmes de stockage pour réduire sa variabilité et en plus fournir à l’ensemble une plus grande contrôlabilité. Ces objectives techniques sont obtenues grâce à la capacité bidirectionnelle d’échange et stockage d’énergie qu’apportent les systèmes de stockage, dans ce cas, les batteries. Pour obtenir la rentabilité maximale des systèmes de stockage, le dimensionnement doit être optimisé en même temps que la stratégie de gestion avec laquelle le système de stockage est commandé. Dans cette thèse, une fois la technologie de stockage plus adapté à l’application photovoltaïque est sélectionnée, à savoir la technologie de lithium-ion, une participation innovatrice de part des parcs photovoltaïques intelligents dans le marché de l’électricité est proposée qui optimise à la fois le dimensionnement et la stratégie de gestion d’une manière simultanée. Ce processus d'optimisation ainsi que la participation au marché de l'électricité a été appliquée dans un cas d’étude réel, ce qui confirme que cette procédure permet de maximiser la rentabilité économique de ce type de production
The present PhD deals with the integration of intelligent photovoltaic (IPV) power plants in the electricity markets in an environment subject to free competition. The IPV power plants are those that include energy storage systems to reduce the variability and to provide the entire group a controllability increase. These technical objectives are obtained thanks to the bidirectional exchanging and storing capability that the storage system contributes to, in this case, battery energy storage system (BESS). In order to obtain the maximum profitability of the BESS, the sizing must be optimized together with the control strategy that the BESS will be operated with. In the present PhD, once the most performing battery energy storage technology has been selected, the lithium-ion technology, an innovative IPV power plant electricity market participation process is proposed which optimizes both the sizing and the energy management strategy in the same optimization step. This optimization process together with the electricity market participation has been applied in a real case study, confirming that this procedure permits to maximize the economic profitability of this type of generation

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Mohamed, Amgad. "Modélisation et contrôle des turbines hydrauliques pour l'intégration des sources d'énergies renouvelabless". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT027.

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Abstract (sommario):

Récemment, les sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire, sont devenues des éléments essentiels des réseaux électriques en tant qu’alternatives d’énergie propre aux combustibles fossiles. Cependant, la qualité de la production de telles ressources énergétiques dépend de différents facteurs incertains, tels que les conditions météorologiques. Par conséquent, la gestion intermittente des sources d’énergie renouvelables est l’un des principaux défis à relever pour une utilisation à plus grande échelle.Une solution possible pour réduire les effets de l'intermittence des ressources énergétiques sur la production d'énergie et la stabilité du réseau consiste à utiliser les technologies de stockage d'énergie. Les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) semblent être la méthode de stockage propre unique qui peut être utilisée pour lutter contre la nature intermittente de l’énergie éolienne et solaire. Les STEP utilisent des pompes-turbines réversibles pouvant fonctionner comme des pompes pour stocker l'excès d'énergie électrique dans le réseau et comme des turbines pour générer de l'énergie électrique, lorsque davantage d'énergie électrique est nécessaire. Ainsi, les STEP aident à stabiliser le réseau en présence de ressources en énergies renouvelables intermittentes.Ce travail met l’accent sur les conditions de fonctionnement de la turbine pour le démarrage des STEP. Dans les STEP, la condition de fonctionnement de démarrage est généralement visitée plusieurs fois, à la suite d'un basculement entre les modes de pompage et de turbine. Ainsi, l'amélioration des performances des régulateurs de vitesse utilisés pour le démarrage devient plus importante lorsque l'on traite avec des STEP afin de permettre une récupération rapide de la tension.Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet pluridisciplinaire INNOVHYDRO, qui regroupe différents laboratoires et entreprises tels que, GIPSA-lab où cette thèse a été préparée, G2Elab, GE et EDF.Dans cette thèse, une architecture de contrôleur prenant en compte les limitations informatiques des microcontrôleurs existants utilisés chez GE est proposée. Elle apporte une solution au problème du démarrage rapide de la turbine tout en évitant l'excitation de fortes oscillations de pression. De plus, les contraintes de couple s'intègrent facilement pour permettre un démarrage en douceur, ce qui réduit la fatigue des composants mécaniques, résultant du démarrage répétitif des turbines.Des solutions sont proposées pour ajuster les gains du contrôleur, tout en tenant compte de la dynamique non linéaire de l'actionneur utilisé chez GE. Pour commencer, une méthodologie de réglage est décrite pour garantir la stabilité asymptotique et les performances en boucle fermée, tout en minimisant la limite supérieure de l'erreur de suivi en sortie. De plus, une approche d'optimisation systématique est développée pour sélectionner les gains du contrôleur afin de minimiser le temps nécessaire pour obtenir une connexion stable au réseau, tout en respectant les contraintes de couple maximales. De plus, des algorithmes sont utilisés pour choisir les paramètres du contrôleur de sorte que des certificats de robustesse soient obtenus sur le contrôleur résultant.De plus, un simulateur a été développé pour les centrales hydrauliques et utilisé pour tester le contrôleur proposé. Le simulateur est constitué d’un système d’équations différentielles continues qui modélisent systématiquement le comportement des différents composants de la centrale hydraulique, tels que les conduites forcées, les tunnels, les réservoirs et les cheminées d’équilibre. De plus, le comportement non linéaire et les caractéristiques en S des régions instables des turbines hydrauliques, généralement modélisées par des diagrammes de Hill, sont pris en compte avec succès. De plus, la dynamique non linéaire de l'actionneur est incluse dans le modèle mathématique complet
Recently, renewable energy resources such as, wind and solar energy, have become integral parts of electric grids as clean energy alternatives to fossil fuels. However, the quality of production of such resources of energy depends on different uncertain factors, for instance, weather conditions. Therefore, dealing with the intermittent nature of renewable energy resources is one of the main challenges when using them on a larger scale.A possible solution to reduce the effects of energy resources intermittency on energy production and grid's stability, is to use energy storage technologies. Pumped storage power plants (PSPs) seem to be the unique clean storage method that can be used to counteract the intermittent nature of wind and solar energy. PSPs make use of pumps-turbines which are capable of working as pumps to store excess electric energy in the grid, and as turbines to generate electric energy, when more electric energy is needed. Thus, PSPs help in stabilizing the grid in the presence of intermittent renewable energy resources.The emphasis in this work is on turbine start-up operating mode for PSPs. In PSPs, the start-up operating mode is usually visited multiple times, as a result of switching back and forth between pumping and turbine modes. Thus, enhancing the performance of the speed governors used for starting-up becomes more important when dealing with PSPs to enable a rapid voltage recovery.This PhD thesis is part of the multidisciplinary INNOVHYDRO project that includes different laboratories and enterprises such as, GIPSA-lab where this thesis was prepared, G2Elab, GE and EDF.In this thesis, a controller architecture that takes into account the computational limitations of existing microcontrollers in use at GE, is proposed. It provides a solution to the problem of fast turbine start-up, while avoiding the excitation of sharp pressure oscillations. In addition, torque constraints are easily integrated to achieve smoother start-up, which reduces the fatigue of the mechanical components, resulting from repetitive start-up of turbines.Different approaches are proposed to tune the controller gains, while taking into account the nonlinear dynamics of the actuator used at GE. To begin with, a tuning methodology is outlined to guarantee the asymptotic stability and the closed-loop performance, while minimizing the guaranteed upper bound on the output tracking error. In addition, a systematic optimization approach is developed to select the controller gains to minimize time needed to get a stable start-up, while respecting maximum torque constraints. Moreover, randomized algorithms are used to choose the controller parameters such that robustness certificates are obtained on the resulting controller.Furthermore, a simulator has been developed for hydraulic power plants and used to test the proposed controller. The simulator constitutes of a system of continuous differential equations, which systematically model the behavior of the different components of the hydraulic power plant such as, penstocks, tunnels, reservoirs and surge tanks. In addition, the nonlinear behavior and unstable regions 'S-characteristics' of hydraulic turbines, usually modeled by Hill charts, are successfully taken into consideration. Moreover, the actuator's nonlinear dynamics are included in the overall mathematical model

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HU, Zheng. "Auto-configuration, supervision et contrôle d'entités physiques par l'intermédiaire de réseaux de capteurs et actionneurs". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00948995.

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Abstract (sommario):

Les entités physiques prises en compte par les applications dites M2M dans les télécoms sont aujourd'hui de plus en plus hétérogènes. Le défi adressé par ce travail est donc l'intégration, et la configuration automatiques de toutes ces différentes variétés d'entités physiques d'une façon homogène dans les systèmes M2M, en généralisant les approches de configuration automatique déjà connues et utilisées pour les objets communicants numériques. Cette thèse présente un cadre théorique général et des mécanismes de base pour l'identification de modèles de telles entités physiques dans les systèmes d'information embarqués répartis, en englobant dans une même approche les équipements et les sous-ensembles de l'espace, faisant se rejoindre les points de vue "internet des objets" et "environnement interactif" dans une nouvelle vision unifiée de l'intelligence ambiante. Ce travail, motivé initialement par les applications à la gestion d'énergie domestique, cherche à intégrer au réseau local de la maison des entités physiques qui ont un impact énergétique mais ne sont dotés d'aucune connexion réseau, ce qui correspond à une extension qualitative du périmètre de l'Internet des Objets. Cette intégration se fait de manière tout à fait similaire à ce qui est fait classiquement pour des équipements numériques état de l'art, c'est-à-dire par des mécanismes de découverte et configuration spontanés. Ces mécanismes comportent les étapes suivantes : détection de la présence d'une entité physique par analyse de la coïncidence d'évènements significatifs reçus de capteurs ; sélection d'un premier modèle générique représentatif de l'entité physique détectée depuis une ontologie de référence en analysant des données reçues les capteurs ; création d'un composant logiciel représentant l'entité physique détectée, à partir du modèle sélectionné, et associant les capteurs et actionneurs utiles ; supervision et contrôle de l'entité cible par l'intermédiaire de ce composant logiciel ; mise à jour incrémentale du modèle de l'entité identifiée par analyse des données issues des capteurs associés. Ce travail est parti d'applications dans l'environnement de la maison, pour lesquelles il a été validé et mis en œuvre. Mais notre approche a vocation à être généralisée et étendue à des environnements comme les bâtiments ou la ville, en offrant suivant le même principe une infrastructure partagée pour toutes les applications M2M dans ces environnements

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Amaripadath, Deepak. "Development of Tools for Accurate Study of Supraharmonic Emissions in Smart Grids". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA016.

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Abstract (sommario):

Alors que la préoccupation mondiale pour le changement climatique et ses effets se multiplient, les gouvernements sont forcés de prendre des décisions fermes en faveur de la mise en place des réseaux électriques intelligents. Toutefois, le succès de ces actions dépend fortement de la satisfaction de certaines exigences du réseau électrique soulevées par la qualité de l’énergie fournie et les moyens de l’évaluer. Les réseaux électriques intelligents doivent relever les défis posés par l’utilisation croissante des sources d’énergie renouvelables, telles que le photovoltaïque (PV), le vent, etc. et les équipements, tels que les onduleurs photovoltaïques (PVI), les chargeurs de véhicules électriques (EVC), etc. Cela introduit un environnement opérationnel de dynamique complexe pour le système de distribution. Les distorsions provenant d’équipement de nouvelle génération et de charge sont généralement plus importantes et moins régulières que celles dues à l’équipement de génération traditionnelle et de charge, rendant les mesures de puissance et d’énergie difficiles à effectuer.Dans ce contexte, la thèse vise à quantifier et reproduire les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz. Par conséquent, la littérature existante sur les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz est étudiée. Le système de mesure à 4 voies est conçu et mis en œuvre pour la mesure des composantes fondamentales et supra-harmoniques des formes d’onde de tension et de courant pour des fréquences de 2 à 150 kHz dans le réseau électrique. Les mesures sont effectuées dans la plateforme Concept Grid. La caractérisation des équipements individuels et les tests du réseau électrique sont effectués ici. Les formes d’onde acquises durant les campagnes de mesure sont traitées mathématiquement à l’aide de l’algorithme de transformation rapide de Fourier (FFT) et statistiquement à l’aide de l’algorithme d’analyse de variance (ANOVA). Le traitement mathématique et statistique des formes d’onde acquises permet de déterminer les effets individuels et les interactions des différents paramètres dans la génération des émissions supra-harmoniques dans le réseau électrique. Les différents paramètres, tels que les émissions primaires et secondaires, les effets de la longueur du câble, les effets de l’ajout soudain et l’enlèvement de l’équipement de charge sont également étudiés.La thèse décrit la conception de la plateforme complexe d’onde, qui peut être utilisée pour des essais en laboratoire et la caractérisation des analyseurs de qualité de puissance (PQA) pour des fréquences de 2 à 150 kHz. Dans les réseaux électriques, la plateforme d’onde peut être utilisée pour mesurer les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz. L’architecture logicielle de la plateforme d’onde est décrite ici. De plus, le document explique la conception matérielle de la plateforme d’onde. Il comprend également les applications de la plateforme d’onde du laboratoire et du réseau électrique. La configuration au laboratoire pour la caractérisation du PQA et le schéma de mesure pour les formes d’onde du réseau électrique sont également représentés ici. Le bilan d’incertitude pour la plateforme d’onde est calculé en tenant compte des différents facteurs, tels que la longueur du câble, le bruit, etc., sont discutés dans la thèse. Enfin, le PQA est caractérisé dans des fréquences de 2 à 150 kHz par rapport à la plateforme d’onde pour des amplitudes d’émission variables
As the worldwide concern for the climate change and its effects are growing, the governments are forced to make strong decisions in favour of the implementation of the smart electrical grids. However, the success of these actions strongly depends on meeting the certain requirements of the electricity system raised by the quality of the energy supplied and the means to assess it. The smart electrical networks have to tackle the challenges raised by the increasing uptake of the renewable energy sources, such as the photovoltaic (PV), wind, etc. and the equipment, such as photovoltaic inverters (PVI), electric vehicle chargers (EVC), etc. This introduces a complex dynamic operating environment for the distribution system. The distortions coming from the new generation and load equipment are generally larger and less regular than those due to the traditional generation and load equipment, making the power and energy measurements difficult to perform.In this context, the thesis aims to quantify and reproduce the supraharmonic emissions in the frequency range of 2 to 150 kHz. Therefore, the existing literature on the supraharmonic emissions in the frequency range of 2 to 150 kHz is studied. The 4-channel measurement system is designed and implemented for the measurement of the fundamental and supraharmonic components of the voltage and current waveforms in the frequency range of 2 to 150 kHz in the electrical network. The measurements are carried out in the Concept Grid platform. The individual equipment characterization and electrical network tests are carried out here. The waveforms acquired during the measurement campaigns are processed mathematically using the fast Fourier transform (FFT) algorithm and statistically using the analysis of variance (ANOVA) algorithm. The mathematical and statistical processing of the acquired waveforms helps to determine the individual effects and interactions of the different parameters in the generation of the supraharmonic emissions in the electrical network. The various parameters, such as the primary and secondary emissions, effects of the cable length, effects of the sudden addition and removal of the load equipment are also studied.The thesis describes the design of the complex waveform platform, which can be used for the laboratory testing and the characterization of the power quality analyzers (PQA) in the frequency range of 2 to 150 kHz. In the electrical networks, the waveform platform can be used to measure the supraharmonic emissions in the frequency range of 2 to 150 kHz. The software architecture of the waveform platform is described here. In addition, the paper explains the hardware design of the waveform platform. It also includes the laboratory and electrical network applications of the waveform platform. The laboratory setup for the characterization of the PQA and the measurement schema for the electrical network waveforms are also depicted here. The uncertainty budget for the waveform platform is calculated considering the various factors, such as the cable length, noise, etc. are discussed in the thesis. Finally, the PQA is characterized in the frequency range of 2 to 150 kHz with respect to the waveform platform for varying emission amplitudes

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Ben, Romdhane Lamia. "A Multi-Agent Architecture Framework for Energy Systems Design". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS141.

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Abstract (sommario):

Au cours des dernières années, les systèmes multi-agents (SMA) sont devenus l'une des technologies les plus prometteuses pour la conception et le développement des systèmes énergétiques intelligents nommés aussi Smart-Grid. Cependant, l'utilisation de la technologie d'agent dans l'ingénierie des systèmes pour modéliser, contrôler et simuler les comportements des systèmes énergétiques, pose encore de nombreux défis : méthodologiques ; techniques (liés à l’ingénierie des SMA en général) ; de standardisation et d’exploration architecturale (liés au domaine de Smart Grid en particulier). Cette thèse propose un cadre architectural conforme à la norme ISO 42010, contenant l'ensemble des conventions, principes et pratiques pour la description des architectures multi-agents établies dans le domaine des Smart-Grids, comme une solution adéquate pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Le cadre architectural s'appuie sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) pour résoudre les problèmes techniques et méthodologiques. Ce cadre est supporté par une méthodologie qui adhère à l’utilisation des standards d’agents et des standards énergétiques dans les phases d’analyse et de conception des SMAs. Le cadre se base sur une approche d'évaluation des styles d'architecture multi-agents pour sélectionner le style le plus approprié pour répondre à des exigences non fonctionnelles liées à un domaine d'application spécifique. Par ailleurs, un langage de modélisation indépendant des plateformes d'agents a été proposé permettant la modélisation des SMAs et l’analyse des modèles développés pour vérifier leur conformité au style d’architecture SMA sélectionné. L’approche a été prototypée dans un environnement d’Ingénierie Dirigée par les Modèles et évalué sur un cas d’application représentatif du domaine des Smarts-Grids
In recent years, multi-agent systems (MAS) have emerged as one of the most promising technologies for the design and development of intelligent energy systems, also known as Smart-Grid. However, the use of agent technology in systems engineering to model, control and simulate energy system’ behavior still faces many challenges: methodological; technical (generally related to MAS engineering); standardization and architectural exploration (specifically related to the Smart Grid domain). This thesis proposes an architectural framework in accordance with ISO 42010, containing all the conventions, principles and practices for the description of multi-agent architectures established in the field of Smart-Grids, as an adequate solution to solve the problems mentioned above. The architectural framework relies on Model Driven Engineering (MDE) to solve technical and methodological problems. This framework is supported by a methodology that adheres the use of agent and energy standards in the MAS analysis and design phases. The framework is based on a multi-agent architecture style evaluation approach to select the most appropriate style to meet non-functional requirements related to a specific application domain. In addition, a platform-independent agent modeling language was proposed to model MASs and analyze the developed models to verify their compliance with the selected MAS architecture style. The approach was prototyped in a Model Driven Engineering environment and evaluated on a representative application case from the Smarts-Grids domain

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Hu, Zheng. "Auto-configuration, supervision et contrôle d'entités physiques par l'intermédiaire de réseaux de capteurs et actionneurs". Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10001/document.

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Abstract (sommario):

Les entités physiques prises en compte par les applications dites M2M dans les télécoms sont aujourd’hui de plus en plus hétérogènes. Le défi adressé par ce travail est donc l’intégration, et la configuration automatiques de toutes ces différentes variétés d’entités physiques d’une façon homogène dans les systèmes M2M, en généralisant les approches de configuration automatique déjà connues et utilisées pour les objets communicants numériques. Cette thèse présente un cadre théorique général et des mécanismes de base pour l’identification de modèles de telles entités physiques dans les systèmes d’information embarqués répartis, en englobant dans une même approche les équipements et les sous-ensembles de l’espace, faisant se rejoindre les points de vue ”internet des objets” et ”environnement interactif” dans une nouvelle vision unifiée de l’intelligence ambiante. Ce travail, motivé initialement par les applications à la gestion d’énergie domestique, cherche à intégrer au réseau local de la maison des entités physiques qui ont un impact énergétique mais ne sont dotés d’aucune connexion réseau, ce qui correspond à une extension qualitative du périmètre de l’Internet des Objets. Cette intégration se fait de manière tout à fait similaire à ce qui est fait classiquement pour des équipements numériques état de l’art, c’est-à-dire par des mécanismes de découverte et configuration spontanés. Ces mécanismes comportent les étapes suivantes : détection de la présence d’une entité physique par analyse de la coïncidence d’évènements significatifs reçus de capteurs ; sélection d’un premier modèle générique représentatif de l’entité physique détectée depuis une ontologie de référence en analysant des données reçues les capteurs ; création d’un composant logiciel représentant l’entité physique détectée, à partir du modèle sélectionné, et associant les capteurs et actionneurs utiles ; supervision et contrôle de l’entité cible par l’intermédiaire de ce composant logiciel ; mise à jour incrémentale du modèle de l’entité identifiée par analyse des données issues des capteurs associés. Ce travail est parti d’applications dans l’environnement de la maison, pour lesquelles il a été validé et mis en œuvre. Mais notre approche a vocation à être généralisée et étendue à des environnements comme les bâtiments ou la ville, en offrant suivant le même principe une infrastructure partagée pour toutes les applications M2M dans ces environnements
The physical entities which are taken into account by Machine to Machine (M2M) telecom applications are more and more heterogeneous. The challenge addressed by our research is the automatic integration and configuration of all these types of physical entities in M2M systems, with a homogeneous solution that generalizes self-configuration approaches used for networked digital devices. This thesis presents a general theoretical framework and basic mechanisms for the identification and configuration of such physical entity models in distributed embedded information systems. Our approach deals jointly with equipment and space entities encompassing the ”Internet of Things” (IoT) and ”interactive environment” viewpoints in a renewed interpretation of ambient intelligence. This work has been motivated initially by home energy management applications, trying to integrate into the Home Area Network all home entities that play a role in energy management, but do not have a networked interface of their own. This corresponds to a qualitative extension of the perimeter of the Home Area Network. This integration is achieved in a way similar to what is done for state of the art digital devices, through a spontaneous discovery and configuration mechanism, with the following stages: detection of the presence of a physical entity by analyzing the coincidence of significant events detected by sensors; selection of the first generic model corresponding to the detected physical entity from a reference ontology, on the basis of received sensors data; creation of a software component representing the detected physical entity, based on the selected model, associated with relevant sensors and actuators; provision of application interface for monitoring and control of the target entity through this intermediate software component; iterative update of the identified entity model on the basis of data from associated sensors. The proposed approach has been validated and implemented in home environments, but it is intended to be generalized and expanded to environments such as buildings or cities, offering a similarly shared infrastructure for all M2M applications in these environments

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Julian, Maya. "Evaluation and Optimization of Strategies to introduce Renewable Energy into Electricity Generation for Housing". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0365.

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Abstract (sommario):

De nos jours, lorsque les prix du pétrole deviennent considérablement chers et les émissions de CO2 augmentent rapidement, le fonctionnement du réseau devient encore plus multidimensionnel compte tenu des politiques environnementales appliquées. Compte tenu de l'ensemble des objectifs découlant de l'accord de Kyoto et d'initiatives telles que l'accord européen 20/20/20, des calendriers et des limites strictes sont imposés à tous les pays participants afin de réduire systématiquement leurs émissions de gaz à effet de serre tout en intégrant davantage de sources d'énergie renouvelables. L'énergie et la substitution des technologies de production lourdes anciennes et polluantes par des technologies plus récentes et plus respectueuses de l'environnement. Ainsi, toute la restructuration des systèmes énergétiques s'articule autour de deux axes afin d'atteindre les objectifs mentionnés, à savoir une intégration énergétique 'plus propre' et une efficacité énergétique. Afin de parvenir à une énergie plus propre, l'attention a été attirée sur les très prometteuses unités de production d'énergie renouvelable, de production combinée de chaleur et d'électricité (cogénération) et de combustibles de substitution tels que les unités de gaz naturel et les piles à combustible. L'installation de plus en plus d'unités de génération dispersée (PV, WT, FC, Micro_CHP, etc.) à proximité des consommateurs ouvre une nouvelle ère pour les systèmes énergétiques. Des microréseaux pourraient être mis à contribution pour aider le réseau à réduire ses émissions de CO2 tout en augmentant son efficacité grâce à la production locale. Les microréseaux sont définis comme des réseaux basse tension (BT) ou, dans certains cas, moyenne tension (MV), avec des sources DG, ainsi que des dispositifs de stockage et des charges contrôlables (chauffe-eau, climatisation, par exemple) avec une puissance installée totale de l'ordre de kW à quelques MW. La particularité des Microgrids réside dans le fait que, bien qu’ils fonctionnent principalement interconnectés au réseau de distribution de tension de niveau supérieur, ils peuvent être automatiquement transférés en mode isolé en cas de défaillance du réseau en amont. Cette thèse de doctorat vise à développer des méthodologies et des techniques d'analyse permettant de quantifier les avantages de la DG dans le système de microgrids, en mettant l'accent sur les problèmes et contraintes environnementaux (par exemple, différents taux de taxe sur le carbone, contraintes de CO2, SO2, NOx, facteurs d'émission d'unités de production, etc.). De plus, un logiciel de calcul approprié pour minimiser les coûts opérationnels dans le Microgrid (dans lequel des variations dans les politiques de prix sont appliquées) sera également développé. Ainsi, en évaluant des scénarios comparables, les politiques environnementales et de tarification qui contiennent une plus grande viabilité et un potentiel de réalisation seront présentées. De plus, compte tenu des paramètres ci-dessus, un problème de répartition horaire économique et environnemental est formulé afin de produire de manière optimale les calendriers de production horaires du DG de Microgrid. Le logiciel Matlab sera utilisé pour effectuer les simulations proposées (méthode de Lagrange - fonction fincon)
Nowadays where oil prices become considerably expensive and CO2 emissions increase rapidly, grid operation is becoming even more multidimensional given the environmental policies that are enforced. Given the set of goals stemming from the Kyoto agreement and initiatives like the 20/20/20 European agreement, tight schedules and boundaries are dictated, for all the participating countries in order to consistently reduce their Greenhouse Gas (GHG) emissions while integrating more renewable energy and substituting older and pollutant heavy production technologies with newer and more eco-friendly ones. Thus, the whole restructuring of the energy systems are focused in two fronts in order to achieve the mentioned goals, 'cleaner' energy integration and energy efficiency. In order to achieve cleaner energy, attention has been drawn to the highly promising RES, Combined Heat and Power (CHP) units and alternative fuels like natural gas units and Fuel Cells (FC). The installation of more and more units of Dispersed Generation-DG (PV, WT, FC, Micro_CHP, etc.) close to consumers leads to a new era for the Energy Systems. Microgrids could come into play to aid the network through CO2 emission reduction while increasing their efficiency through local generation. Microgrids are defined as Low Voltage (LV), or in some cases Medium Voltage (MV), networks with DG sources, together with storage devices and controllable loads (e.g. water heaters, air conditioning) with a total installed capacity in the range of few kWs to couple of MWs. The unique feature of Microgrids is that, although they operate mostly interconnected to the upper level voltage distribution network, they can be automatically transferred to islanded mode in case of faults in the upstream network. This doctoral thesis aims to develop methodologies and analysis techniques for the quantification of the DG’s advantages in Microgrids scheme, giving emphasis in environmental issues and constraints (e.g. various carbon tax rates, CO2, SO2, NOx constraints, emission factors of production units, e.t.c.). Moreover, suitable calculation software for minimizing the operational cost in the Microgrid (in which variations in the pricing policies are applied) will also be developed. So, by evaluating comparable scenarios, the environmental and pricing policies that contain greater viability and realization potentiality will be presented. In addition, given the above parameters, an economic-environmental hourly dispatch problem is formulated in order to optimally produce the hourly generation schedules of the Microgrid's DG. Matlab software will be used to perform the proposed simulations (Lagrange Method – fmincon function)

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Gouin, Victor. "Évaluation de l’impact du Smart Grid sur les pratiques de planification en cas d’insertion de production décentralisée et de charges flexibles". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT097/document.

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Abstract (sommario):

Les réseaux intelligents, ou Smart Grids, résultent de la combinaison des réseaux électriques et des nouvelles technologies de l'information et de la communication. Ils s'accompagnent de changements de paradigmes comme l'insertion importante de production décentralisée et le développement de nouveaux modes de consommation, comme les véhicules électriques et les « consom'acteurs ». Des contraintes apparaissent ainsi sur des réseaux vieillissants et non dimensionnés pour ces nouveaux usages. Cette thèse étudie l'impact des nouveaux paradigmes sur les techniques de planification des réseaux électriques de distribution. Un premier outil utilisant un algorithme de recuit simulé adapté et des méthodes issues de la théorie des graphes a été développé pour dimensionner les réseaux à moindre coût, selon les règles usuelles de planification. Dans un second temps, une méthodologie combinant une approche de type Monte Carlo et la construction de profils annuels de charge a été proposée pour analyser l'impact de la production décentralisée et des véhicules électriques dans un contexte soumis à des incertitudes. La troisième étape du travail a été de mettre en place des fonctions avancées de conduite comme alternative aux solutions de renforcement, très coûteuses. Un regard particulier est porté sur les stratégies d'effacement. Enfin, une nouvelle planification opérationnelle combinant les précédents outils développés a été créée afin d'évoluer vers une planification des réseaux intelligents
The Smart Grids are the combination of electrical networks and new information and communication technologies. They deal with a change of paradigms that are the insertion of distributed generation and the development of new forms of consumption, such as electric vehicles and prosumers. These changes induce many constraints on networks both aging and historically not sized for this context. This thesis studies the impact of these paradigms on the rules for electrical distribution networks planning. A first tool using an adapted simulated annealing algorithm and methods from graph theory was developed to size the networks at low cost, according to the usual rules for planning. Secondly, a methodology combining a Monte Carlo approach and the construction of annual load profiles was proposed to analyze the impact of distributed generation and electric vehicles in an environment subject to uncertainties. The third stage of the work was to implement advanced distribution automations as an alternative to reinforcement, which is very expensive. This part is focused on demand side management. Finally, a new operational planning combining the previous developed tools was created to move towards the planning of the Smart Grids

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Nguyen, Ngac Ky. "Approches neuromimétiques pour l'identification et la commande des systèmes électriques : application au filtrage actif et aux actionneurs synchrones". Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00615491.

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Abstract (sommario):

Cette thèse propose des approches neuromimétiques d'identification et de commande avec des applications directes au Filtre Actif Parallèle (FAP) et au Moteur Synchrone à Aiment Permanent (MSAP). Une structure neuronale complète a été développée pour réaliser toutes les fonctionnalités d'un FAP pour compenser des harmoniques de courant. La phase instantanée et les composantes symétriques d'un système triphasé de tensions ou de courants ont été estimées avec une boucle à verrouillage de phase neuronale. L'identification des harmoniques de courant a été réalisée avec des réseaux de neurones de type Adaline opérant dans les différents repères. Plusieurs schémas de commande ont été développés pour réinjecter les courants de compensation à l'aide d'un onduleur. Ils sont basés sur des techniques neuromimétiques, sur la logique floue, ou sur leur association. Une approche neuronale a été développée pour commander une MSAP à distribution quelconque avec des contraintes prédéterminées réduisant les ondulations du couple. Elle consiste en des schémas de commande directe en couple ou en vitesse pour obtenir les courants statoriques optimaux qui donnent exactement le couple électromagnétique (ou la vitesse) désiré et qui réduisent au maximum les pertes par effet Joule. Ces commandes intègrent deux blocs neuronaux, l'un dédié au calcul des courants optimaux et l'autre pour assurer leur génération à travers un onduleur de tension. Toutes les approches neuromimétiques ont été validées par des tests de simulation et des essais expérimentaux. Des comparaisons avec les méthodes de commande classique démontrent des caractéristiques supérieures en termes de performance et de robustesse.

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Bai, Wenshuai. "DC Microgrid optimized energy management and real-time control of power systems for grid-connected and off-grid operating modes". Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2586.

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Abstract (sommario):

Le travail de recherche de cette thèse se concentre sur l’élaboration de deux modes de fonctionnement du microréseau à savoir : mode connecté au réseau, mode hors réseau comprenant les modes îloté et isolé. Le problème de la défaillance du réseau en mode connecté au réseau et la faible fiabilité de l'alimentation électrique en mode hors réseau doivent être résolues. Ainsi, le but de cette thèse est de proposer un microréseau DC combinant à la fois les avantages du mode connecté au réseau et ceux du mode isolé. On obtient ainsi un microréseau DC qu’on peut qualifier de complet. Le microréseau DC complet contient les sources d'énergie renouvelables, le stockage et le réseau public, et les sources de secours sont utilisées pour réduire le délestage. Dans ce microréseau DC, un système de supervision est proposé dans le but de gérer le flux des puissances. La gestion de la puissance en temps réel dans la couche opérationnelle du système de supervision permet de maintenir l'équilibre de puissance. Dans la couche d'optimisation du système de supervision, l'optimisation journalière est proposée afin de minimiser le coût d'exploitation global. Les résultats de la simulation montrent que le microréseau DC complet peut minimiser les coûts d'exploitation. Ensuite, le système de supervision prend en compte l'efficacité dynamique du convertisseur pour résoudre le problème lié à la qualité de la puissance du microréseau qui peut être dégradée à cause de la tension instable du bus DC. Les résultats de la simulation montrent que la prise en compte de l'efficacité dynamique du convertisseur dans la couche opérationnelle du système de supervision permet de réduire les fluctuations de la tension du bus DC. En ce qui concerne l'importance de la prédiction PV pour l'optimisation de la veille, deux modèles de prédiction sont étudiés et comparés pour donner une puissance de prédiction PV précise. Les résultats montrent que les deux modèles ont presque les mêmes résultats
This thesis focus on the research of the DC microgrid following two operation models: grid-connected mode, and off-grid mode including the islanded and isolated modes. The aim of this thesis is to propose a DC microgrid combining the advantages of the grid-connected or the off-grid mode, which named full DC microgrid. ln the full DC microgrid, the renewable energy sources, storage, and public grid are included, and the back-up sources also applied to reduce the load shedding. ln the full DC microgrid, a supervisory system is proposed to manage the power. The real-time power management in the operational layer of the supervisory system can keep the power balance. ln the optimization layer of the supervisory system, the day-ahead optimization is proposed to achieve the global minimal operation cost. The simulation results show that the full DC microgrid combines both advantages of the grid-connected and the off-grid mode to minimize the operating cost. Then, the supervisory system considers the dynamic efficiency of the converter to solve the problem that the power quality of the microgrid is degraded due to the unstable DC bus voltage caused by the inaccurate power control. The simulation results show that considering the dynamic efficiency of the converter in the operational layer of the supervisory system, the fluctuation of the DC bus voltage can be reduced. Regarding the importance of the PV prediction for the day-ahead optimization, two prediction modes are studied and compared to give a robust PV prediction power. The results are that the two models almost have the same results

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Lefort, Romain. "Contribution des technologies CPL et sans fil à la supervision des réseaux de distribution d'électricité". Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2253/document.

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Abstract (sommario):

Le déploiement d'une infrastructure de supervision permet une gestion plus intelligente des réseaux de distribution d'électricité comparé à un renforcement traditionnel pour répondre aux nouveaux enjeux de la maitrise de l'énergie (Consommations, EnR, VE, ...). Pour acheminer les données, les Courants Porteurs en Ligne (CPL) possèdent un atout majeur. En effet, cette technologie permet de superposer un signal de plus haute fréquence au signal électrique 50/60 Hz. Toutefois, le support de transmission est difficile et non maîtrisable. Ces travaux de recherche ont pour objectif d'apporter une contribution à cette problématique par l'élaboration d'une plateforme de simulation des réseaux pour des fréquences allant jusqu'à 1 MHz dans un but de transmission de données. Des éléments clés des réseaux sont traités de façon séparés puis assemblés pour estimer les performances des CPL « Outdoor » actuels. La variation du comportement des réseaux en fonction du temps et de la fréquence, en particulier des perturbations en tête d'installation clients sur 24h est étudiée. Les transformateurs entre les réseaux HTA et BT sont modélisés sous la forme d'un « modèle à constantes localisées » et d'un « modèle boite noire ». Les deux modèles sont appliqués sur un transformateur H61 100 kVA. Par la suite, une modélisation des câbles de distribution est proposée sous forme d'un « modèle cascadé ». Celle-ci est appliquée sur un câble souterrain BT. Chaque modèle est obtenu à l'aide de mesures d'impédances, et validé par des mesures de transmissions. Pour compléter, une étude préliminaire sur les communications radio mobile est réalisée pour la supervision des réseaux de distribution
Establishing a supervisory infrastructure allows a better smart management than an expensive strengthening of distribution network to respond to new constraints at the energies control (Consumption, REN, EV ...). To transmit data, Power Line Communication (PLC) technologies present an advantage in this context. In fact, it enables a superposition of High Frequency (HF) signals on electrical signal 50/60 Hz. However, electric networks have not been developed to this application because of difficult propagation conditions. This research work makes a contribution to develop a simulation platform in objective to transmit data to 1 MHz. In first time, each network element is studied singly and in second time, together, to estimate "Outdoor PLC" transmission performance. The first element studied is the networks variation in function of frequency and time. Several 24h disturbance measurements on LV customers are presented. The second element is the transformers which established connection between Medium Voltage (MV) and Low Voltage (LV). The proposed modeling method is based on a "lumped model" and a "black box model". These models are applied to a 100 kVA H61 transformer most commonly used by French distribution system operator in rural and suburban networks. The third element is the power line used in MV and LV networks. The proposed modeling method is based on a "cascaded model" from the theory of transmission line. This model is applied to one power line used in LV underground network. Each model is obtained from various impedance measurements. To complete, an introductory study on mobile radio communication is performed to remote network distribution

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Sa'ad, Aisha. "Developing integrated maintenance strategies for renewable energy sources based on analytical methods and artificial intelligence (AI) : comparisons and case study". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0080.

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Abstract (sommario):

Au cours de ces récentes années, le développement des énergies renouvelables, en particulier l'énergie solaire et l'énergie éolienne, a attiré comme méthode alternative de production d'énergie, l'attention du monde entier avec une croissance exceptionnelle de sa production. Selon le rapport de Global Energy, l'énergie solaire mondiale devrait avoir atteint une capacité cumulée de 1 TW, tandis que l'énergie éolienne devrait avoir été multipliée par 3 ou 4 mégas par rapport à la production en 2020. Cette augmentation des énergies solaire et éolienne implique des investissements financiers très importants. Cependant, avec cet énorme potentiel d'investissement et l'augmentation significative de la capacité de production, il y a une responsabilité supplémentaire, souvent négligée : la gestion des centrales électriques pour assurer le coût total du cycle de vie le plus bas (Life Cycle Cost). Comme tout système de production standard, les composants de production d'énergie renouvelable (solaire et éolienne dans notre cas) sont sujets à des défaillances aléatoires qui interrompent la production et l'approvisionnement de la demande. La maintenance est identifiée comme une cause majeure d'accidents, on peut noter le manque de savoir-faire technique dans l'exploitation d'un équipement ou l'absence d'un bon plan de routine de maintenance. Dans le cadre des efforts visant à améliorer l'efficacité et la performance des centrales électriques à énergie renouvelable, nous proposons des modèles pour optimiser la production d'énergie et la maintenance dans nos études de cas sélectionnées (centrale solaire de Sokoto et parc éolien de Katsina au Nigéria). À cet égard, nous avons développé de nouvelles politiques de maintenance intégrées à la production d'énergie des systèmes d'énergie solaire et éolienne. La stratégie de maintenance préventive adoptée dans cette thèse est une stratégie de maintenance parfaite sur les composants sélectionnés pour la maintenance et une maintenance sélective imparfaite sur le système (solaire PV et éolienne). Le manque de batterie en cas de sous-production et les pertes de maintenance sont des défis considérés dans cette étude. La méthodologie que nous avons développée consiste à résoudre le problème d'optimisation de la production d'énergie et de la maintenance en utilisant la méthode théorique ainsi que la méthode d'apprentissage automatique (ANN et SVM) afin de satisfaire une demande aléatoire d'énergie pendant un horizon fini. Nous avons également étudié l'influence des conditions environnementales et opérationnelles des systèmes, puis validé les modèles par des exemples numériques et des études de sensibilité prouvant la robustesse des modèles développés
The development of renewable energy, especially solar and wind energy, over the recent years has gained global attention as an alternative method of generating energy experiencing exceptional growth in its production. In The Global Energy report, global solar energy is expected to have reached a cumulative capacity of 1TW while the wind energy is expected to have multiplied up to 3 to 4 times from mega production in the year 2020. This increase in the solar and wind power implies very significant financial investments. However, with this huge investment potential and significant increase in generation capacity, there is an additional, often overlooked responsibility: managing the power plants to ensure the lowest total life cycle cost (Life Cycle Cost). Like any standard production system, renewable energy (solar and wind energy in our case) generation components are subject to random failure, which interrupts production and supply of demand. Maintenance is identified as a major cause of accidents, lack of technical know-how of an equipment and the absence of a good maintenance routine plan. As part of the efforts to improve the efficiency and performance of renewable energy power plants, we propose models to optimize the power production and maintenance of our selected case studies (Sokoto solar plant and Katsina wind farm). In this regard, we developed new integrated maintenance policies integrated with production of the energy production from solar and wind energy systems. The preventive maintenance strategy adopted in this thesis is perfect maintenance strategy on the selected components for maintenance and an imperfect selective maintenance on the system (solar PV and wind turbine). Battery shortage in case of under-production and maintenance losses are challenges considered in this study. The methodology we developed entails solving the problem of energy production and maintenance optimization by using the theoretical method as well as machine learning method (ANN and SVM) in order to satisfy a random demand of energy during a finite horizon. We also studied the influence of environmental and operational condition of the systems and then validated the models by numerical examples and sensitivity studies proving the robustness of the developed models

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Desta, Alemayehu. "Energy Supply and Demand Side Management in Industrial Microgrid Context". Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1234/document.

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Abstract (sommario):

En raison de l'augmentation des coûts d'énergie et des préoccupations environnementales telles que les empreintes de carbone élevées, les systèmes de la production d'électricité centralisée se restructurent pour profiter des avantages de la production distribuée afin de répondre aux exigences énergétiques toujours croissantes. Les microgrids sont considérés comme une solution possible pour déployer une génération distribuée qui inclut des ressources énergétiques distribuées DERs (Distributed Energy Resources)(e.g, solaire, éolienne, batterie, etc). Dans cette thèse, nous traitons les défis de la gestion d'énergie dans un microgrid industriel où les charges énergétique sont constituées de processus industriels. Notre plan consiste à diviser la gestion de l'énergie du microgrid en deux parties: la production et la demande d’énergie.Du côté de la production d'énergie, les défis incluent la modélisation des générations de puissance et le lissage des fluctuations des DER. Pour modéliser les générations de puissance, nous proposons un modèle basé sur les concepts de service courbé de Network Calculus. En utilisant cet outil mathématique, nous déterminons une quantité minimale de puissance que les DERs peuvent générer; leur agrégation nous donnera une production d'énergie totale dans le microgrid. Après cela, s'il existe un déséquilibre entre la production et la demande d'énergie, nous proposons des stratégies différentes pour minimiser les coûts d'approvisionnement énergétique. Sur la base des données réelles de la consommation d'énergie d'un site industriel situé en France, des économies significatives peuvent être réalisées en adoptant ces stratégies. Dans cette thèse, nous étudions également comment atténuer les effets des fluctuations de puissance des DERs en conjonction avec des systèmes de stockage d'énergie. Pour cela, nous proposons un algorithme de lissage gaussien et nous le comparons avec des algorithmes de lissage trouvés dans l'état de l'art. Nous avons trouvé que l'algorithme proposé utilise de batterie de moins de taille à des fins de lissage par rapport à d'autres algorithmes. À cette fin, nous sommes également intéressés à étudier les effets de la gamme admissible des fluctuations sur les tailles de la batterie.Du côté de la demande, l'objectif est de réduire les coûts de l'énergie grâce aux approches de gestion de la demande DSM (Demand Side Management) telles que Demand Response (DR) et Energy Efficiency. Comme les processus industriels consomment énormément, une petite réduction de la consommation d'énergie en utilisant les approches DSM pourrait se traduire par des économies cruciales. Cette thèse se concentre sur l'approche DR qui peut profiter des prix variables de l'électricité dans le temps pour déplacer les demandes énergétiques des heures de pointe aux heures creuses. Pour atteindre cet objectif, nous comptons sur un modèle basé sur la théorie de file d'attente pour caractériser les comportements temporels (arrivée et départ des tâches) d'un système de fabrication. Après avoir défini les processus d'arrivée et de départ de tâches, une fonction d'utilisation efficace est utilisée pour prédire le comportement de la machine dans un domaine temporel et qui peut afficher son statut (allumé/éteint) à tout moment. En prenant le statut de chaque machine dans une ligne de production comme une entrée, nous proposons également un algorithme de planification DR qui adapte la consommation d'énergie d'une ligne de production aux deux contraintes de puissance disponibles et de taux de production. L'algorithme est codé à l'aide d’une machine d’état fini déterministe (Deterministic Finite State Machine) dans laquelle les transitions d'état se produisent en insérant une tâche à l'entrée du tapis roulant (on peut aussi avoir des transitions sans insertion de taches). Nous définissons des conditions pour l'existence d’un planificateur réalisable et aussi des conditions pour accepter positivement des demandes DRs
Due to increased energy costs and environmental concerns such as elevated carbon footprints, centralized power generation systems are restructuring themselves to reap benefits of distributed generation in order to meet the ever growing energy demands. Microgrids are considered as a possible solution to deploy distributed generation which includes Distributed Energy Resources (DERs) (e.g., solar, wind, battery, etc). In this thesis, we are interested in addressing energy management challenges in an industrial microgrid where energy loads consist of industrial processes. Our plan of attack is to divide the microgrid energy management into supply and demand sides.In supply side, the challenges include modeling of power generations and smoothing out fluctuations of the DERs. To model power generations, we propose amodel based on service curve concepts of Network Calculus (NC). Using this mathematical tool, we determine a minimum amount of power the DERs can generate and aggregating them will give us total power production in the microgrid. After that, if there is an imbalance between energy supply and demand, we put forward different strategies to minimize energy procurement costs. Based on real power consumption data of an industrial site located in France, significant cost savings can be made by adopting the strategies. In this thesis, we also study how to mitigate the effects of power fluctuations of DERs in conjunction with Energy Storage Systems (ESSs). For this purpose, we propose a Gaussian-based smoothing algorithm and compare it with state-of-the-art smoothing algorithms. We found out that the proposed algorithm uses less battery size for smoothing purposes when compared to other algorithms. To this end, we are also interested in investigating effects of allowable range of fluctuations on battery sizes.In demand side, the aim is to reduce energy costs through Demand Side Management (DSM) approaches such as Demand Response (DR) and Energy Efficiency (EE). As industrial processes are power-hungry consumers, a small power consumption reduction using the DSM approaches could translate into crucial savings. This thesis focuses on DR approach that can leverage time varying electricity prices to move energy demands from peak to off-peak hours. To attain this goal, we rely on a queuing theory-based model to characterize temporal behaviors (arrival and departure of jobs) of a manufacturing system. After defining job arrival and departure processes, an effective utilization function is used to predict workstation’s (or machine’s) behavior in temporal domain that can show its status (working or idle) at any time. Taking the status of every machine in a production line as an input, we also propose a DR scheduling algorithm that adapts power consumption of a production line to available power and production rate constraints. The algorithm is coded using Deterministic Finite State Machine (DFSM) in which state transitions happen by inserting a job (or not inserting) at conveyor input. We provide conditions for existence of feasible schedules and conditions to accept DR requests positively.To verify analytical computations on the queuing part, we have enhanced Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++) discrete event simulator for fitting it to our needs. We modified various libraries in OMNET++ to add machine and conveyor modules. In this thesis, we also setup a testbed to experiment with a smart DR protocol called Open Automated Demand Response (OpenADR) that enables energy providers (e.g., utility grid) to ask consumers to reduce their power consumption for a given time. The objective is to explore how to implement our DR scheduling algorithm on top of OpenADR

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Morales, jadan Diego. "Développement de la gestion optimale de l'énergie électrique dans les îles Galápagos vers les Reséaux Intelligents". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT106/document.

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Abstract (sommario):

Les îles Galápagos sont un archipel d'îles volcaniques situées dans l'océan Pacifique, à 926 km à l'ouest de l'Equateur continental, dont elles font partie. Depuis 1978, les îles Galápagos sont déclarées patrimoine mondial. En raison de la croissance de la population, il existe plusieurs problèmes sociaux, économiques et environnementaux qui risquent la conservation de l'environnement des îles. Dans ce contexte, le gouvernement équatorien veut préserver son patrimoine écologique. Par conséquence, avec la participation de divers acteurs, principalement le ministère de l'Énergie et des Énergies renouvelables, il effectue plusieurs initiatives. Afin d'améliorer les services fournis sur les îles, cet objectif sera accompli grâce à la réduction de la consommation de carburants fossiles et donc des émissions de CO2. Donc, cette thèse a analysé l'impact des nouveaux services sur le réseau électrique, comme le remplacement obligatoire des véhicules conventionnels et des cuisinières pour des solutions efficaces et la proposition des solutions pour réduire les problèmes négatifs sur le réseau. En outre, une forte intégration de la génération distribuée a été considérée dans l'analyse. De plus, des solutions innovantes pour basse et moyenne tension ont été conçues et testées afin d’améliorer le service électrique sans affecter l'environnement et conserver ce patrimoine mondial. Par exemple, un programme DSM intelligent composé d'un schéma de temps d'utilisation (TOU) combiné avec la réponse de la demande (DR) a montré des résultats intéressants, l'installation d'un système de stockage d'énergie de batterie a également été testée, et les résultats de moyenne tension sont prometteurs. Un système de commutation automatique de phase a été adapté comme une solution pour réduire le déséquilibre en basse tension avec des résultats impressionnants. Le déploiement des réenclencheurs a démontré une amélioration considérable de la fiabilité avec un retour d’investissement très court. Considérant les technologies de l'information et de la communication, une pièce clé pour déployer Smart Grids, l'architecture de communication des réseaux de NAN/FAN/HAN a été abordée. Enfin, un Système de Gestion d’Energie pour la gestion optimale de l'énergie à Galápagos a été conçu. Toutes ces études représentent un défi important : la gestion optimale de l'électricité de réseau isolée sans énergie fossile
The Galápagos Islands are an archipelago of volcanic islands located in the Pacific Ocean, 926 km west of continental Ecuador, of which they are a part. Since 1978, Galapagos Islands are accepted as Heritage World, due to the growth of the population, there are several social, economic and environmental problems, which endanger the environment conservation of the Islands.In this context, the Ecuadorian government desires to preserve its ecological heritage. Hence, with the participation of several stakeholders mainly the Ministry of Energy and Renewable Energy, it is releasing a lot of initiatives. In order to improve the general services that are provided in the islands, this goal will be achieved by means of reducing fossil fuel consumption and therefore CO2 emissions. Thus, this thesis has analyzed the impact of new services on the grid such as the mandatory replacement of conventional vehicles and cookers for efficient ones and to propose solutions for reducing negative issues originated on the network. Also, a strong integration of distributed generation is considered in the analysis.In addition, innovative solutions for both low and medium voltage have been designed and tested for improving the electrical service without affecting the environment and conserving this world heritage. For instance, a smart DSM program composed of Time of Use scheme combined with Demand Response has shown interesting results, the installation of a Battery Energy Storage System has been studied as well; the results in Medium Voltage are promising. An Automatic Phase Switching system is adapted like a solution for reducing unbalance in low voltage with impressive results. The deployment of reclosers has demonstrated a considerable improvement in the reliability with a Return on Investment very short.Considering the Information and Communication Technologies a key piece to deploy Smart Grids, the communication architecture of the Neighbor, Field and Home Area Networks is addressed. As last, an Energy Management System for performing optimal energy management within Galapagos is designed. All these studies have a significant challenge: the optimal management of electricity of isolated grid with zero fossil energy

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Leukam, Lako Franklin. "Protection des données à caractère personnel pour les services énergétiques". Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAS004.

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Abstract (sommario):

Les réseaux électriques intelligents sont des briques importantes dans la lutte contre le changement climatique. Ces réseaux intelligents permettent l'introduction massive des énergies renouvelables, qui sont intermittentes, tout en garantissant la stabilité du réseau, c'est-à-dire d'assurer en temps réel l'équilibre entre la demande et la production d'énergie en aval du réseau. Cette gestion de la stabilité du réseau est possible grâce aux compteurs communicants installés dans des foyers permettant au gestionnaire de réseau de distribution de collecter les données de consommation et de production des consommateurs et des producteurs à un pas de temps allant jusqu'à 10 min en France. Ces données de consommations en temps réel permettent de fournir de nouveaux services énergétiques, comme la prévision de consommation des clients, ou encore la demande d'effacement à la pointe. Les services d'effacement permettent d'éviter les pics de consommation dans un quartier en s'assurant qu'à chaque instant, la consommation des utilisateurs ne dépasse pas la puissance maximale fournie au niveau du quartier. Cependant, la collecte des données de consommation pose des problèmes de vie privée. En effet, les données de consommation d'un foyer permettent de révéler le comportement des habitants de ce foyer : présences, absences, heures de lever, heures de coucher, religion, etc. Cette thèse vise à proposer de nouveaux services énergétiques, tout en protégeant la vie privée des consommateurs. Nous proposons cinq contributions qui se rapportent à deux thèmes: 1- La transformation d'un algorithme de demande d'effacement à la pointe en le rendant respectueux de la vie privée. Cette transformation utilise du calcul multipartite sécurisé, permettant de réaliser des calculs sur des données individuelles sans jamais les révéler. 2- La publication de sommes de consommation des foyers en préservant la vie privée et une bonne utilité. Cette publication utilise la confidentialité différentielle, garantissant que la publication ne permet pas de révéler indirectement les consommations individuelles des foyers. Ces sommes de consommation permettent notamment de réaliser des prévisions de consommation
Smart grids are important bricks in the fight against climate change. Smart grids allow the massive introduction of renewable energies, which are intermittent, while guaranteeing grid stability, i.e., ensuring a real-time balance between demand and production in the power grid. The management of grid stability is possible thanks to smart meters installed in households, allowing the distribution system operator to collect consumption/production data from consumers/producers at a time step of up to 10 min in France. This real-time consumption data enables to provide new energy services, such as customer consumption forecasts or demand response. Demand response services help to avoid consumption peaks in a neighborhood by ensuring that, at all times, users' consumption does not exceed the maximum power of the local grid. However, the collection of users' consumptions is a key privacy concern. Indeed, individual consumption data reflect the use of all electric appliances by inhabitants in a household over time, and enable to deduce the behaviors, activities, age or preferences of the inhabitants. This thesis aims to propose new energy services, while protecting the privacy of consumers. We propose five contributions that relate to two themes:1- The transformation of a demand response algorithm by making it privacy friendly. This transformation uses secure multiparty computation, allowing to compute an aggregate, such as a sum of users’ consumption, without disclosing any individual consumption.2- The publication of sum of users' consumption while preserving privacy and good utility. This publication uses differential privacy, ensuring that the publication of the sum does not indirectly reveal individual users' consumption. Among other energy services, these sums of consumption enable to perform consumption forecasts

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Attoue, Nivine. "Use of Smart Technology for heating energy optimization in buildings : experimental and numerical developments for indoor temperature forecasting". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I021/document.

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Abstract (sommario):

L’inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l’optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d’énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. L’application des stratégies de contrôle et de gestion innovantes peuvent contribuer à des économies d'énergie. L'objectif de cette thèse est d'introduire le concept intelligent dans les bâtiments pour réduire la consommation d'énergie. L'étude vise à développer un modèle permettant de prédire le comportement thermique des bâtiments. La thèse propose une méthodologie basée sur la sélection des paramètres d'entrée pertinents, après une analyse de pertinence, pour développer un modèle simplifié de réseau de neurones artificiel, utilisé pour la prévision de température intérieure. Le domaine intelligent nécessite un processus automatisé pour comprendre la dynamique des bâtiments et décrire ses caractéristiques. L’utilisation des modèles thermiques réduits convient pour de telles stratégies. Ainsi, la thèse présente une étude préliminaire pour la génération d'un processus automatisé pour déterminer la prévision de température intérieure à court terme et les caractéristiques des bâtiments basées sur la modélisation en boîte grise. Cette étude est basée sur une méthodologie capable de trouver l'ensemble de données le plus fiable qui décrit le mieux la dynamique du bâtiment. L'étude montre que l'ordre le plus performant pour les modèles réduits est régi par la dynamique des données collectées utilisées
With the highly developing concerns about the future of energy resources, the optimization of energy consumption becomes a must in all sectors. A lot of research was dedicated to buildings regarding that they constitute the highest energy consuming sector mainly because of their heating needs. Technologies have been improved and several methods are proposed for energy consumption optimization. Energy saving procedures can be applied through innovative control and management strategies. The objective of this thesis is to introduce the smart concept in the building system to reduce the energy consumption, as well as to improve comfort conditions and users’ satisfaction. The study aims to develop a model that makes it possible to predict thermal behavior of buildings. The thesis proposes a methodology based on the selection of pertinent input parameters, after a relevance analysis of a large set of input parameters, for the development of a simplified artificial neural network (ANN) model, used for indoor temperature forecasting. This model can be easily used in the optimal regulation of buildings’ energy devices. The smart domain needs an automated process to understand the buildings’ dynamics and to describe its characteristics. Such strategies are well described using reduced thermal models. Thus, the thesis presents a preliminary study for the generation of an automated process to determine short term indoor temperature prediction and buildings characteristics based on grey-box modeling. This study is based on a methodology capable of finding the most reliable set of data that describes the best the building’s dynamics. The study shows that the most performant order for reduced-models is governed by the dynamics of the collected data used

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Buzila, Petronela-Valeria. "Gestion énergétique optimale des installations fixes de traction électrique ferroviaire hybrides". Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10084/document.

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Abstract (sommario):

La croissance du trafic ferroviaire prévue dans les années à venir pousse les acteurs du système d'électrification ferroviaire à chercher des solutions innovantes leur permettant d'assurer la consommation d’énergie qui y est liée. Une des solutions concerne l'intégration de moyens de production décentralisés et des systèmes de stockage d'énergie dans les installations fixes de traction électrique (IFTE). Dans cette évolution, la thèse vise à contribuer à la conception d'un outil de dimensionnement et de gestion énergétique intelligente des IFTE hybrides (IFTEH). La première partie décrit une méthodologie de conception technico-économique d’IFTEH. A partir d'une architecture générique d'IFTEH, une démarche d'optimisation sur cycle des variables dimensionnelles, mais également des variables de commandes du système de pilotage est proposée. La modélisation en flux d'énergie de l'IFTEH permet ensuite d’appliquer la méthodologie d’optimisation sur un cas d’étude et de comparer plusieurs scénarios d’optimisation. Après le dimensionnement de l'IFTEH, une méthodologie de gestion énergétique est développée afin de répondre aux objectifs énergétiques, économiques et environnementales, à différents horizons temporels de supervision d'IFTEH. Plusieurs scénarios de gestion sont évalués en simulation à travers des indicateurs de performance représentatifs des gains du système. Une étude d’optimisation des paramètres de supervision apporte des réponses concernant l’influence du dimensionnement du système sur la gestion énergétique. Enfin, la robustesse de la supervision énergétique d’IFTEH est analysée lors de la validation expérimentale à l’échelle de puissance du laboratoire
In railway traffic increasing and electricity market liberalization context, railway actors are determined to consider innovative solutions to handle the increasing energy demand for electrical traction. One of the solution concerns the integration of decentralized production and energy storage systems in the railway power substations (RPS). The present research work aims to contribute to the design of a sizing and intelligent energy management tool for the hybrid RPS (HRPS). In the first part of the dissertation, a methodology for the techno-economical design of the HRPS is described. From a HRPS generic architecture, an optimization approach is proposed by considering cycles of dimensional and system control variables. Furthermore, an energy flow model permits to apply the optimization methodology on a study case and to compare different optimization scenarios in order to analyze the sizing and optimal planning of electrical sources and loads for a typical day. After sizing the HRPS, an energy management methodology is developed in order to achieve energy, economic and environmental objectives at different time levels of HRPS supervision. Several energy management scenarios are evaluated in simulation through adapted system gain indicators. An optimization study of the supervision parameters provides additional answers concerning the influence of the system design on its management strategy. Eventually, the HRPS energy management robustness is analyzed during an experimental setup phase at laboratory power scale

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Zayene, Mariem. "Cooperative data exchange for wireless networks : Delay-aware and energy-efficient approaches". Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0033/document.

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Abstract (sommario):

Avec le nombre croissant d’appareils intelligents à faible puissance, au cours ces dernières années, la question de l’efficacité énergétique a joué un rôle de plus en plus indispensable dans la conception des systèmes de communication. Cette thèse vise à concevoir des schémas de transmission distribués à faible consommation d’énergie pour les réseaux sans fil, utilisant la théorie des jeux et le codage réseau instantanément décodable (IDNC), qui est une sous-classe prometteuse du codage réseau. En outre, nous étudions le modèle de l'échange coopératif de donnée (CDE) dans lequel tous les périphériques coopèrent en échangeant des paquets codés dans le réseau, jusqu’à ce qu’ils récupèrent tous l’ensemble des informations requises. En effet, la mise en œuvre du CDE basé sur l’IDNC soulève plusieurs défis intéressants, notamment la prolongation de la durée de vie du réseau et la réduction du nombre de transmissions afin de répondre aux besoins des applications temps réel. Par conséquent, contrairement à la plupart des travaux existants concernant l’IDNC, nous nous concentrons non seulement sur le délai, mais également sur l’énergie consommée. En premier lieu, nous étudions le problème de minimisation de l’énergie consommée et du délai au sein d’un petit réseau IDNC coopératif, entièrement connecté et à faible puissance. Nous modélisons le problème en utilisant la théorie des jeux coopératifs de formation de coalitions. Nous proposons un algorithme distribué (appelé “merge and split“) permettant aux nœuds sans fil de s’auto-organiser, de manière distribuée, en coalitions disjointes et indépendantes. L’algorithme proposé garantit une consommation d’énergie réduite et minimise le délai de complétion dans le réseau clustérisé résultant. Par ailleurs, nous ne considérons pas seulement l'énergie de transmission, mais aussi la consommation de l'énergie de calcul des nœuds. De plus, nous nous concentrons sur la question de la mobilité et nous analysons comment, à travers la solution proposée, les nœuds peuvent s’adapter à la topologie dynamique du réseau. Par la suite, nous étudions le même problème au sein d’un réseau large et partiellement connecté. En effet, nous examinons le modèle de CDE multi-sauts. Dans un tel modèle, nous considérons que les nœuds peuvent choisir la puissance d’émission et change ainsi de rayon de transmission et le nombre de voisin avec lesquels il peut entrer en coalition. Pour ce faire, nous modélisons le problème avec un jeu à deux étages; un jeu non-coopératif de contrôle de puissance et un jeu coopératif de formation de coalitions. La solution optimale du premier jeu permet aux joueurs de coopérer à travers des rayons de transmission limités en utilisant la théorie des jeux coopérative. En outre, nous proposons un algorithme distribué “merge and split“ afin de former des coalitions dans lesquelles les joueurs maximisent leurs utilités en termes de délai et de consommation d’énergie. La solution proposée permet la création d’une partition stable avec une interférence réduite et une complexité raisonnable. Nous démontrons que la coopération entre les nœuds au sein du réseau résultant, permet de réduire considérablement la consommation d’énergie par rapport au modèle coopératif optimal qui maintient le rayon de transmission maximal
With significantly growing number of smart low-power devices during recent years, the issue of energy efficiency has taken an increasingly essential role in the communication systems’ design. This thesis aims at designing distributed and energy efficient transmission schemes for wireless networks using game theory and instantly decodable network coding (IDNC) which is a promising network coding subclass. We study the cooperative data exchange (CDE) scenario in which all devices cooperate with each other by exchanging network coded packets until all of them receive all the required information. In fact, enabling the IDNC-based CDE setting brings several challenges such us how to extend the network lifetime and how to reduce the number of transmissions in order to satisfy urgent delay requirements. Therefore, unlike most of existing works concerning IDNC, we focus not only on the decoding delay, but also the consumed energy. First, we investigate the IDNC-based CDE problem within small fully connected networks across energy-constrained devices and model the problem using the cooperative game theory in partition form. We propose a distributed merge-and-split algorithm to allow the wireless nodes to self-organize into independent disjoint coalitions in a distributed manner. The proposed algorithm guarantees reduced energy consumption and minimizes the delay in the resulting clustered network structure. We do not only consider the transmission energy, but also the computational energy consumption. Furthermore, we focus on the mobility issue and we analyse how, in the proposed framework, nodes can adapt to the dynamic topology of the network. Thereafter, we study the IDNC-based CDE problem within large-scale partially connected networks. We considerate that each player uses no longer his maximum transmission power, rather, he controls his transmission range dynamically. In fact, we investigate multi-hop CDE using the IDNC at decentralized wireless nodes. In such model, we focus on how these wireless nodes can cooperate in limited transmission ranges without increasing the IDNC delay nor their energy consumption. For that purpose, we model the problem using a two-stage game theoretical framework. We first model the power control problem using non-cooperative game theory where users jointly choose their desired transmission power selfishly in order to reduce their energy consumption and their IDNC delay. The optimal solution of this game allows the players at the next stage to cooperate with each other through limited transmission ranges using cooperative game theory in partition form. Thereafter, a distributed multihop merge-and-split algorithm is defined to form coalitions where players maximize their utilities in terms of decoding delays and energy consumption. The solution of the proposed framework determines a stable feasible partition for the wireless nodes with reduced interference and reasonable complexity. We demonstrate that the co-operation between nodes in the multihop cooperative scheme achieves a significant minimization of the energy consumption with respect to the most stable cooperative scheme in maximum transmission range without hurting the IDNC delay

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Yassuda, Yamashita Damiela. "Hierarchical Control for Building Microgrids". Thesis, Poitiers, 2021. http://www.theses.fr/2021POIT2267.

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Abstract (sommario):

Représentant plus d'un tiers de la consommation mondiale d'électricité, les bâtiments sont le secteur énergétique majeur pour promouvoir l’usage des énergies renouvelables. L'installation à la fois de sources d’énergie rénouvelable et d'un système de stockage d'énergie électrique dans les bâtiments peut favoriser la transition énergétique vers un système électrique à faible émission de carbone, tout en permettant aux consommateurs d'énergie finaux de bénéficier d'une énergie propre. Malgré tous ces avantages, cette topologie innovante et distribuée d’un Micro-réseau dédié au Bâtiment (MB)nécessite des changements importants dans le réseau actuel, qui dépend des politiques énergétiques et d’avancement technologiques.La conception d'un Système de Gestion de l'Energie (EMS) capable de gérer efficacement les composants électriques du micro-réseau sans menacer la stabilité du réseau principal est un obstacle au développement des MB. Pour atténuer les effets néfastes introduits par des acteurs d’énergie imprévisibles, le concept d'autoconsommation est de plus en plus adopté. Néanmoins, une analyse technico-économique plus approfondie est nécessaire pour piloter d’une manière optimaledes systèmes de stockage d'énergie afin d’atteindre des indices d'autoconsommation plus élevés.Face à ces enjeux, le but de ce doctorat est de proposer un EMS pour les micro-réseaux installés dans les bâtiments afin de maximiser leur taux d’autoconsommation à un coût d’exploitation minimum. Parmi les architectures de contrôle, la structure hiérarchique s'est avérée efficace pour gérer des objectifs contradictoires qui ne sont pas dans la même échelle de temps. Ainsi, une structure de contrôle Hiérarchique à Modèle Prédictif (HMPC) a été adoptée pour remédier aux incertitudes liées aux déséquilibres de puissance ainsi qu’établir un compromis entre la réduction du coût de fonctionnement et le respect du code de l’énergie français.Considérant que les bâtiments ne sont pas homogènes et nécessitent des solutions adaptées à leur besoin, le contrôleur proposé a été couplé à deux modules fonctionnant à base d’analyse de données. Le premier algorithme consiste à gérer les inexactitudes dans les modèles internes de l’HMPC. Sans avoir besoin de régler aucun paramètre, cet algorithme améliore la précision du modèle de batteries jusqu'à trois fois et augmente jusqu'à dix fois la précision du modèle de stockage d'hydrogène, réduisant ainsi la dépendance de l’EMS aux étapes de modélisation. Le deuxième algorithme détermine de manière autonome les paramètres de l’HMPC et facilite le compromis entre les aspects économiques et énergétiques. S'appuyant uniquement sur l'analyse des données de déséquilibre de puissance et des mesures, le contrôleur hiérarchique spécifie quel dispositif de stockage d'énergie doit fonctionner quotidiennement en fonction de l'estimation du taux d'autoconsommation et du coût de fonctionnement du micro-réseau. Ces estimations diminuent les dépenses annuelles du micro-réseau en évitant la pénalisation en ce qui concerne les exigences d'autoconsommation et en réduisant la dégradation et l'entretien des systèmes de stockage d'énergie.L’EMS proposé s'est également révélé capable de charger de préférence les batteries des véhicules électriques en période de surplus d’énergie et les décharger pendant les périodes de déficit pour réduire les échanges d’énergie avec le réseau principal. Les résultats ont aussi montré que la contribution des batteries de véhicules électriques dépend de la taille du parc de véhicules, de leur temps de connexion et du profil de déséquilibre de puissance. En conclusion, à travers les simulations utilisant le dimensionnement réel d'un bâtiment public et résidentiel, l’EMS hiérarchique s'est avéré efficace pour gérer de nombreux dispositifs de stockage d'énergie et contribuer à l’essor de micro-réseaux dédiés aux bâtiments à l’avenir
Representing more than one-third of global electricity consumption, buildings undergo the most important sector capable of reducing greenhouse gas emissions and promote the share of Renewable Energy Sources (RES). The integrated RES and electric energy storage system in buildings can assist the energy transition toward a low-carbon electricity system while allowing end-energy consumers to benefit from clean energy. Despite its valuable advantages, this innovative distributed Building Microgrids (BM) topology requires significant changes in the current electric grid, which is highly dependent on grid energy policies and technology breakthroughs.The complexity of designing a robust Energy Management System (EMS) capable of managing all electric components inside the microgrid efficiently without harming the main grid stability is one of the greatest challenge in the development of BM. To mitigate the harmful effects of unpredictable grid actors, the concept of self-consumption has been increasingly adopted. Nonetheless, further technical-economic analysis is needed to optimally manage the energy storage systems to attain higher marks of self-consumption.Faceing these issues, the purpose of this doctoral thesis is to propose a complete framework for designing a building EMS for microgrids installed in buildings capable of maximising the self-consumption rate at minimum operating cost. Among all possible control architectures, the hierarchical structure has proved effective to handle conflicting goals that are not in the same timeframe. Hence, a Hierarchical Model Predictive (HMPC) control structure was adopted to address the uncertainties in the power imbalance as well as the trade-off between costs and compliance with the French grid code.Considering that buildings are not homogeneous and require solutions tailored to their specific conditions, the proposed controller was enhanced by two data-driven modules. The first data-driven algorithm is to handle inaccuracies in HMPC internal models. Without needing to tune any parameter, this algorithm can enhance the accuracy of the battery model up to three times and improve up to ten times the precision of the hydrogen storage model. This makes the building EMS more flexible and less dependent on pre-modelling steps.The second data-oriented algorithm determines autonomously adequate parameters to HMPC to relieve the trade-off between economic and energy aspects. Relying only on power imbalance data analysis and local measurements, the proposed hierarchical controller determines which energy storage device must run daily based on the estimation of the annual self-consumption rate and the annual microgrid operating cost. These estimations decrease microgrid expenditure because it avoids grid penalties regarding the requirements of annual self-consumption and reduces the degradation and maintenance of energy storage devices.The proposed EMS also demonstrated being capable of exploiting the potentials of shifting in time the charging of batteries of plug-in electric vehicles. The simulation confirmed that the proposed controller preferably charges electric vehicles’ batteries at periods of energy surplus and discharges them during periods of energy deficit, leading the building microgrid to reduce grid energy exchange. The results also showed that electric vehicle batteries' contribution depends on the size of the vehicle parking, their arrival and departure time, and the building’s net power imbalance profile. In conclusion, through simulations using the dataset of both public and residential buildings, the proposed hierarchical building EMS proved its effectiveness to handle different kinds of energy storage devices and foster the development of forthcoming building microgrids

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Castro, Flores Jose Fiacro. "Low-temperature based thermal micro-grids : operation and performance assessments". Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2018. http://www.theses.fr/2018IMTA0084/document.

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Abstract (sommario):

L’utilisation d'énergie en milieu urbain est essentielle pour le bon fonctionnement de notre société, en particulier pour les besoins de chauffage qui est un élément central de notre système énergétique souvent considéré comme allant de soi. Dans ce cadre, les systèmes énergétiques urbains et en particulier les réseaux de chaleur urbains ont besoin d’évoluer pour s'adapter à la transition à venir vers un système énergétique durable. Ce travail de recherche a pour objectif de présenter, de discuter et d’évaluer, du point de vue technico-économique, le concept de micro-réseaux de chaleur urbains basse température comme réseaux secondaires de distribution de chaleur actifs. Dans cette thèse, une approche méthodologique mixte basée sur la simulation analytique pour l'évaluation des alternatives est développée et discutée pour étudier une combinaison de technologies associées aux sous-stations basse température. Les principaux résultats de ce travail couvrent : le développement d’un modèle amélioré de charges thermiques agrégées ; la comparaison des performances des réseaux basse température ; l’analyse des avantages et des inconvénients des sous-stations actives couplées à des sources de chaleur ou du stockage distribuées ; et les effets d’une température de retour du réseau primaire plus basse. Les conclusions révèlent que la conception et le fonctionnement intégrés du micro-réseau de chaleur urbain actif ont le potentiel d'améliorer les performances de l'ensemble du système, afin de relever ses défis d'une manière efficace et rentable. Ce travail fait progresser les connaissances actuelles sur le chauffage urbain en identifiant les synergies et les enjeux associés, en vue de que ces technologies jouent un rôle clé dans le futur système énergétique intelligent et durable
Energy use in the urban environment is vital for the proper functioning of our society, and in particular, comfort heating –and cooling– is a central element of our energy system that is often taken for granted. Within this context, district energy systems and especially, district heating (DH) systems must evolve to adapt to the upcoming decades-long transition towards a sustainable energy system. This dissertation seeks to introduce, discuss, and asses from a techno-economic perspective, the concept of low-temperature based thermal micro-grids (subnets) as active distribution thermal networks. For this purpose, a mixed methodological approach based on analytical simulation for the assessment of alternatives is developed and discussed to evaluate a set of technologies. Key findings of this research include: an updated and improved model of aggregated heat loads; the identification of differences in load and temperature patterns for certain LT subnets; the analysis of benefits and drawbacks of active substations with distributed heat sources and/or storage; and the impact of the reduction of the primary network return temperature, which leads to lower generation & operating costs. These outcomes reveal that the integrated design and operation of the active thermal micro-grid have the potential to improve the performance of the entire system, to address the matter of providing comfort heating in an effective and cost-efficient manner. This work advances the current DH knowledge by identifying synergies and challenges that arise with these new developments, in order for DH to play a key role in the future smart and sustainable energy system

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Bou, Tayeh Gaby. "Towards smart firefighting using the internet of things and machine learning". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD015.

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Abstract (sommario):

L’objectif de cette de thèse est d’étudier à la fois des solutions matérielles et logicielles pour améliorer les conditions de travail des sapeurs-pompiers. Il s’agit de développer un système intelligent basé sur l’internet des objets pour surveiller l'état de santé des pompiers et aider à les localiser lors des interventions. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié et proposé plusieurs approches permettant de réduire la consommation d’énergie du système afin de maximiser sa durée de vie. La première approche présente un modèle de prédiction basé sur la corrélation temporelle entre les mesures collectées par le même capteur. Il permet de réduire la quantité de données collectées et transmises au centre de contrôle. Ce modèle est exécuté à la fois par le capteur et le centre et qui s'auto-adapte en fonction de l’écart constaté entre les mesures réelles collectées et les mesures prédites. Une deuxième version de cette approche a été étudiée pour prendre en considération la perte de message et la synchronisation entre le capteur et le centre de contrôle. D’un autre côté et pour réduire davantage la consommation d’énergie, nous avons couplé l’approche de prédiction avec un algorithme de collecte de données adaptatif permettant de réduire l’activité du capteur et le taux d’échantillonnage. Toutes ces approches ont été testées via des simulations et de l’implémentation réelle. Les résultats obtenus montrent l’efficacité de ces approches en termes de réduction de la consommation d’énergie tout en gardant l’intégrité de données. La deuxième partie de cette thèse est dédiée au traitement des données issues des interventions des sapeurs-pompiers. Nous avons étudié plusieurs méthodes de clustérisation permettant un prétraitement de données avant l’extraction des connaissances. D’un autre côté, nous avons appliqué des méthodes d'apprentissage profond sur un grand ensemble de données concernant 200.000 interventions qui ont eu lieu pendant une période de 6 ans dans le département du Doubs, en France. Le but de cette partie était de prédire le nombre d’interventions futures en fonction de variables explicatives externes, pour aider les pompiers à bien gérer leurs ressources
In this thesis, we present a multilevel scheme consisting of both hardware and software solutions to improve the daily operational life of firefighters. As a core part of this scheme, we design and develop a smart system of wearable IoT devices used for state assessment and localization of firefighters during interventions. To ensure a maximum lifetime for this system, we propose multiple data-driven energy management techniques for resource constraint IoT devices. The first one is an algorithm that reduces the amount of data transmitted between the sensor and the destination (Sink). This latter exploits the temporal correlation of collected sensor measurements to build a simple yet robust model that can forecast future observations. Then, we coupled this approach with a mechanism that can identify lost packets, force synchronization, and reconstruct missing data. Furthermore, knowing that the sensing activity does also require a significant amount of energy, we extended the previous algorithm and added an additional adaptive sampling layer. Finally, we also proposed a decentralized data reduction approach for cluster-based sensor networks. All the previous algorithms have been tested and validated in terms of energy efficiency using custom-built simulators and through implementation on real sensor devices. The results were promising as we were able to demonstrate that our proposals can significantly improve the lifetime of the network. The last part of this thesis focusses on building data-centric decision-making tools to improve the efficiency of interventions. Since sensor data clustering is an important pre-processing phase and a stepstone towards knowledge extraction, we review recent clustering techniques for massive data management in IoT and compared them using real data for a gas leak detection sensor network. Furthermore, with our hands on a large dataset containing information on 200,000 interventions that happened during a period of 6 years in the region of Doubs, France. We study the possibility of using Machine Learning to predict the number of future interventions and help firefighters better manage their mobile resources according to the frequency of events

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Amelete, Sam. "Gestion des actifs, industrie 4.0 et efficacité de la maintenance". Thèse, 2020. http://depot-e.uqtr.ca/id/eprint/9670/1/eprint9670.pdf.

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Doucouré, Boubacar. "Proposition, intégration dans un système de gestion de réseau intelligent et validation expérimentale d'une méthode de prédiction pour un système d'énergies renouvelables". Thèse, 2015. http://depot-e.uqtr.ca/7674/1/031014383.pdf.

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Tesi sul tema "Réseau intelligent d'énergie"

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