Дисертації: "Énergies renouvelables – Production – Contrôle"

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Kébé, Abdoulaye. "Contribution au pré dimensionnement et au contrôle des unités de production d'énergie électrique en site isolé à partir des énergies renouvelables : Application au cas du Sénégal." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925530.

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Анотація:

La crise énergétique marquée par une flambée des prix du pétrole et les impératifs d'un développement durable font des énergies renouvelables une alternative qui suscitent aujourd'hui l'intérêt de plusieurs équipes de recherches. Le Sénégal, pays subsaharien, non producteur de pétrole n'est pas épargné par cette crise. Celle-ci se traduit par, une faible couverture du pays (en particulier les zones rurales) par le réseau électrique national. Pour faire face à cela, la nouvelle orientation en matière de politique énergétique met l'accent sur l'utilisation des énergies renouvelables notamment, le solaire et l'éolienne. L'objectif principal de cette thèse est de dégager une méthodologie de conception d'un site isolé de production d'énergie électrique à partir des énergies alternatives. Il s'agit à partir des caractéristiques d'un site (ressources d'énergie disponibles, besoins énergétiques) de :- mettre en place une démarche qui permette le choix d'une architecture du réseau et de dimensionner de façon optimale l'ensemble des constituants du réseau (machines, sources et dispositifs de stockage) en tenant compte de toutes les contraintes- concevoir un dispositif de commande des composantes et de gestion des flux d'énergie Cette thèse comprend trois chapitres :- Chapitre 1 : pose la problématique de l'énergie au Sénégal. L'organisation institutionnelle du sous-secteur de l'électricité, les réalisations et les projets en cours sont présentés. Aussi, une étude sur les architectures de micro-réseaux est faite. - Chapitre 2 : traite des outils et logiciels. Une étude comparative des principaux logiciels d'analyse, de conception et simulation des micro-réseaux est réalisée. L'ensemble des composants de notre système ont été modélisées. Les méthodes d'optimisation et des outils de représentation graphique (Bond Graph, GIC et REM) des systèmes ont été présentés. Une enquête menée et une recherche bibliographique nous ont permis d'évaluer le potentiel énergétique du site et les besoins des populations.- Chapitre 3 : il s'agit de l'application de notre outil sur un site isolé identifié au Sénégal (MBoro/Mer). L'optimisation à travers la fonction objectif coût annualisée du système (ACS) nous a permis de dimensionner de façon optimale notre système. Aussi la commande du système avec la Représentation Energétique Macroscopique (REM) a été conçue.Pour la suite du travail, il faudrait envisager une prise en charge des problèmes de disponibilité du système à travers une surveillance et une supervision du dispositif. Le volet socio-économique aussi est à intégrer dans le futur afin de satisfaire l'évolution des besoins et des habitudes des populations.

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Kébé, Abdoulaye. "Contribution au pré dimensionnement et au contrôle des unités de production d’énergie électrique en site isolé à partir des énergies renouvelables : Application au cas du Sénégal." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112281/document.

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Анотація:

La crise énergétique marquée par une flambée des prix du pétrole et les impératifs d’un développement durable font des énergies renouvelables une alternative qui suscitent aujourd'hui l’intérêt de plusieurs équipes de recherches. Le Sénégal, pays subsaharien, non producteur de pétrole n’est pas épargné par cette crise. Celle-ci se traduit par, une faible couverture du pays (en particulier les zones rurales) par le réseau électrique national. Pour faire face à cela, la nouvelle orientation en matière de politique énergétique met l’accent sur l’utilisation des énergies renouvelables notamment, le solaire et l’éolienne. L'objectif principal de cette thèse est de dégager une méthodologie de conception d’un site isolé de production d’énergie électrique à partir des énergies alternatives. Il s'agit à partir des caractéristiques d’un site (ressources d’énergie disponibles, besoins énergétiques) de :- mettre en place une démarche qui permette le choix d’une architecture du réseau et de dimensionner de façon optimale l’ensemble des constituants du réseau (machines, sources et dispositifs de stockage) en tenant compte de toutes les contraintes- concevoir un dispositif de commande des composantes et de gestion des flux d’énergie Cette thèse comprend trois chapitres :- Chapitre 1 : pose la problématique de l’énergie au Sénégal. L’organisation institutionnelle du sous-secteur de l’électricité, les réalisations et les projets en cours sont présentés. Aussi, une étude sur les architectures de micro-réseaux est faite. - Chapitre 2 : traite des outils et logiciels. Une étude comparative des principaux logiciels d’analyse, de conception et simulation des micro-réseaux est réalisée. L’ensemble des composants de notre système ont été modélisées. Les méthodes d’optimisation et des outils de représentation graphique (Bond Graph, GIC et REM) des systèmes ont été présentés. Une enquête menée et une recherche bibliographique nous ont permis d’évaluer le potentiel énergétique du site et les besoins des populations.- Chapitre 3 : il s’agit de l’application de notre outil sur un site isolé identifié au Sénégal (MBoro/Mer). L’optimisation à travers la fonction objectif coût annualisée du système (ACS) nous a permis de dimensionner de façon optimale notre système. Aussi la commande du système avec la Représentation Energétique Macroscopique (REM) a été conçue.Pour la suite du travail, il faudrait envisager une prise en charge des problèmes de disponibilité du système à travers une surveillance et une supervision du dispositif. Le volet socio-économique aussi est à intégrer dans le futur afin de satisfaire l’évolution des besoins et des habitudes des populations
The energy crisis characterized by the oil products price rising and the imperatives of sustainable development do that renewable energies are an alternative today witch attract the interest of several research teams. Senegal, sub-Saharan country, not oil producer is not spared by this crisis. The consequence of this is a low coverage of the country (especially rural areas) by the national grid. For solving this, the new orientation of the energy policy focuses on the use of renewable energy particularly solar and wind.The main objective of this thesis is to identify a methodology of design of an isolated site of electrical energy production from alternative energies It is consists on, from site characteristics (energy resources, energy requirements):- to develop an approach that allows the choice of network architecture and sizing optimally all components of the network (machines, sources and storage devices) taking into account all the constraints- to design a device for controlling components and managing the energy flowsThis thesis contains three chapters:- Chapter 1 - poses the problem of energy in Senegal. The institutional organization of the electricity sub-sector and the ongoing projects are presented. Also, a study of micro- architectures networks is made.- Chapter 2 deals with tools and software. A comparative study of the main software of analysis, design and simulation of micro- network is realized. The components of our system have been modeled. Optimization methods and tools for graphical representation (Bond Graph, GIC and EMR) systems were presented. A survey and a literature review allowed us to evaluate the energy potential of the site and the needs of populations.- Chapter 3: This is the application of our tool on an isolated site identified in Senegal (MBoro / Mer). Optimization through the Annualized Cost of the System (ACS) objective function has allowed us to scale our system optimally. As the control system with Energetic Macroscopic Representation (EMR) has been designed.For further work should be considered a treatment of problems of availability of the system through monitoring and supervision of the system. The socio- economic component is also integrated in the future to meet the changing needs and habits of the population

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Marzougui, Taher. "Réduction du coût énergétique d'un réseau d'irrigation agricole : optimisation de la facture, diagnostic de fuites et production énergétique locale à base des énergies renouvelables." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0742.

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L’eau est abondante sur terre, cependant, elle n’est pas répartie de façon équitable sur le globe. C’est ainsi, que des systèmes de distribution d’eau ont été conçus pour répondre aux différents besoins. Dans ce cadre, pour rendre fertiles les terres au-dessus de la source, des réseaux d’irrigation ont été mis en oeuvre en exploitant des systèmes de pompage. Cependant, les réseaux sous pression sont sources de dépenses énergétiques colossales et de pertes en eau qui représentent des enjeux économiques importants. Ceci constitue un défi majeur en vue de l’optimisation des dépenses énergétiques. La présente thèse vise l’analyse du coût énergétique d’un réseau d’irrigation avec application au canal de Carpentras. L’objectif de ce travail est de minimiser les dépenses énergétiques du réseau. Pour ce faire, trois approches ont été explorées. Dans une première partie, une étude s’est focalisée sur l’optimisation des contrats d’électricité d’un point de vue administratif. Le but a été de proposer une méthodologie permettant d’optimiser le coût de la facture d’électricité en agissant sur des éléments du choix de l’exploitant. Dans la deuxième partie, une méthodologie pour la détection et localisation de fuites éventuelles, dans le réseau d’irrigation, est proposée. Cette méthode est fondée sur l’analyse de la circulation de l’eau. La troisième partie a été dédiée au dimensionnement d’un système de production énergétique basé sur l’utilisation des sources renouvelables
Water is abundant on earth, however, it is not evenly distributed on the globe. Thus, water distribution systems have been designed to meet different needs. In this context, to make fertile lands above the source, irrigation networks were implemented by operating pumping systems. However, pressurized networks are a source of huge energy expenditures and water losses that represent important economic issues. This is a major challenge for optimizing energy expenditure. The present thesis aims to analyze the energy cost of an irrigation network with application to the Carpentras canal.The objective of this work is to minimize the energy expenditure of the network. To do so, three approaches have been explored. Firstly, a study focused on the optimization of electricity contracts from an administrative point of view. The aim was to propose a methodology to optimize the cost of the electricity bill by acting on elements chosen by the operator. Secondly, a methodology for the detection and localization of possible leaks, in the irrigation network, is proposed. This method is based on the analysis of the circulation of water. Finally, a part was dedicated to the sizing of an energy production system based on the use of renewable sources

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Ba, Mouhamadou Moustapha. "Système communicant pour le contrôle et la supervision prédictive de la co-production d’énergie photovoltaïque et éolienne." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2019_0226_BA.pdf.

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La modélisation, la gestion et l’optimisation des systèmes de production d'énergies renouvelables est actuellement un challenge pour mettre en œuvre le concept de ville intelligente. L’objectif de ces travaux de thèse est d'élaborer un système de gestion intelligente et autonome pour le contrôle et la supervision prédictive de la co-production d'énergies renouvelables dans un contexte de capteurs intelligents en réseau dont une des optimisations est également une problématique d'intégration. A partir de mesures expérimentales, nous montrons qu'il est possible d'autogérer de manière optimale la production électrique réelle d'installations d'énergies renouvelables selon une approche combinée ou superposée de modèles prédictifs prédéfinis et dont les mesures expérimentales ont permis de les affiner spécifiquement pour des installations photovoltaïques et micro-éoliennes en zone urbaine et en fonction de mesures réelles de paramètres physiques (température, humidité, etc.). En particulier, ces travaux mettent en œuvre une modélisation prédictive par la fonction Weibull de la production de puissance de systèmes PV polycristallins et amorphes, et d’une micro-éolienne de 2,4 kW en zone urbaine. L’approche de modélisation adoptée est confortée par une analyse statistique des données réelles de mesures selon les tests de Dickey-Fuller (DF), Goldfeld & Quandt (GQ), Durbin Watson (DW) et la méthode d’Engle & Granger. Ils montrent la pertinence et l'originalité des modélisations développées pour la prédiction fiable des productions d'énergies à partir de mesures expérimentales dans les conditions réelles d'utilisation et obtenues depuis la plate-forme GREEN. Outre les aspects modélisations, ces travaux ont également permis de proposer une solution technologique à base de capteurs communicants pour la collecte et l’analyse des paramètres physiques permettant une supervision temps réel en terme de production et de sa prédiction d’installations photovoltaïque et micro-éolienne
The modeling, management and optimization of renewable energy production systems is currently a challenge to develop the smart city concept. The goal of this thesis is to develop an intelligent and autonomous management system for the control and predictive supervision of the co-production of renewable energies based on smart networked sensors where the optimization is one problematic integration. From experimental measurements, we prove that it is possible to optimally self-manage the electricity production of renewable energy installations according to a combined or superposed approach of predictive models where experimental measurements allowed to refine them. Particularly, we show the useful of the proposed approach for the photovoltaic and wind turbine installations in an urban zone according to real physical parameter measurements (temperature, humidity, etc.). More precisely, this work proposes one predictive model based on the Weibull function of the power production of polycristallins and amorphous PV systems, and one 2,4 kW micro-wind system in a specific urban zone. The proposed method is has been reinforced by the statistical analysis of real measured data by using the Dickey-Fuller (DF), Goldfeld & Quandt (GQ), Durbin Watson (DW) tests and the Engle & Granger’s method. This work has shown the relevance and originality of the models developed for the reliable prediction of energy production from experimental measurements under real conditions and obtained from the GREEN platform. In addition to modeling aspects, this work has also show that it possible to implement technological solutions based on communicating sensors for the collect of physical parameters under real-time supervision IHM given the real time photovoltaic and micro-wind power productions

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Père, Valentin. "Contributions au contrôle et au dimensionnement des micro-réseaux par apprentissage par renforcement : application aux systèmes avec production renouvelable et stockage hybride batterie-hydrogène." Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2023. http://www.theses.fr/2023EMAC0018.

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Le couplage de panneaux photovoltaïques avec une batterie électrochimique permet d'atténuer le déphasage journalier entre production et demande d'électricité dans un micro-réseau. Pour le stockage d'électricité à long-terme, l'utilisation conjointe d'un électrolyseur, d'un stockage hydrogène et d'une pile à combustible offre en principe la possibilité de conserver l'électricité produite en été pour les besoins accrus de l'hiver. Le contrôle optimal en temps réel des unités de stockage des micro-réseaux est entravé par les données aléatoires et le comportement dynamique non-linéaire des unités sur des horizons temporels longs. Ce travail présente une méthodologie de dimensionnement et pilotage d'un micro-réseau comprenant une production d'électricité photovoltaïque, une batterie lithium-ion et un stockage hydrogène selon des objectifs économiques, environnementaux et techniques. Le dimensionnement des unités d'un micro-réseau établit leurs contraintes d'utilisation, tandis que les critères à optimiser pour son dimensionnement (comme le coût de l'énergie, le taux d'autoconsommation, la probabilité de pannes) dépendent de la gestion de ces unités. Cette interdépendance justifie le développement d'une méthodologie de dimensionnement couplée au contrôle à long-terme du micro-réseau. La gestion d'un micro-réseau est influencée par des grandeurs aléatoires telles que la demande et l'énergie produite à chaque instant. L'apprentissage par renforcement est une méthodologie de prise de décision séquentielle s'appuyant sur un modèle dynamique du système et pouvant adapter sa stratégie à des données aléatoires. Dans un premier temps, une méthodologie de contrôle par apprentissage par renforcement est adoptée en intégrant des non-linéarités telles que le vieillissement du système de stockage. L'apprentissage par renforcement a permis de maintenir une politique de contrôle des unités efficace au regard des critères ciblés. Cette efficacité est maintenue malgré des données différentes et un horizon temporel plus long que ceux sur lesquels le modèle a été construit. Les stratégies de contrôle développées suggèrent que l'intérêt du stockage à long-terme de l'électricité dépend des caractéristiques du micro-réseau et en particulier de l'amplitude de la demande et de la capacité de la batterie. L'étude montre qu'un compromis doit être trouvé entre la rentabilité économique du micro-réseau et la garantie de son autonomie. Une méthode d'optimisation bi-niveaux est développée afin de parvenir à un dimensionnement des équipements avec contrôle optimal. La gestion du micro-réseau par apprentissage par renforcement en constitue la boucle interne, tandis que le dimensionnement des unités est réalisé via un algorithme de recuit-simulé dans la boucle principale. Une attention particulière est accordée à la minimisation du temps de calcul, grâce au développement d'une méthode de transfert de politique de contrôle d'une itération de la boucle principale à une autre. L'utilisation de l'apprentissage par renforcement hors ligne a permis d'apprendre des stratégies de contrôle des unités sans interaction aléatoire avec la simulation du micro-réseau. L'apprentissage des stratégies s'effectue selon l'observation des décisions de contrôle prises par un modèle entraîné sur d'autres dimensionnements à des itérations antérieures. Le temps de calcul est plus de deux fois plus court et la qualité de la politique de contrôle apprise n'est pas affectée. Les résultats sont analysés au regard des objectifs considérés, de la stratégie de contrôle et des données intégrées à la simulation du micro-réseau
Combining photovoltaic panels with an electrochemical battery reduces the daily phase difference between electricity production and demand in a microgrid. For long-term electricity storage, the combined use of an electrolyzer, hydrogen storage and a fuel cell offers the possibility of conserving electricity produced in summer to meet increased winter demand. Optimal real-time control of microgrid storage units is hampered by random data and the non-linear dynamic behavior of the units over long time horizons. This work presents a methodology for sizing and controlling a microgrid comprising photovoltaic electricity production, a lithium-ion battery and hydrogen storage, based on economic, environmental and technical objectives. The sizing of the units in a microgrid establishes their constraints of use, while the criteria to be optimized for its sizing (such as the cost of energy, the rate of self-consumption, the probability of breakdowns) depend on the management of these units. This interdependence justifies the development of a sizing methodology coupled with long-term energy management algorithm. The management of a microgrid is influenced by random variables such as demand and the energy produced at any given time. Reinforcement learning is a sequential decision-making methodology based on a dynamic model of the system that can adapt its strategy to random data. As a first step, a reinforcement learning control methodology is adopted by integrating non-linearities such as the aging of the storage system. Reinforcement learning enabled the energy management system to maintain an effective unit control policy with respect to the targeted criteria. This effectiveness is maintained despite different data and a longer time horizon than those on which the model was built. The control strategies developed suggest that the advantages of long-term electricity storage depend on the characteristics of the microgrid, and in particular on the amplitude of demand and the capacity of the battery. The study shows that a compromise must be found between the economic profitability of the microgrid and the guarantee of its autonomy. A bi-level optimization method is developed to achieve optimal unit sizing and energy management. The control of the microgrid by reinforcement learning forms the inner loop, while unit sizing is carried out using a simulated-annealing algorithm in the main loop. Particular attention is paid to minimizing computing time, by developing a method for transferring control policy from one iteration of the main loop to another. Offline reinforcement learning has been used to learn unit control strategies without random interaction with the microgrid simulation. The strategies are learned by observing the control decisions made by a model trained on other sizing in previous iterations. The calculation time is reduces by over 50% and the quality of the control policy learned is not affected. The results are analyzed in regard to the objectives considered, the control strategy and the data incorporated into the microgrid simulation

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Marzougui, Taher. "Réduction du coût énergétique d'un réseau d'irrigation agricole : optimisation de la facture, diagnostic de fuites et production énergétique locale à base des énergies renouvelables." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0742/document.

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L’eau est abondante sur terre, cependant, elle n’est pas répartie de façon équitable sur le globe. C’est ainsi, que des systèmes de distribution d’eau ont été conçus pour répondre aux différents besoins. Dans ce cadre, pour rendre fertiles les terres au-dessus de la source, des réseaux d’irrigation ont été mis en oeuvre en exploitant des systèmes de pompage. Cependant, les réseaux sous pression sont sources de dépenses énergétiques colossales et de pertes en eau qui représentent des enjeux économiques importants. Ceci constitue un défi majeur en vue de l’optimisation des dépenses énergétiques. La présente thèse vise l’analyse du coût énergétique d’un réseau d’irrigation avec application au canal de Carpentras. L’objectif de ce travail est de minimiser les dépenses énergétiques du réseau. Pour ce faire, trois approches ont été explorées. Dans une première partie, une étude s’est focalisée sur l’optimisation des contrats d’électricité d’un point de vue administratif. Le but a été de proposer une méthodologie permettant d’optimiser le coût de la facture d’électricité en agissant sur des éléments du choix de l’exploitant. Dans la deuxième partie, une méthodologie pour la détection et localisation de fuites éventuelles, dans le réseau d’irrigation, est proposée. Cette méthode est fondée sur l’analyse de la circulation de l’eau. La troisième partie a été dédiée au dimensionnement d’un système de production énergétique basé sur l’utilisation des sources renouvelables
Water is abundant on earth, however, it is not evenly distributed on the globe. Thus, water distribution systems have been designed to meet different needs. In this context, to make fertile lands above the source, irrigation networks were implemented by operating pumping systems. However, pressurized networks are a source of huge energy expenditures and water losses that represent important economic issues. This is a major challenge for optimizing energy expenditure. The present thesis aims to analyze the energy cost of an irrigation network with application to the Carpentras canal.The objective of this work is to minimize the energy expenditure of the network. To do so, three approaches have been explored. Firstly, a study focused on the optimization of electricity contracts from an administrative point of view. The aim was to propose a methodology to optimize the cost of the electricity bill by acting on elements chosen by the operator. Secondly, a methodology for the detection and localization of possible leaks, in the irrigation network, is proposed. This method is based on the analysis of the circulation of water. Finally, a part was dedicated to the sizing of an energy production system based on the use of renewable sources

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Vergnol, Arnaud. "Intégration dans le réseau électrique et le marché de l’électricité de production décentralisée d’origine renouvelable : gestion des congestions locales." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2010. http://www.theses.fr/2010ECLI0014/document.

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Le développement de la production éolienne permet de satisfaire les objectifs de lutte contre le réchauffement climatique. Cependant, dans certaines zones du réseau électrique, l’intégration d’un volume important de production peut créer des congestions qui traduisent l'incapacité du réseau à évacuer cette production. Les méthodes actuelles pour gérer les congestions sont basées sur des calculs prévisionnels de restrictions de production qui peuvent entrainer des pertes de production importantes pour le renouvelable. Cependant, dans le cadre d’un développement important du renouvelable, il est nécessaire de définir une méthodologie de gestion des congestions fiable, optimale du point de vue économique et non discriminatoire pour la production renouvelable.Dans le cadre de cette thèse, la méthodologie de gestion des congestions locales proposée repose sur l’usage d’un contrôle correctif. Le contrôle correctif est basé sur une boucle de régulation et un algorithme utilisant les réseaux de Petri. Une étude de stabilité de la boucle de régulation a montré que les marges de stabilité dépendantes des gains composant la boucle sont suffisantes. L’algorithme permet de définir les groupes de production à choisir pour la gestion des congestions en considérant leur coût d’utilisation et leur impact sur la congestion. Les essais, effectués sous le logiciel EUROSTAG, ont montré la pertinence de la méthodologie proposée et sa capacité à s’adapter à l’insertion des moyens de production. De plus, des conclusions générales sur les différents coûts associés à la gestion des congestions en fonction des différentes règlementations régissant la production renouvelable ont été obtenues
Development of wind generation is a mean towards global warming reduction. However, in some parts of the electrical grid, the massive integration of renewable generation can lead to congestion problems. These congestions are related to the impossibility for the power grid to transport the generation. Nowadays, congestion management methods are based on day(s)-ahead computation of generation restriction which leads to important production losses for renewables. Based on this context, it’s therefore important to develop a methodology which is optimal, reliable and non-discriminatory for renewable.In this work, the proposed congestion management method is based on corrective actions. These actions are computed in real-time using regulation loops and Petri net-based algorithms. A stability study proved that gain margins are sufficient to assure the stability of the corrective actions. The algorithm allows an optimal selection of the generators than will participate in the congestion management. This selection is based on their cost and efficiency for congestion alleviation. Simulation results using the software EUROSTAG have shown the efficiency of the method and its adaptability to different generator types. Furthermore, general conclusions on congestions costs according to different regulations on the renewable generation were obtained

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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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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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Poulet, Philippe. "Contrôle d’un système énergétique hybride à base de pompe à chaleur." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4392.

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Cette thèse est une contribution au problème du contrôle et de la gestion de l'énergie dans le cadre des systèmes hybrides à base de pompe à chaleur à entrée variable. Après un état de l'art sur les systèmes énergétiques et les pompe à chaleur, une présentation des outils expérimentaux, conçus et exploités tout le long de la thèse, est donnée. La troisième partie est constituée de la modélisation physique de la pompe à chaleur. Il s'agit du composant central utilisé pour le contrôle du système hybride. Ensuite, la stratégie de contrôle est décrite et validée à travers des résultats de simulation puis des expérimentations. La dernière partie est dédiée à la gestion d'énergie du système hybride. Plus précisément, un algorithme permettant d'optimiser l'énergie produite est proposé, puis, validé sur des sites représentatifs en France ; le cas d'étude considéré
This thesis is a contribution to the problem of control and management of energy within the heat-pump-based hybrid systems with variable input power. After a state of the art on energy systems and heat pump, a presentation of experimental tools, designed and operated throughout the thesis is given. The third part consists of the physical modeling of the heat pump. This is the central component used for the control of the hybrid system. Then, the control strategy is described and validated through the simulation results and the experiments. The last part is dedicated to the energy management of hybrid system. Specifically, an algorithm to optimize the energy produced is proposed and validated on representative sites in France ; the study-case of this work

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Sainvil, Watson. "Contrôle optimal et application aux énergies renouvelables." Electronic Thesis or Diss., Antilles, 2023. http://www.theses.fr/2023ANTI0894.

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Aujourd'hui, l'électricité est la forme d'énergie la plus aisée à exploiter dans le monde. Cependant, la produire à partir des sources fossiles comme le pétrole, le charbon, le gaz naturel,... est la principale cause du réchauffement climatique en émettant une quantité massive de gaz à effet de serre dans la nature. Il nous faut donc une alternative et vite! L'ensoleillement quasi-quotidien et le vent en quantité importante devraient favoriser davantage le développement des énergies renouvelables.Dans cette thèse, l'objectif principal consiste à appliquer la théorie du contrôle optimal aux énergies renouvelables afin de convaincre les décideurs de basculer vers celles-ci à travers des études mathématiques.Dans un premier temps, nous développons un cas déterministe basé sur ce qui a déjà été fait dans la transition des énergies fossiles vers les énergies renouvelables dans lequel nous formulons deux cas d'étude. Le premier traite un problème de contrôle optimal faisant état de la transition de l'énergie pétrolière vers l'énergie solaire. Le second concerne un problème de contrôle optimal faisant état de la transition de l'énergie pétrolière vers les énergies solaire et éolienne.Dans un second temps, nous développons une partie stochastique dans laquelle nous traitons un problème de contrôle stochastique dont le but est de prendre en compte l'aspect aléatoire de la production de l'énergie solaire puisqu’on ne peut pas garantir un ensoleillement quotidien suffisant
Today, electricity is the easiest form of energy to exploit in the world. However, producing it from fossil sources such as oil, coal, natural gas,…, is the main cause of global warming by emitting a massive amount of greenhouse gases into nature. We need an alternative and fast! The almost daily sunshine and the important quantity of wind should favor the development of renewable energies.In this thesis, the main objective is to apply the optimal control theory to renewable energies in order to convince decision makers to switch to them through mathematical studies. First, we develop a deterministic case based on what has already been done in the transition from fossil fuels to renewable energies in which we formulate two case studies. The first one deals with an optimal control probleminvolving the transition from oil to solar energy. The second deals with an optimal control problem involving the transition from oil to solar and wind energies.Then, we develop a stochastic part in which we treat a stochastic control problem whose objective is to take into account the random aspect of the production of solar energy since we cannot guarantee sufficient daily sunshine

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Latullaie, Florence. "La production d'énergie de sources renouvelables par les collectivités territoriales." Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012NANT4020.

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Dkhili, Nouha. "A model-based predictive control strategy for low-voltage power distribution grids with prolific distributed generation in Occitania." Thesis, Perpignan, 2020. https://theses-public.univ-perp.fr/2020PERP0037.pdf.

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Анотація:

Le terme « réseau électrique intelligent » fait référence à un réseau électrique en présence d’une abondante production décentralisée et redirigeant les flux de puissance afin que soit maintenu l’équilibre entre production et consommation électrique en temps réel. Son fonctionnement est conditionné par le respect de contraintes de stabilité, sécurité et qualité de service. Il tire profit d'une observabilité améliorée, utilise les outils de contrôle/commande avancé et offre la possibilité d’une gestion avancée de la demande.Dans le contexte du projet Smart Occitania, dont l'objectif est d’évaluer la faisabilité du concept de réseau électrique intelligent en zones rurales et péri-urbaines, ces travaux de thèse proposent une stratégie fondée sur la théorie de la commande prédictive et la gestion de charges pilotables (ici, un méthaniseur et un château d'eau) afin de maintenir l'équilibre entre production et consommation électrique dans le réseau, tout en respectant des contraintes en tension prédéfinies. La stratégie de contrôle inclue des prévisions infra-journalières de plusieurs grandeurs stochastiques qui interviennent dans le système, obtenues par le biais d’une régression non paramétrique par processus Gaussien.La contribution principale de cette thèse est double : la formulation d’un problème d'optimisation pour gérer la commande tout ou rien du château d'eau sans avoir recours à la programmation non linéaire mixte en nombres entiers ou à une relaxation et l'utilisation d'intervalles de confiance fournis par le module de prévision pour réduire les dépassements de tension dus aux erreurs de prévision.Les résultats obtenus témoignent du potentiel de la commande prédictive pour la gestion de charges pilotables dans une optique de réduction de l'écart entre production et consommation, tout en respectant des contraintes en tension
The term ''smart grid'' refers to a modern power grid that successfully integrates prolific distributed generation with end loads and efficiently reroutes power flows to balance supply and demand in real time with respect to stability, quality, and safety constraints. It relies on improved observability and advanced control techniques, and offers the possibility of advanced demand side management.In the context of the Smart Occitania project, which aims to study the feasibility of the smart grid concept for rural and suburban power distribution grids, this work proposes a model-based predictive control strategy based on flexible asset management (herein a biogas plant and a water tower) that aims to balance power supply and demand within the power grid while maintaining voltage levels within prescribed margins. The control scheme incorporates intraday forecasts of various stochastic quantities that impact the system, procured through Gaussian process regression.The main contribution of this thesis is twofold: the predictive controller's optimisation problem is formulated in such a way that the ON/OFF of the water tower is handled without recourse to mixed-integer nonlinear programming or relaxation, and the confidence intervals provided by the forecast module are utilised to minimize voltage overshooting due to forecasting errors.The results illustrate the promise of a predictive controller relying on renewable-energy-based flexible assets to reduce the gap between power supply and demand, while upholding the power grid's voltage constraints

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Lassonde, Sylvain. "Potentiels et limites météorologiques et climatiques d’un foisonnement des énergies renouvelables." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX035/document.

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Les émissions de gaz à effet de serre sont responsables du réchauffement climatique observé ces dernières décennies. Il est donc aujourd’hui indispensable de décarboner notre mode de vie, le secteur énergétique et notamment la production électrique. Les énergies renouvelables comme l’éolien et le photovoltaïque se sont fortement développées ces dernières années. Ces sources d’énergies présentent une contrainte majeure à leur développement : elles sont intermittentes et non pilotables pour équilibrer la demande. Plus la part de ces productions deviendra importante dans le mix électrique, plus les difficultés d’équilibrage de la demande deviendront problématiques.Dans ce travail doctoral, les productions éolienne terrestre et photovoltaïque ont été modélisées et corrigées suivant une distribution homogène à travers la France et l’Europe entre 1979 et 2015 d’après les réanalyses d’ERA-interim. Dans un second temps, un modèle simplifié d’équilibre entre l’offre renouvelable et la demande française (MSEOD) a été développé et appliqué sur la période des réanalyses ERA-interim de 1979 à 2015. Ce modèle vise à explorer le potentiel et les limites d’un foisonnement des énergies renouvelables suivant que le coût de l’électricité ou le volume d’énergie stocké est optimisé.Nous avons montré que la minimisation du coût de l’électricité (entre 186 et 194 e/MWh selon les scenarii) conduit à une faible surproduction (entre 10 à 20 %) avec d’importants moyens de stockage (puissance et volume d’énergie stockée - entre 20 et 81 heures de la consommation moyenne française), alors que le choix d’une minimisation du volume maximal d’énergie stockée conduit à une forte surproduction (entre 164 à 199 %) engendrant un coût de l’électricité environ deux fois supérieur (entre 373 et 488 e/MWh). Malgré une forte surproduction (proche de 200 % de la consommation moyenne), il est toujours nécessaire de disposer d’une puissance complémentaire (de déstockage et de production thermique) supérieure à la consommation moyenne pour permettre l’équilibrage de la demande lors de certains événements météorologiques dimensionnants le système. L’absence de contrainte du réseau sur les puissances importées permet de réduire d’un facteur 10 le volume maximal d’énergie stockée par rapport au cas d’une France en autarcie. La puissance complémentaire, nécessaire à l’équilibre de la demande française, n’est que marginalement réduite. Ce travail à montré que certains événements météorologiques conduisent à une très faible production renouvelable à l’échelle du contient européen. Le mix technologique optimal est fortement éolien, entre 68 à 100 % de la production renouvelable intermittente d’origine éolienne selon les scenarii et des LCOE testés. L’utilisation des coûts de production électrique plus faible (60 e/MWh pour le photovoltaïque et de 65 e/MWh pour l’éolien),conduit à un coût de l’électricité de l’ordre de 100 e/MWh pour une volume maximal du stockage correspondant à une journée de consommation moyenne
Greenhouse gas emissions are responsible of the global warming observed in recent decades. It is therefore essential today to decarbonise our way of life, the energy sector and the production of electricity in particular. Renewable energies, such as wind and photovoltaic power, have developed strongly these last years. These sources of energy have a main constraint for their development : they are intermittent and non-controllable for balancing the demand. The share of these productions becomesimportant in the electricity mix, the larger the problems of balancing the demand will become.In this PhD study, terrestrial and photovoltaic wind generation were modeled and corrected according to an homogeneous distribution of capacities across France and Europe between 1979 and 2015 according to the ERA-interim reanalysis. In a second step, a simplified model of renewable supply and the French demand balancing (MSEOD) was developed and applied during the period of the ERAinterim reanalysis from 1979 to 2015. The aims of this model is to explore the potential and the limits of renewable energies balancing depending on the cost optimisation of electricity or the minimisation of volume of energy stored.During this PhD thesis, we have shown that the cost optimisation of electricity (between 186 and 194 euro / MWh according to the scenarii) leads to a low overproduction (between 10 to 20 %) with an important storage capacity (power and stored energy - between 20 and 81 hours of the average consumption), while the minimization of the maximum sizing of stored energy leads to a high overproduction (between 164 to 199 %) generating electricity costs about twice as large (between 373 and 488 euro / MWh). Despite a strong overproduction (close to 200 % of the average consumption), an additional power (destocking and thermal production) large than the average consumption is still necessary for balancing the demand during sizing meteorological events. The absence of constraint of imported powers on the network makes it possible to reduce the maximum size of stored energy by a factor of 10 as compared to the case of a self-sufficient French production. The additional power required for the balance of energy is little reduced. This work has shown that some meteorological sizing events lead to a very low renewable production at European scale. The optimal technological mix is highly wind-powered. Between 68 and 100 % of the intermittent production mix comes from wind production (depending of the scenarii and the LCOEs tested). The use of electricity production using smaller cost (60 e/MWh for photovoltaïque and 65 e/MWh for wind production), leads to an electricity cost around 100 e/MWh for a maximum storage volume corresponding to a day of the average consumption

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Lassonde, Sylvain. "Potentiels et limites météorologiques et climatiques d’un foisonnement des énergies renouvelables." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX035.

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Les émissions de gaz à effet de serre sont responsables du réchauffement climatique observé ces dernières décennies. Il est donc aujourd’hui indispensable de décarboner notre mode de vie, le secteur énergétique et notamment la production électrique. Les énergies renouvelables comme l’éolien et le photovoltaïque se sont fortement développées ces dernières années. Ces sources d’énergies présentent une contrainte majeure à leur développement : elles sont intermittentes et non pilotables pour équilibrer la demande. Plus la part de ces productions deviendra importante dans le mix électrique, plus les difficultés d’équilibrage de la demande deviendront problématiques.Dans ce travail doctoral, les productions éolienne terrestre et photovoltaïque ont été modélisées et corrigées suivant une distribution homogène à travers la France et l’Europe entre 1979 et 2015 d’après les réanalyses d’ERA-interim. Dans un second temps, un modèle simplifié d’équilibre entre l’offre renouvelable et la demande française (MSEOD) a été développé et appliqué sur la période des réanalyses ERA-interim de 1979 à 2015. Ce modèle vise à explorer le potentiel et les limites d’un foisonnement des énergies renouvelables suivant que le coût de l’électricité ou le volume d’énergie stocké est optimisé.Nous avons montré que la minimisation du coût de l’électricité (entre 186 et 194 e/MWh selon les scenarii) conduit à une faible surproduction (entre 10 à 20 %) avec d’importants moyens de stockage (puissance et volume d’énergie stockée - entre 20 et 81 heures de la consommation moyenne française), alors que le choix d’une minimisation du volume maximal d’énergie stockée conduit à une forte surproduction (entre 164 à 199 %) engendrant un coût de l’électricité environ deux fois supérieur (entre 373 et 488 e/MWh). Malgré une forte surproduction (proche de 200 % de la consommation moyenne), il est toujours nécessaire de disposer d’une puissance complémentaire (de déstockage et de production thermique) supérieure à la consommation moyenne pour permettre l’équilibrage de la demande lors de certains événements météorologiques dimensionnants le système. L’absence de contrainte du réseau sur les puissances importées permet de réduire d’un facteur 10 le volume maximal d’énergie stockée par rapport au cas d’une France en autarcie. La puissance complémentaire, nécessaire à l’équilibre de la demande française, n’est que marginalement réduite. Ce travail à montré que certains événements météorologiques conduisent à une très faible production renouvelable à l’échelle du contient européen. Le mix technologique optimal est fortement éolien, entre 68 à 100 % de la production renouvelable intermittente d’origine éolienne selon les scenarii et des LCOE testés. L’utilisation des coûts de production électrique plus faible (60 e/MWh pour le photovoltaïque et de 65 e/MWh pour l’éolien),conduit à un coût de l’électricité de l’ordre de 100 e/MWh pour une volume maximal du stockage correspondant à une journée de consommation moyenne
Greenhouse gas emissions are responsible of the global warming observed in recent decades. It is therefore essential today to decarbonise our way of life, the energy sector and the production of electricity in particular. Renewable energies, such as wind and photovoltaic power, have developed strongly these last years. These sources of energy have a main constraint for their development : they are intermittent and non-controllable for balancing the demand. The share of these productions becomesimportant in the electricity mix, the larger the problems of balancing the demand will become.In this PhD study, terrestrial and photovoltaic wind generation were modeled and corrected according to an homogeneous distribution of capacities across France and Europe between 1979 and 2015 according to the ERA-interim reanalysis. In a second step, a simplified model of renewable supply and the French demand balancing (MSEOD) was developed and applied during the period of the ERAinterim reanalysis from 1979 to 2015. The aims of this model is to explore the potential and the limits of renewable energies balancing depending on the cost optimisation of electricity or the minimisation of volume of energy stored.During this PhD thesis, we have shown that the cost optimisation of electricity (between 186 and 194 euro / MWh according to the scenarii) leads to a low overproduction (between 10 to 20 %) with an important storage capacity (power and stored energy - between 20 and 81 hours of the average consumption), while the minimization of the maximum sizing of stored energy leads to a high overproduction (between 164 to 199 %) generating electricity costs about twice as large (between 373 and 488 euro / MWh). Despite a strong overproduction (close to 200 % of the average consumption), an additional power (destocking and thermal production) large than the average consumption is still necessary for balancing the demand during sizing meteorological events. The absence of constraint of imported powers on the network makes it possible to reduce the maximum size of stored energy by a factor of 10 as compared to the case of a self-sufficient French production. The additional power required for the balance of energy is little reduced. This work has shown that some meteorological sizing events lead to a very low renewable production at European scale. The optimal technological mix is highly wind-powered. Between 68 and 100 % of the intermittent production mix comes from wind production (depending of the scenarii and the LCOEs tested). The use of electricity production using smaller cost (60 e/MWh for photovoltaïque and 65 e/MWh for wind production), leads to an electricity cost around 100 e/MWh for a maximum storage volume corresponding to a day of the average consumption

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Tran, Van Giang. "Conception optimale d’une centrale électrique virtuelle intégrant des énergies renouvelables." Perpignan, 2010. http://www.theses.fr/2010PERP0998.

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Le travail réalisé et présenté dans ce manuscrit répond au nécessaire développement d’une centrale électrique virtuelle, permettant de gérer les systèmes de production d’électricité et de promouvoir les énergies renouvelables au sein de la communauté d’agglomération Perpignan Méditerranée (Pyrénées-Orientales). Dans un premier temps, sont présentés le contexte énergétique global, l’état de l’art concernant l’implantation de centrales électriques virtuelles dans le monde ainsi que l’approche proposée pour la gestion des ressources énergétiques de la communauté d’agglomération. Dans un deuxième temps, des modules de prédiction à court terme de la charge du réseau électrique et de paramètres météorologiques, tels que la vitesse moyenne de vent et l’irradiation solaire globale, ont été développés et intégrés à l’outil développé. Des scénarios prévisionnels et plusieurs stratégies de gestion énergétique ont été proposés afin de répondre au mieux à la demande d’électricité. Est considérée la possibilité de stocker de l’énergie ainsi que de vendre ou d’acheter sur le marché Powernext. Enfin, l’outil développé offre la possibilité de dimensionner de façon optimale de nouveaux systèmes de production et d’étudier la pertinence de leur implantation. Avec le développement rapide du marché concurrentiel de l'électricité et la nécessaire réduction des émissions de gaz à effet de serre, la centrale électrique virtuelle proposée a pour objectif principal d’améliorer l’efficacité économique et de favoriser la protection de l'environnement
The present work deals with the necessary development of a virtual power plant allowing managing energy production systems and promoting renewable energy for the Perpignan Méditerranée agglomeration community (Pyrénées-Orientales, France). First, are presented the worldwide energy context, the state of the art about virtual power plants as well as the proposed approach for managing energy resources. Next, a methodology allowing forecasting the electric load and meteorological parameters, such as both the mean average wind speed and the global solar irradiation, are proposed and integrated as a module in the virtual power plant. Scenarios and energy strategies were developed with the purpose of satisfying the electricity demand, using renewable energy. Storing energy as well as buying or selling on the Powernext market was also considered. Finally, the proposed tool opens the possibility of optimally sizing new production systems. According to both the intensive growth of the electricity market and the greenhouse gas emissions, the developed virtual power plant focuses on improving energy efficiency and favouring environmental protection

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Rokrok, Ebrahim. "Controle en grid forming pour les convertisseurs d'électronique de puissance : application aux liaisons courant continus de Haute Tension (HVDC)." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2022. http://www.theses.fr/2022CLIL0012.

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Le développement rapide d’équipements raccordés sur les réseaux électriques avec des convertisseurs électroniques de puissance tels que les générateurs à base d‘énergie renouvelable et les liaisons de transmission sous haute tension continue entraîne un changement profond dans la physique même du système électrique. Aujourd'hui, les convertisseurs de puissance ont pour fonction principale d'injecter de l'énergie dans le réseau électrique, ce dernier s'appuyant sur des machines synchrones pour assurer tous les besoins nécessaires au fonctionnement et à la conduite du système électrique (par exemple, les services auxiliaires, la fourniture de réserve inertielle énergétique et de réserves dynamiques et fiables de puissance). Ce mode de fonctionnement des convertisseurs de puissance est appelé "grid-following" car suivant la tension alternative imposée au point de raccordement. Il présente plusieurs limitations, telles que : l'incapacité de fonctionner en mode autonome, des problèmes de stabilité dans des réseaux faibles et des fonctionnements défectueux, ainsi que des effets secondaires négatifs sur l'inertie du système. Pour relever ces défis, une alternative est de contrôler le convertisseur électronique de puissance pour générer et contrôler lui-même cette tension alternative. Dans cette thèse, une description fondamentale de cette commande en grid-forming est présentée avec une approche de modélisation quasi-statique simplifiée permettant de concevoir une régulation de la puissance active échangée avec le réseau AC. Plusieurs variantes de cette stratégie de contrôle sont mises en évidence et présentent des différences en termes de comportement dynamique sur la puissance active, de capacité d'émulation d'une réserve énergétique inertielle et de prise en charge de la fréquence du système. Les variantes sont ensuite classées en fonction de leurs capacités et fonctionnalités. Ces stratégies de commande ont été implémentées pour un convertisseur à 2 niveaux. Suivant une analyse de stabilité dite « petits signaux », la robustesse et leur capacité à fonctionner sur un réseau faible sont démontrées. De plus, les services auxiliaires tels que la réponse inertielle et le support au contrôle de la fréquence sont fournis de manière appropriée au réseau AC. Les questions de la protection contre les surintensités et de la synchronisation après défaut (tout en tenant compte de la limitation de courant) sont étudiées et une nouvelle méthode est proposée pour améliorer la stabilité transitoire du système électrique. Les résultats obtenus sont ensuite généralisés à une topologie de convertisseur multi-niveaux modulaire (MMC) avec succès. Avec cette commande, la fourniture d’une réserve inertielle est particulièrement intéressante pour gérer les transferts de puissance à l’interconnexion d’un réseau continu haute tension avec le réseau alternatif de transport d’électricité. La dernière partie de cette thèse évalue les performances dynamiques d'une liaison HVDC interconnectant deux réseaux AC et met en évidence la stratégie et les exigences appropriées pour la fourniture de réserve inertielle
The rapid development of converter-based devices such as converter-interfaced renewable generations and high-voltage direct-current (HVDC) transmission links is causing a profound change into the very physics of the power system. In this scenario, the power generation is shifted from the pollutant synchronous generators based on nuclear or fossil fuels to converter-based renewable resources. The modeling, control, and stability of the power converters are now one of the focuses of attention for researchers. Today, power converters have the main function of injecting power into the utility grid, while relying on synchronous machines that ensure all system needs (e.g., ancillary services, provision of inertia and reliable power reserves). This operation mode of power converters is called "Grid-following". Grid-following converters have several limitations, such as: inability to operate in a standalone mode, stability issues under weak grids and faulty conditions and also, negative side effect on the system inertia. To tackle these challenges, the grid-forming control as an alternative has shown its appropriate performance that could make this kind of control a promising solution to respond to the system needs and to allow a stable and safe operation of power system with high penetration rate of power electronic converters. In this thesis, a fundamental description of grid-forming control with a simplified quasi-static modeling approach aiming to regulate the converter active power by a voltage source behavior is presented. From the description, several variants of grid-forming strategies are identified that represent some differences in terms of active power dynamic behavior, inertia emulation capability and system frequency support. Hence, the presented grid-forming variants are then classified according to their capabilities/functionalities. From the small-signal stability and robustness point of view, the studied grid-forming controls, which are implemented to a 2-level VSC at first, show their ability to operate under very weak grid conditions. Moreover, the ancillary services such as inertial response and frequency support are appropriately provided to the AC grid. The questions of the grid-forming converters protection against overcurrent and their post-fault synchronization while considering the current limitation are investigated and a new method is proposed to enhance the transient stability of the system. All the obtained results are then extended to a modular multi-level converter (MMC) topology successfully. The use of a grid forming control in an HVDC converter is interesting for the grid to which it is connected due to the inertial effect that can be induced. Therefore, the final part of this thesis evaluates the dynamic performance of an HVDC link interconnecting two AC grids and highlights the proper strategy and requirements for inertia provision

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Bayem, Herman. "Apport des méthodes probabilistes aux études d’insertion des énergies renouvelables dans les systèmes électriques." Paris 11, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00447151.

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La production renouvelable (l’éolien, solaire photovoltaïque) a la particularité d’être variable et surtout non contrôlable du fait de la variabilité des sources. Compte tenu de ces particularités, les études d’impact des EnR sur les systèmes électriques, basées sur les méthodes déterministes s’avèrent inadaptées. L’objectif de ce travail est d’étudier l’apport des méthodes probabilistes dans les études d’intégration des EnR aux systèmes électriques. Les variations des paramètres du système imposent aux gestionnaires de réseaux des défis dont un des plus importants est la maîtrise de l’impact lié à ces variations. Cela passe par une caractérisation probabiliste du système électrique qui a été développée dans ce travail. Des méthodes probabilistes ont été développés pour réaliser les différentes analyses (transits, tensions, stabilité…) d’impact des EnR. De même pour les études d’intégration du type calcul du taux de pénétration en EnR dans un système donné, une méthode probabiliste a été proposée. Le principe de ces études est d’effectuer les analyses classiques sur grand nombre de points de fonctionnement représentatifs du comportement du système sur la période d’étude. Ces points de fonctionnement sont obtenus par tirage Monte Carlo sur les lois de probabilités des différents paramètres du système. A l’issue de ces analyses, l’impact des EnR est défini par un risque de défaillance. Il s’agit donc d’une étude du « risque de défaillance » à la différence d’une étude déterministe qui est du type « défaillance/pas défaillance ». Les méthodes déterministe et probabiliste ont été comparées pour deux cas : le raccordement d’une unité de production renouvelable à un réseau de distribution et l’étude du taux de pénétration d’un parc d’EnR dans un réseau de type insulaire
Renewable energy sources (RES) (especially wind and photovoltaic energy) have the particular feature of being variable and the controllabity of their production is very limited. For these reason, deterministic methods applied to RES' impact studies are inappropriate. The goal of this research work is to investigate the contribution of probabilistic methods for integration studies of RES in power systems. The management of parameters variations impacts on power systems brings up news challenges to system operators. The first step is the probabilistic modeling of the power system which is the first part of our work. The second step is the development of probabilistic methods which mix a probabilistic characterization of the power systems with a probabilistic model of RES production to estimate defined reliability criteria as well as probabilistic security criteria like risk of congestion, voltage level violations, etc. A probabilistic study is thus a risk analysis study, unlike a deterministic study which consists in the failure analysis of few specific situations. Pratical applications are presented and contributions of the probabilistic methods are discussed

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Fouchard, Swanny. "Étude des voies métaboliques de production d'hydrogène chez la microalgue Chlamydomonas reinhardtii et transposition en photobioréacteur." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2016.

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A partir du constat que la consommation énergétique et les risques environnementaux associés se sont considérablement accrus ces dernières années, des pistes nouvelles sont aujourd'hui étudiées pour développer l'utilisation d'énergies alternatives propres et renouvelables, et l'hydrogène semble dans ce contexte être une solution sérieuse. Sa production par voie photobiologique a fait l'objet de ce travail, dont l'objectif est d'exploiter les capacités photosynthétiques des microalgues afin d'élaborer à terme un procédé de production d'hydrogène à partir d'énergie solaire et d'eau sans dégagement parallèle de gaz à effet de serre. Des expérimentations pour la compréhension des phénomènes métaboliques intervenant dans la production d'hydrogène chez l'espèce Chlamydomonas reinhardtii - ont donc été menées et les résultats obtenus ont été transposés au niveau d'un photobioréacteur torique développé spécifiquement pour cette application
Considering the recent increase in energy consumption and associated environmental risks, new trails are followed today to develop the use of clean and renewable alternative energies, and in this context hydrogen seems to be a serious solution. The aim of this work is then to exploit microalgae photosynthetic capacities in order to devise a process for hydrogen production from only water and solar energy without greenhouse gas release. Experiments for the comprehension of the metabolic pathways implied in hydrogen production in Chlamydomonas reinhardtii species were thus carried out and the results obtained were scaled up to the level of a torus photobioreactor specifically developed for this application

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Muselli, Marc. "Systèmes énergétiques pour la production d'eau douce potable et d'électricité." Habilitation à diriger des recherches, Université Pascal Paoli, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00603643.

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Les sources renouvelables (solaire, éolien, vapeur d'eau atmosphérique) représentent des solutions alternatives intéressantes pour répondre aux besoins de certaines populations isolées sans électricité et en stress hydrique (moins de 15 L d'eau par jour). Des condenseurs radiatifs de production d'eau douce potable ont été élaborés par l'utilisation d'un phénomène naturel (refroidissement radiatif) ne nécessitant pas d'apport d'énergie. Depuis 2000, l'Université de Corse, le CEA et le CNRS se sont conventionnés pour développer des outils et des technologies performantes pour effectuer la transition entre des prototypes de laboratoire et des systèmes réels. Afin de s'approcher du rendement théorique maximum (0,8 L m-2), des protocoles de mesure, puis des prototypes " plan "de 30 m² ont été construits. Un code numérique (CFD) a été développé pour estimer les performances de systèmes complexes à grande échelle (plusieurs centaines de m²) avant leur installation. De nouveaux matériaux de condensation faisant l'objet d'un brevet déposé, sélectifs en longueur d'onde, ont été formulés pour répondre à la fois à des contraintes de climatisation passive des bâtiments en cycle diurne et de production d'eau en cycle nocturne. En partenariat avec l'association OPUR (www.opur.u-bordeaux.fr), une toiture de démonstration de 15,1 m² à Biševo en Croatie (0,181 mm en moyenne), ainsi qu'une usine de production de 850 m² (15000 m² à terme) confirment le potentiel de la technologie puisque les rendements attendus pourront atteindre 5 m3 d'eau par jour. Parallèlement, le solaire et l'éolien, dans un système hybride de production d'énergie décentralisée (couplés avec une source auxiliaire type fossile ou hydrogène) peuvent pallier l'absence d'électrification de certaines régions du Globe. Dans ce mémoire, des codes de calcul de dimensionnement de ces systèmes ont été élaborés pour une optimisation physique et économique de ces techniques répondant soit à l'électrification de sites isolés soit à la production massive d'électricité par connexion à un réseau de distribution pour différentes applications (relevage de chutes de tension ou production en continu). Les résultats obtenus permettent d'envisager l'utilisation du couplage EnR-H2. A ce titre, notre équipe de recherches a obtenu le financement d'une centrale PV-H2 sur le site du laboratoire : 3,6 MW couplé à un électrolyseur et une pile à combustible de puissance de plus de 100 kW.

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Courtecuisse, Vincent. "Supervision d’une centrale multisources à base d’éoliennes et de stockage d’énergie connectée au réseau électrique." Paris, ENSAM, 2008. http://www.theses.fr/2008ENAM0027.

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Le concept de systèmes multisources (incluant du stockage de l’énergie) avec une gestion intégrée et optimisée de l’énergie est aussi connu sous le nom de centrale virtuelle. Ce type de centrale est constituée de différentes catégories de générateurs (par exemple : éolien, photovoltaïque, micro turbine hydraulique, micro turbine à gaz, pile à combustible,…) pouvant être associés à différents systèmes de stockage (par exemple : batterie, volant d’inertie, stockage électromagnétique ou SMES, supercondensateur, pompage hydraulique, compression d’air,…. ). Du point de vue des gestionnaires des réseaux de transport et de distribution, une centrale virtuelle doit pouvoir se comporter comme une centrale classique. Elle doit donc participer pleinement aux services système et le gestionnaire de la centrale doit pouvoir s’engager 24h à l’avance sur la quantité d’énergie électrique qu’il pourra produire. Des systèmes multisources associés à du stockage existent déjà dans des sites isolés (régions peu peuplées, îles,…). Des études et des expériences ont été réalisées sur des réseaux isolés associant des générateurs diesels et éoliens avec du stockage inertiel ou par batteries. L’objectif de ces études est l’augmentation du taux de pénétration de l’éolien en vue de diminuer la consommation de fuel. Les principaux problèmes posés par ces systèmes sont le choix et le dimensionnement du système de stockage, ainsi que la détermination des stratégies de supervision afin d’optimiser la consommation énergétique tout en assurant la stabilité du réseau
The concept of multisource system (with energy storage) with integrated and optimised energy control it’s also knows as a virtual power plant. These types of power plants are constituted from different class of generators which can be associated with different types of energy storage systems. From the point of view of network managing, a virtual power plant must behave as a classical power plant. It must participate to the ancillary service and also the manager has to know 24h ahead the quantity of electrical energy he can produce. The multisource systems associated with storage system exists already in isolated sites, many studies and experimentations have been developed for isolated networks using diesel generators associated with wind turbines and flywheel energy storage systems or using batteries. The objective of this project is to increase the penetration rate of the wind power plants to decrease the fuel consumption. The mains problems of this system are the choice of storage system and the determination of the supervisory control in order to optimize the energetic consumption and to assure the network stability

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Ory, François. "Vers quelle transition énergétique en Martinique ? : Acteurs et gouvernance de la substitution des énergies fossiles par les énergies renouvelables pour la production électrique." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA3009.

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Notre recherche a pour objectif d’analyser l’insertion de la transition énergétique à l’échelle d’une région insulaire française d’outre-mer. En prenant pour territoire d’étude l’île de la Martinique, elle analyse plus spécifiquement les mutations à l’œuvre, pour le secteur énergétique, notamment de la production de l’électricité. En mobilisant le concept de gouvernance, l’étude s’inscrit dans un triple contexte de décentralisation de la compétence énergie, d’ouverture du marché de la production de l’électricité à de nouveaux opérateurs privés, et de contestations de plus en plus fréquentes de projets d’aménagement du territoire de la part de la société civile.Les recherches ont été effectuées en abordant trois axes principaux :• Le territoire et ses potentiels énergétiques valorisables ;• Les acteurs opérant la transition énergétique dans l’île ;• Les projets d’exploitation d’énergies renouvelables. Basée sur le traitement des entretiens de terrain, des documents techniques et des publications de la presse locale, notre recherche explique l’avancée et la stagnation de la réalisation de la transition énergétique en Martinique. Elle met en évidence le caractère conflictuel et non consensuel de la conception et de la définition même de la transition énergétique. Ce caractère a été confirmé au travers de plusieurs études de cas, comme les installations photovoltaïques au sol, la centrale biomasse Galion 2 ou encore le projet d’énergie thermique des mers NEMO. Répondant d’abord à des enjeux de développement, les débats relatifs à la mise en application de la transition révèlent, avant tout, que l’aménagement du territoire en moyens de production renouvelables est piloté principalement par une gouvernance locale. Celle-ci privilégie l’absence d’incidences sur les activités majeures, comme l’agriculture, le tourisme... Nos résultats montrent que le jeu d’acteurs y est fortement influencé par l’action des acteurs historiques, dessinant ainsi une forte dépendance au sentier de la production de l’électricité à partir des produits pétroliers
The purpose of this thesis is to analyze the integration of the energy transition within an Overseas Territory of France. Focusing on the island of Martinique as a case study, it analyzes in details the changes taking place in the industry of electricity production. By mobilizing the concept of governance, the study takes place under the triple context of decentralizing of energy-related decisions, opening up the electricity market to new private operators, and increasing dispute on planning emerging from civil society.This research addresses three main issues:• The territory and its exploitable energy potentials;• The actors operating the transition on the island;• Renewable energy exploitation projects. Based on a thorough analysis of technical documents, local press publications and field interviews, this research seeks to explain the reasons behind the progress or the stagnation of the energy transition in Martinique. It highlights the conflicting and non-consensual nature of its conception and definition. Various case studies, such as ground-mounted photovoltaics, the biomass power plant Galion 2 and the ocean thermal energy conversion project NEMO, provide insights on this antagonistic dynamic. Joining a vibrant conversation on the implementation of energy transition, our results reveal that regional development of renewable means of production is mainly driven by a local governance, which seeks to limit the potential impact on major activities such as agriculture, tourism... Historical stakeholders continue to influence the electricity industry, thus maintaining its dependency on petroleum products

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Bahedja, Ibrahim. "Maîtrise d'énergie, production d'électricité et développement socio-économique durable à Mayotte : problématique appliquée aux territoires insulaires." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/39814333-466e-4732-ab24-11ce5fbfd26c/blobholder:0/2008LIMO2003.pdf.

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La crise de l'énergie est l'une des préoccupations majeures de la planète et elle affecte particulièrement les petits territoires insulaires, géographiquement éloignés des espaces continentaux. La pénurie des réserves d'hydrocarbures, la flambée des coûts du baril de prétrole génèrent une dépendance énergétique plus ou moins marquée. La croissance de la consommation en énergie et ses impacts environnementaux sont autant de menaces augmentant le risque et la vulnérabilité de ces milieux insulaires. Le cas particulier de l'île de Mayotte illustre bien ces préoccupations contemporaines. Cette thèse consacrée à la "Maîtrise d'énergie, production d'électricité et développement socio-économique durable à Mayotte : problématique appliquée aux territoires insulaires" tente d'analyser les spécificités géographiques et notamment la situation énergétique de cette île française de l'océan indien et de contribuer aux débats sur le développement des énergies renouvelables dans ce territoire insulaire. Les réponses apportées sont issues d'un travail scientifique sur le terrain, associé aux programmes de développement menés activement par la collectivité départementale de Mayotte et ses partenaires locaux. L'objectif de ce travail de recherches est aussi de formuler des propositions à l'usage des politiques de développement durable, dans une démarche de géographie appliquée.

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Petipas, Floriane. "Conception et conduite de systèmes d'électrolyse à haute température alimentés par des énergies renouvelables." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00873645.

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Le " Power-to-Gas " pourrait devenir une solution attractive pour le stockage des énergies renouvelables, pourvu que des électrolyseurs soient capables de fonctionner efficacement dans des conditions intermittentes à un coût abordable. Ce travail a pour objectif d'évaluer la faisabilité technique du fonctionnement intermittent de systèmes d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) autour de 1073 K. Des conditions réalistes défavorables sont considérées, consistant en un système autonome sans source externe de chaleur et intégrant une compression d'hydrogène à 3 MPa. La problématique se compose de deux aspects : i) la gamme de fonctionnement du système, limitée à 60-100% en raison de gradients thermiques, est étendue via des stratégies de contrôle efficaces, ii) des procédures sont définies pour minimiser l'impact de l'intermittence sur la durée de vie. Premièrement, une stratégie de contrôle modulaire est proposée, consistant en l'utilisation de plusieurs unités indépendantes qui fonctionnent dans une gamme de puissance tolérable, ou sont arrêtées. La gamme de fonctionnement du système est ainsi étendue à 15-100% dans le cas de quatre unités. Une stratégie de contrôle complémentaire, consistant en un chauffage électrique interne, permet d'étendre la gamme de fonctionnement en réduisant les gradients thermiques, mais elle est susceptible de diminuer la durée de vie. Elle n'est donc appliquée qu'à une unité afin de suivre la courbe de charge et d'étendre la gamme de fonctionnement du système à 3-100%. Deuxièmement, 1800 cycles électriques on-off sont appliqués à une SOEC sans impact sur la dégradation, ce qui montre que des arrêts/démarrages répétés ne diminuent pas la durée de vie. De plus, des procédures de démarrage, standby et arrêt sont définies. Enfin, deux études de systèmes Eolien-SOEC et Solaire-SOEC fonctionnant pendant un an montrent que, avec les stratégies de contrôle implémentées, le système SOEC stocke la puissance appliquée avec un rendement de 92% sur PCS en moyenne, alors que les unités fonctionnent dans des conditions tolérables mis à part une unité qui suit la courbe de charge et est susceptible d'avoir une durée de vie diminuée.

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Mesnage, Hugo. "Modélisation et contrôle avancé pour les centrales de turbinage de moyenne et haute chute." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT025.

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L'intégration des énergies renouvelable à l'échelle du réseau provoque de nouveaux paradigmes : la première et plus importante modification provient du fait que la puissance électrique produite n'est plus maîtrisée mais dépendante de l'incontinence des sources renouvelables. Cette irrégularité de la production par rapport à la consommation nécessite le stockage de l'énergie lorsqu'elle est produite afin de la mettre à disposition pour plus tard. Les sites de transfert d'énergie par pompage (STEP), ou centrales de turbinage-pompage, sont, par leur vitesse d'action, capacité de stockage et aspect respectueux de l'environnement, les principaux organes capable de satisfaire cette demande grandissante en stockage d'énergie à l'échelle du réseau.Durant cette thèse, le problème de modélisation et d'asservissement des régimes transitoires de ces sites est considéré du point de vue du groupe turbine : soit une turbine au sein d'un circuit hydraulique, quel est son comportement dynamique, et quelle méthode de contrôle permet d'assurer les meilleurs performances possibles du point de vue du temps de réponse et de la stabilité.Le manuscrit s'articule alors autour de quatre chapitres : le premier a pour but d'introduire plus finement les problématiques ainsi que la dynamique de ces sites. Le deuxième chapitre présente une méthode originale basée sur une étude graphique d'une modélisation simplifiée du système de turbinage au sein d'une conduite linéaire à section constante. Cette partie permet d'établir le temps minimum d'action de ces centrales de façon dépendante des performances de l'actionneur et de la topologie du site. Le troisième chapitre contient la principale contribution de ces travaux en terme de régulation d'un site de turbinage pompage : on y propose une régulation linéaire du circuit hydraulique dans lequel se fait l'écoulement de l'eau à travers l'utilisation d'un actionneur non-linéaire : la turbine. Enfin, afin de traiter des séquences particulière, le quatrième et dernier chapitre propose d'établir des trajectoires compatibles avec la dynamique et les contraintes issues de l'usage d'une turbine. Les trajectoires alors calculées permettent une plus grande maîtrise des phénomènes grâce à l'usage d'une fonction d'optimisation bien choisie et d'un retour d'état prédictif à horizon fini
The integration of renewables at the scale of the network causes new paradigms: the first and most important change is the fact that the electrical power is no longer under control but dependent of the incontinence of renewable sources. This irregularity of production over consumption requires the storage of energy when it is produced to make it available for later. Pump storage plant (PSP) or turbine-pump equiped plants, are by their speed of action, storage capacity and environmentally respectful aspect, the main organs able to satisfy this growing demand energy storage across the network.During this thesis, the modeling problem and enslavement of transients of these sites is considered from the perspective of the turbine group: given a turbine in a hydraulic circuit, what is its dynamic behavior, and what control method ensures the best performances from the standpoint of the response time and stability.The manuscript is then structured around four chapters: the first, aims to introduce more finely issues and a mathematical representation of th dynamic of these sites. The second chapter presents an original method based on a graphic study of a simplified model of the turbine system placed along a linear and constant section penstock. This section establishes the minimum time of action of these plants dependently of the actuator performance and topology of the site. The third chapter contains the main contribution of this work in terms of regulation of a pump storage site: it proposes a linear regulation of the hydraulic circuit in which is the flow of water through the use of a non-linear actuator: the turbine. Finally, to address particular sequences, the fourth and final chapter proposes establishing trajectories compatible with the dynamics and constraints resulting from the use of a turbine. Then the computed trajectories allow greater control of the phenomena through the use of a well chosen optimization function and a predictive with finite horizon state feedback

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Petipas, Floriane. "Conception et conduite de systèmes d’électrolyse à haute température alimentés par des énergies renouvelables." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0015/document.

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Le « Power-to-Gas » pourrait devenir une solution attractive pour le stockage des énergies renouvelables, pourvu que des électrolyseurs soient capables de fonctionner efficacement dans des conditions intermittentes à un coût abordable. Ce travail a pour objectif d'évaluer la faisabilité technique du fonctionnement intermittent de systèmes d'électrolyse à oxyde solide (SOEC) autour de 1073 K. Des conditions réalistes défavorables sont considérées, consistant en un système autonome sans source externe de chaleur et intégrant une compression d'hydrogène à 3 MPa. La problématique se compose de deux aspects : i) la gamme de fonctionnement du système, limitée à 60-100% en raison de gradients thermiques, est étendue via des stratégies de contrôle efficaces, ii) des procédures sont définies pour minimiser l'impact de l'intermittence sur la durée de vie. Premièrement, une stratégie de contrôle modulaire est proposée, consistant en l'utilisation de plusieurs unités indépendantes qui fonctionnent dans une gamme de puissance tolérable, ou sont arrêtées. La gamme de fonctionnement du système est ainsi étendue à 15-100% dans le cas de quatre unités. Une stratégie de contrôle complémentaire, consistant en un chauffage électrique interne, permet d'étendre la gamme de fonctionnement en réduisant les gradients thermiques, mais elle est susceptible de diminuer la durée de vie. Elle n'est donc appliquée qu'à une unité afin de suivre la courbe de charge et d'étendre la gamme de fonctionnement du système à 3-100%. Deuxièmement, 1800 cycles électriques on-off sont appliqués à une SOEC sans impact sur la dégradation, ce qui montre que des arrêts/démarrages répétés ne diminuent pas la durée de vie. De plus, des procédures de démarrage, standby et arrêt sont définies. Enfin, deux études de systèmes Eolien-SOEC et Solaire-SOEC fonctionnant pendant un an montrent que, avec les stratégies de contrôle implémentées, le système SOEC stocke la puissance appliquée avec un rendement de 91% sur PCS en moyenne, alors que les unités fonctionnent dans des conditions tolérables mis à part une unité qui suit la courbe de charge et est susceptible d'avoir une durée de vie diminuée
Power-to-Gas could become an attractive solution for renewable electricity storage, provided that affordable electrolysers are able to operate efficiently under intermittent conditions. This work aims to assess the technical feasibility of operating intermittently a Solid Oxide Electrolysis Cell (SOEC) system around 1073 K. Realistic unfavourable conditions are considered, consisting in a standalone system operated with no external heat source and integrating hydrogen compression to 3 MPa. Two challenges are tackled in this work: i) the system power load range, limited to 60-100% due to thermal gradients, is extended via efficient control strategies, ii) procedures are defined to minimise the impact of the intermittency on the lifetime. First, a modular control strategy is proposed, consisting in the use of several SOEC units which are either operated in a tolerable power load range, or switched off. The system power load range is hence extended to 15-100% in the case of four units. A complementary control strategy, consisting in internal electrical heating, enables to extend the load range by reducing thermal gradients, but it may decrease the lifetime. Thus, it is applied to only one unit for it to follow the load curve and extend the system power load range to 3-100%. Secondly, 1800 on-off electric cycles are applied to an SOEC with no degradation increase, which shows that repeated start/stops do not decrease the lifetime. Start-up, standby and shut-down procedures are also defined. Finally, two case studies of Wind-SOEC and Solar-SOEC systems operated over one year show that, with the implemented control strategies, the SOEC system stores the applied power with an average efficiency of 91% vs. HHV, while units operate under tolerable conditions apart from one unit which follows the load curve and may have a decreased lifetime

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Chane, Kuang Sang Laurent. "Stratégie de contrôle hybride d'un magnétron verrouillé par injection pour un Transport d'Énergie Sans Fil par onde hyperfréquence." La Réunion, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464105/fr/.

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Présenté initialement à l'agence spatiale américaine par P. Glaser comme une source potentielle d'énergie alternative renouvelable et propre, le projet de Centrales Solaires Orbitales est basé sur le concept de Transport d'Energie Sans Fil (TESF). Le principe consiste à collecter directement dans l'espace l'énergie solaire, puis à la transmettre vers une base de réception terrestre, via un faisceau hyperfréquence. Dans le cadre des actions menées dans le domaine du TESF au niveau terrestre, une solution technologique permettant de répondre au cahier des charges imposé au système d'émission a retenu notre attention : mettre en oeuvre un réseau d'antenne phasé alimenté par des magnétrons de moyenne puissance. Dans cette optique, ce travail de recherche présente une approche originale du contrôle des grandeurs de sortie d'un magnétron opérant en situation de verrouillage par injection. Afin de prendre en compte le comportement non linéaire du magnétron, une stratégie de contrôle hybride a été mise en oeuvre pour le contrôle de la fréquence et de l'amplitude d'un magnétron de moyenne puissance (2. 45 GHz) verrouillé par injection et débitant sur une charge fixe. L'aspect hybride est constitué par l'association d'un algorithme de Contrôle Direct Inverse impliquant un réseau de neurones non linéaires modélisant la fonction de transfert inverse du magnétron, avec un correcteur linéaire en boucle fermée de type PID. Le développement d'un dispositif de caractérisation expérimentale d'un magnétron verrouillé par injection a permis de collecter des bases de mesures nécessaires à un apprentissage supervisé et généralisé pour l'identification du contrôleur neuronal. Les meilleures performances en terme de conduite du magnétron ont été obtenues avec une boucle de contrôle effectuant une permutation dynamique entre le correcteur neuronal non linéaire et le correcteur linéaire PID tout en assurant une stabilité de la phase sur l'ensemble de la bande de verrouillage
With the aim to put forward an alternative renewable and large-scale energy source to Mankind P. Glaser presented the project of Solar Power Satellite to the american spatial agency. This scheme consists in collecting directly in space the solar energy before being targeted on a terrestrial reception base by means of a focused microwave beam. This principle is founded on the concept of Wireless Power Transportation (WP1). To complete this project successfully, a preliminary "earthwork" strategy is adopted by the international researchers community, before upgrading to a spatial project. In terrestrial point-to-point WPT systems prototypes or proposals, one of the preferred microwave power projection system consists in a phased array antenna supplied by individual mid-power range microwave sources : magnetron. To be efficiently coupled to projecting systems and to allow electronic steering and beam-forming, magnetrons have to be synchronised to a reference frequency and controlled in phase and amplitude. For this purpose, this research wQrk presents a new approach of the control of the output parameters of an injection /ocked magnetron. Ln order to take into account the non linear behaviour of this microwave tube, an hybrid control strategy was designed to control the amplitude and frequency of a magnetron in fixed-load operations. This control algorithm involves a non linear artificial neural network modelling the plant inversion mapping, in combination with a classical linear PID feedback controller. Supervised and Generalized learning with experimental databases collected from a magnetron measurement bench developed in our laboratory was adopted to identify the neural controller. A dynamical - control architecture, which switches either on a non linear control loop or a classical linear PID feedback loop, allows to drive the frequency and amplitude of the magnetron, while its phase remains steady, all over the injection locking bandwith

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Ferdjallah, Kherkhachi Esseddik. "Diagnostic du système isolant des machines électriques par identification paramétrique : dans un contexte de maintenance prédictive des turbines offshores." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=b0db7f85-f922-4ebb-b0c1-d6866f721d81.

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La réduction des coûts d’exploitation des fermes énergétiques offshores représente un verrou scientifique et technologique majeur pour le développement pérenne des EMRs. Les turbines des éoliennes et des hydroliennes souffrent en effet de conditions d’exploitation particulièrement sévères en environnement marin. Le système isolant des génératrices hydroliennes est l’un des éléments les plus sensibles à ces contraintes agressives, il est donc primordial de suivre en continu son état de santé. Dans le cadre de la maintenance prédictive, nous proposons une nouvelle méthode de diagnostic de l’isolation. Celle-ci est basée sur le suivi en continu d’un indicateur de diagnostic (ID) construit à l’aide des paramètres estimés d’un modèle de type multi-ligne de transmission (MLT) et de leur incertitude. Après avoir présenté la constitution et la modélisation du système isolant des machines tournantes, nous détaillons le développement théorique de l’identification paramétrique par la méthode du modèle. L’étude des fonctions de sensibilité ainsi que de l’hyper-surface de l’énergie de l’erreur de sortie fournit une évaluation de l’incertitude sur les paramètres estimés. Nous présentons ensuite les bancs de vieillissement thermique et de cyclage thermomécanique, ainsi que le générateur d’impulsions conçu spécifiquement. Les résultats expérimentaux obtenus sont exploités dans le dernier chapitre pour comparer différentes structures de modèle et évaluer leurs potentialités de diagnostic. La modélisation du système isolant par approche MLT s’est avérée intéressante pour détecter une évolution de l’ID due à une dégradation du mur isolant
With the development of RME, the reduction of operating costs is a key issue to improve their viability. To achieve this aim, it is necessary to consider the specific marine environment constraints. The insulation system of tidal generators is one of the most sensitive parts to these aggressive constraints, so it is important to continuously monitor its state of health. In a predictive maintenance context, we propose a new method for the online monitoring of the machine insulation. It is proposed to continuously monitor a diagnostic indicator (DI) based on the identified parameters of a multi transmission line (MTL) model. After presenting the composition of the rotating machine insulation system and its modeling, we have detailed the theoretical development of the parametric model identification method. The study of the sensitivity functions and the error energy are chosen give an evaluation of the identified parameter uncertainty. This approach allows to test the effectiveness of the diagnostic models. We have then introduced the benches of thermal aging and thermomechanical cycling as well as a pulse generator designed specifically. The experimental results obtained are used to study various model structures and assess their diagnostic potential. The modeling approach by MTL has been proven to be effective to show the possibility of detecting a change in the DI due to a degradation of the insulating wall

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Swierczynski, Dariusz. "Elaboration et développement d'un catalyseur Ni/Olivine pour la production d'hydrogène par gazéification de la biomasse en lit fluidisé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2004/SWIERCZYNSKI_Dariusz_2004.pdf.

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La gazéification de la biomasse est l'une des voies de valorisation parmi les plus intéressantes pour cette source d'énergie renouvelable le plus répandue. Ce processus, réalisé en lit fluidisé à haute température (800-900ʿC), permet d'obtenir le gaz de synthèse (principalement H2 et CO) cependant celui-ci contient des sous-produits indésirables : CH4 et goudrons. Leur élimination catalytique, étape clé du procédé, permet à la fois de purifier le gaz et d'augmenter la quantité d'H2 produit. Ce travail décrit les étapes de développement d'un catalyseur de vapogazéification de la biomasse, fonctionnant en lit fluidisé, efficace pour le reformage des goudrons et du méthane. Pour cela nous avons intégré le nickel à l'olivine naturelle (Mg0,9Fe0,1)2SiO4. Les caractérisations par différentes techniques (DRX, TPR, MEB, MET, Mössbauer) ont montré, qu'au cours de la calcination sous air, l'oxydation de l'olivine conduit au rejet de sa structure d'une partie du fer II avec formation d'oxydes de fer III. Les catalyseurs Ni/olivine sont obtenus par imprégnation de l'olivine avec une solution aqueuse de sel de nickel, suivie d'une calcination sous air conduisant à la réaction entre NiO et l'olivine avec formation d'une solution solide NiO-MgO greffée à la surface du support garantissant la résistance à l'attrition. L'activité des catalyseurs a d'abord été étudiée en lit fixe en reformage du méthane au CO2 et puis en vaporeformage des goudrons en utilisant le toluène comme composé modèle. Pour ces deux réactions, le système optimisé a montré une grande activité et une sélectivité élevée en gaz de synthèse mais aussi une grande stabilité. Celle-ci est expliquée à la fois par la présence de NiO-MgO à la surface de support olivine et par la formation d'alliages Ni-Fe permettant de limiter fortement la formation de carbone garantissant une longue durée de vie du catalyseur. Finalement, le catalyseur a été préparé à grande échelle (100 kg) et son efficacité a été confirmée en vapogazéification de la biomasse dans un réacteur pilote de 100kWth à lit fluidisé permettant d'envisager son utilisation à l'échelle industrielle
Biomass gasification is one of the most interesting ways to valorize this widely accessible source of renewable energy. This process, realized in fluidized bed at high temperature (800-900ʿC), permits to obtain syngas (mainly H2, and CO) which contains however the unwanted sub products CH4 and tars. Their catalytic elimination is the key step of the process and permits to clean up the product gas as well as to increase the quantity of H2 produced. This work describes the development of a catalyst for steam gasification of biomass, designed for fluidized bed, and active for tar and methane reforming. For this we have integrated Ni with natural olivine (Mg0,9Fe0,1)2SiO4. Characterization by different techniques (XRD, TPR, SEM, TEM, Mössbauer) showed that during calcination in air, oxidation of olivine leads to a rejection of part of iron (II) from its structure with formation of iron (III) oxides. The catalysts Ni/olivine are obtained by wet impregnation of olivine with an aqueous solution of nickel salt, followed by calcination which leads to a reaction between NiO and olivine. This results in formation of a NiO-MgO solid solution grafted on the support surface and assuring attrition resistance. The catalytic activity was firstly studied in fixed bed in dry reforming of methane, then in steam reforming of tars with toluene as model compound. For both reactions the optimized system showed high activity and selectivity for syngas as well as an excellent stability explained by the presence of the NiO-MgO on the support surface and by formation of Ni-Fe alloys permitting to limit strongly carbon formation and providing long life for the catalyst. Finally the catalyst preparation was scaled-up to 100 kg and its efficacy was confirmed in biomass steam gasification in 100kWth fluidized bed reactor permitting to envisage its industrial use

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Bonnelle, Denis. "Tour solaire, tour à vaporisation d'eau, et modes de conversion d'énergie renouvelable : présentation, critiques et suggestions." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10129.

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Sont principalement étudiés : - une tour solaire (un large collecteur circulaire en verre + une cheminée d'1 km de haut dans laquelle l'air chaud monte et entraîne des turbines) ; - et une tour à flux descendant d'air sec refroidi par vaporisation de gouttelettes d'eau. Des publications concurrentes présentant de graves erreurs de principe affectent la crédibilité de ces deux projets, pourtant sérieux malgré leur gigantisme. D'autres modes de conversion d'énergie renouvelable sont, de même, peu étudiés en France, recherchent des processus "pauvres" (rendement, matériaux, fluides moteurs), avec une production centralisée pour bénéficier d'économies d'échelle. Dans tous les cas, l'optimisation économique ne fait pas assez varier ensemble de nombreux paramètres pour déterminer une configuration optimale. Quelques améliorations techniques de la tour solaire sont proposées, en particulier pour pouvoir agrandir le collecteur solaire et la tour, et améliorer le rendement global

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Evrard, Aurélien. "L'intégration des énergies renouvelables aux politiques publiques de l'électricité en Europe : une comparaison Allemagne, Danemark, France." Paris, Institut d'études politiques, 2010. http://www.theses.fr/2010IEPP0064.

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Depuis leur émergence comme nouvelle catégorie d’action publique dans les années 1970, les énergies renouvelables (ENR) ont été intégrées aux politiques de l’électricité de la plupart des Etats européens. Initialement, elles n’étaient cependant pas une source d’énergie « comme les autres », puisqu’elles ont été associées un projet de transformation des systèmes énergétiques. Nous les conceptualisons par la notion d’alternative de politique publique, c’est-à-dire un ensemble cohérent de propositions, construit autour de représentations communes, d’arrangements institutionnels et de configurations d’acteurs spécifiques, qui vise non seulement à promouvoir une solution particulière, mais également à transformer le secteur dans lequel celle-ci s’insère. A partir d’une démarche comparative attentive aux différentes temporalités du changement et appliquée à des cas diversifiés (Allemagne, Danemark, France), cette recherche permet de dégager deux enseignements généraux. Premièrement, seule une approche multidimensionnelle du changement de l’action publique permet d’expliquer véritablement le timing et l’ampleur différents du développement des ENR dans les trois cas. Deuxièmement, l’alternative de politique publique construite autour des énergies renouvelables ne s’est complètement imposée ni en France, ni en Allemagne, ni au Danemark. Dans les trois pays, le développement des ENR n’a occasionné que des évolutions à la marge du secteur de l’électricité. En outre, l’alternative de politique publique s’est elle-même conformée au secteur, les énergies renouvelables devenant finalement une source d'énergie comme les autres
Since its emergence as a new policy issue, in the 1970s, renewable energy has been integrated into electricity policies in most of European countries. However, it was initially a particular source of energy. It was indeed part of a radical transformation project of conventional energy systems. We conceptualize renewable energy as a “policy alternative”, defined as a set of propositions built on shared values, specific institutional arrangements and actors’ configurations, that not only aims at promoting a policy solution, but also intend to transform a policy sector. Comparing Danish, German and French cases with a long temporal perspective, this research draws two main conclusions. Firstly, only a multidimensional approach on policy change can explain national differences regarding the timing and the extent of renewable energy development. Secondly, the whole process of policy change led to a form of hybridization between renewable energy policy alternative and the electricity sector

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Bourry, Franck. "Management of uncertainties related to renewable generation participating in electricity markets." Paris, ENMP, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00508345.

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L'intégration de production d'électricité renouvelable dans les réseaux d'électricité est rendue difficile à cause du caractère variable et aléatoire de cette production. Le travail de cette thèse se penche sur la participation des producteurs d'énergie renouvelable aux marchés d'électricité, et plus précisément sur les coûts de régulation imputés à ces producteurs pour tout écart entre la production délivrée et la production contractée sur ces marchés. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de modéliser et d'évaluer les différentes méthodes de gestion de ces pénalisations d'écarts liées à la participation de producteurs d'énergie renouvelable dans les marchés court-terme d'électricité. Ce travail propose d'abord une classification des méthodes existantes pour la diminution de ces pénalités. Les solutions dites physiques, liées au portefeuille de production, sont distinguées par rapport aux solutions dites financières, qui sont basées sur des produits de marché tels que les options. Les solutions physiques sont abordées dans le cadre des centrales virtuelles. Un modèle générique de la pénalisation des écarts d'énergie est proposé. Le problème de prise de décision relatif à ces diverses solutions est ensuite formulé en tant que problème d'optimisation sous incertitude. Cette approche est basée sur une fonction de coût qui est exprimée à partir du modèle générique de pénalités. Enfin, l'incertitude liée à la production renouvelable est considérée à travers une méthode basée sur le risque, qui est mesuré à partir d'outils financiers. Les différentes méthodes sont illustrées avec des cas d'étude basés sur des données réelles
The operation of Renewable Energy Sources (RES) units, such as wind or solar plants, is intrinsically dependent on the variability of the wind or solar resource. This makes large scale integration of RES into power systems particularly challenging. The research work in the frame of this thesis focuses on the participation of renewable power producers in liberalized electricity markets, and more precisely on the management of the regulation costs incurred by the producer for any imbalance between the contracted and delivered energy. In such context, the main objective of the thesis is to model and evaluate different methods for the management of imbalance penalties related to the participation of renewable power producers in short-term electricity markets. First, the thesis gives a classification of the existing solutions for the management of these imbalance penalties. A distinction is made between physical solutions which are related to the generation portfolio, and financial solutions which are based on market products. The physical solutions are considered in the frame of a Virtual Power Plant. A generic model of the imbalance penalty resulting from the use of physical or financial solutions is formulated, based on a market rule model. Then, the decision-making problem relative to both physical and financial solutions is formulated as an optimization problem under uncertainty. The approach is based on a loss function derived from the generic imbalance penalty model. Finally, the uncertainty related to the RES production is considered in the risk-based decision making process. The methods are illustrated using case studies based on real world data

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Salvador, Michaël. "Bâtiments à énergie positive, optimisation de la demande et de la production à partir des sources d'énergies renouvelables." Perpignan, 2012. https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/tel-01260241.

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Zhang, Lu. "Optimisation du dimensionnement de centrales hybrides de production d'énergie électrique associant les énergies renouvelables et traditionnelles sur un territoire donné." Le Havre, 2013. http://www.theses.fr/2013LEHA0006.

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L’épuisement rapide des sources d’énergie conventionnelles, l’augmentation de la demande énergétique mondiale et la lutte contre les émissions polluantes durant ces dernières années ont renouvelé l’intérêt du développement des sources d’énergie renouvelables. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail est de contribuer à la recherche de solutions pour la problématique de dimensionnement des Systèmes Électriques Hybrides de Production Décentralisée d’Électricité (SEHPRE) alliant des sources renouvelables et conventionnelles pour les sites isolés où le prix d’extension du réseau électrique est prohibitif. Notre démarche a consisté à formuler le problème de dimensionnement des SEHPRE en un problème d'optimisation non linéaire sous contraintes dont la principale fonction objectif est le coût total du SEHPRE sur une période 20 ans. Après une étude bibliographique de la littérature scientifique, des modèles énergétiques des différents éléments constituant un SEHPRE sont élaborés en se basant sur les données météorologiques disponibles. Le code OPTISEH dédié à l’optimisation du dimensionnement des SEHPRE a été ensuite développé et implémenté sous MATLAB®. Ce code a été éprouvé dans le cadre de dimensionnement de plusieurs structures des SEHPRE pour satisfaire le profil de consommation d'une unité résidentielle de petite puissance sur un site de la région de la ville du Havre. Enfin et pour chacune des structures optimales de SEHPRE obtenues, une analyse détaillée liant ces solutions aux ressources énergétiques du site et au profil de consommation a été effectuée et leur pertinence discutée
The rapid depletion of conventional energy sources , increasing global demand for energy and the fight against emissions in recent years have renewed interest in the development of renewable energy sources. In this context, the objective of this work is to contribute to finding solutions to the problem of Sizing Electric Hybrid Systems Dispersed Generation of Electricity (SEHPRE) by combining renewable and conventional sources for remote sites where the price of the extension is prohibitive. Our approach has been to formulate the problem of sizing SEHPRE in a nonlinear constrained optimization problem whose main objective function is the total cost of SEHPRE over 20 years. After a review, based on a scientific literature, the energy models of various elements constituting a SEHPRE are developed based on available meteorological data. The program OPTISEH dedicated to the sizing optimization of SEHPRE was then developed and implemented in MATLAB®. This code has been tested under the design of several structures SEHPRE to satisfy the consumption profile of a residential unit on a small power site in the region of Le Havre. Finally and for each optimal structures SEHPRE obtained a detailed analysis linking these solutions to the site and energy resources consumption profile was performed and discussed their relevance

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Gbossou, Christophe. "Mise en place d’un pôle intégré d’excellence pour les énergies renouvelables. Cas de l’énergie solaire en Afrique de l’Ouest." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2013. http://www.theses.fr/2013EMSE0694/document.

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L’objectif du travail est la mise en place d’un pôle intégré d’excellence pour l’énergie solaire en Afrique de l’Ouest. Trois pays y ont été identifiés comme territoires d’expérimentation (Burkina Faso ; Côte d’Ivoire ; Sénégal). Les enquêtes de terrain dans ces territoires suivies d’une analyse de filière a permis de mettre en évidence les interactions entre les acteurs de la filière solaire dans les trois pays (pouvoirs publics ; recherche et formation ; entreprises ; société civile ; utilisateurs). La réalisation de matrices d’influences directes à partir des résultats de l’analyse de la filière solaire dans les pays a permis de comprendre le faible niveau de relations entre les acteurs interdépendants. Les résultats révèlent que les pouvoirs publics demeurent les acteurs dominants de la filière solaire dans les trois pays, malgré la faiblesse de leur volonté. Les entreprises privées et les organisations non gouvernementales sont des acteurs relais (entre les pouvoirs politiques et les utilisateurs) qui jouent un rôle d’installation d’équipements solaires et de développement de projets surtout en milieux ruraux. Les utilisateurs (consommateurs) de la filière solaire sont des acteurs « dominés » qui n’ont pas d’influence sur les autres acteurs notamment les pouvoirs politiques. La recherche et la formation dont les résultats se limitent à des formations théoriques ou des expérimentations non diffusées restent des acteurs isolés. Le pôle intégré construit permet de stabiliser, régulariser et faire circuler entre eux les connaissances produites et les capacités développées par les acteurs en interactions au sein d’un écosystème
The purpose of this thesis is the building an integrated excellence pole for solar energy in West Africa. Three countries have been identified as areas for experimentation (Burkina Faso; Cote d’Ivoire; Senegal). Field surveys in these territories and sector analysis allow highlighting the interactions among the solar sector actors in the three countries (political field, research and training, business, civil society, users). The realization of direct influence matrices from the results of solar energy sector analysis in the countries helped us to understand the low level of relationship among interdependent stakeholders.The results show that the public authorities are still the dominant players, despite the weakness of their willingness. Private companies and non-governmental organizations have a liaison role playing an essential task of solar equipment installation and projects development especially in rural areas. The users of the solar sector are dominated players without influence on the other players especially the public authorities. The research actors clearly appear as isolated: Their results are generally limited to theoretical courses, the conduct of experiments and prototypes that rarely reach public release phase. The constructed pole allows to stabilize, to settle and to make the produced knowledge circulate and the capacities developed by the actors in interaction within an ecosystem

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Dagdougui, Hanane. "Système d'aide à la décision pour la durabilité des systèmes énergétiques renouvelables et des infrastructures d'hydrogène : modélisation, contrôle et analyse de risques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00679421.

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Compte tenu du caractère non durable des systèmes énergétiques actuel, il est nécessaire d'engager une transition énergétique durable fondée sur les ressources d'énergies renouvelables. L'hydrogène produit à partir des énergies renouvelables offre une solution prometteuse pour satisfaire les objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et assurer une sécurité énergétique d'approvisionnement. L'utilisation d'un vecteur énergétique tel que l'hydrogène couplé aux ressources renouvelables offre une variété d'avantages sur plusieurs échelles. L'hydrogène a le potentiel de permettre l'exploitation des ressources renouvelables dans le secteur de transport. En effet, l'hydrogène dispose d'un potentiel de remplacer les carburants fossiles, assurant ainsi une réduction des émissions polluantes. L'hydrogène peut être alors une solution pour les défis énergétiques actuels, mais pour cela des barrières doivent être encore surmontées. Cette transition s'accompagne de plusieurs défis qui devraient être surmontés comme ceux liés aux caractères intermittents des ressources renouvelables. Une attention particulière doit être accordée à la faisabilité technique de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène, qui est principalement entourée par le caractère intermittent des ressources renouvelables. Par ailleurs, l'infrastructure d'hydrogène présente de nombreuses difficultés qui doivent être surmontées pour une transition réussite vers une économie dépendante de l'hydrogène. Ces difficultés sont principalement dues à des obstacles purement économiques ainsi qu'à l'existence de nombreuses options technologiques pour la production, le stockage, le transport et l'utilisation d'hydrogène. Pour cette raison principale, il est primordial de comprendre et d'analyser la chaîne logistique d'hydrogène à l'avance, afin de détecter les facteurs importants qui peuvent jouer un rôle croissant dans l'élaboration d'une configuration optimale. Notre recherche est essentiellement focalisée sur la question suivante : Comment mettre en place un futur énergétique durable intégrant les énergies renouvelables et l'hydrogène?. Cette question est abordée par le biais du développement de nouveaux systèmes énergétiques fondés sur des innovations radicales. Ainsi, dans quel contexte l'infrastructure de l'hydrogène doit être développée en intégrant les critères liés aux risques de l'hydrogène?

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Siebert, Nils. "Développement de méthodes pour la prédiction de la production éolienne régionale." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00287551.

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L'intégration à grande échelle de l'énergie éolienne dans les réseaux électriques peut poser des problèmes aux opérateurs de ces réseaux car, contrairement aux moyens de production conventionnels, la production éolienne est variable et non contrôlable. Pour réduire l'impact de certains de ces problèmes, les gestionnaires de réseaux expriment le besoin de prévisions à court terme (de 48 à 120 heures) de la production agrégée des parcs éoliens situés dans une région définie.
Le but de la thèse est de développer un cadre d'analyse et des outils permettant de faciliter la mise en place de modèles de prévision de la production éolienne régionale.
La thèse présente tout d'abord un cadre d'analyse permettant de caractériser la production éolienne régionale. Par ce biais, les propriétés saillantes de la production régionale, qui doivent être prises en compte lors de la conception d'un modèle de prévision régionale, sont identifiées.
Le problème de la prévision régionale est ensuite abordé comme un problème d'apprentissage statistique. Nous définissons trois approches de modélisation générique permettant la combinaison de sous-modèles. L'influence de ces approches sur la précision des prévisions est étudiée ainsi que celle du choix des sous-modèles. Pour permettre la comparaison de sous-modèles, nous introduisons un modèle de prévision éolienne dont la performance est comparable aux modèles de l'état de l'art.
Finalement, nous examinons l'impact sur la précision de prévision qu'a le choix des variables explicatives et nous proposons des règles générales de sélection dans le cadre de la prévision éolienne régionale. Pour faciliter le processus de modélisation, des méthodes de sélection automatique sont étudiées. Deux méthodes (une méthode filtre et une méthode wrapper) qui exploitent les caractéristiques propres au problème sont proposées. Nous montrons que ces méthodes sont plus performantes qu'une méthode générique de l'état de l'art.

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Wen, Xin. "Optimisation stochastique pour la planification de la production d’électricité dans une communauté énergétique locale en situation d'incertitude liée aux énergies renouvelables." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0017.

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Dans un système électrique, l'engagement des générateurs (UC) ainsi que leurs références de puissance doivent être planifiés pour satisfaire la demande tout en respectant les contraintes d'exploitation du système. De nos jours, des communautés énergétiques ont émergé avec des besoins énergétiques individuels et une augmentation de la production distribuée. La forte pénétration des sources d’énergies renouvelables (SER) amplifie l'incertitude de leur prévision tandis que les exigences en matière de fiabilité du système électrique augmentent. Par conséquent, les approches déterministes traditionnelles de l’UC doivent évoluer vers une optimisation stochastique. L’objectif est de proposer une méthodologie d'optimisation probabiliste et stochastique pour des décisions optimales de planification de la production et des réserves de puissance (OR) dans un micro réseau urbain avec le souhait de réduire au minimum les coûts d'exploitation et les émissions. La fourniture de puissance et de réserve doit tenir compte de l'incertitude des SER et de la demande tout en considérant le compromis entre sécurité et coûts. Un système de contrôle, de supervision et d'acquisition de données (SCADA) ergonomique et facile d’utilisation est développé avec l'interface graphique Matlab pour intégrer et visualiser la gestion énergétique du micro-réseau urbain
In electrical systems, the unit commitment (UC) and power scheduling plans the operating of generating units over a short-term planning horizon in order to satisfy the load demand under system operating constraints. Nowadays, energy communities have emerged with individual community energy requirements and increasing capacity deployment of distributed energy resources. The high penetration of renewable energy sources (RES) increases power system uncertainty while the load demand is growing. Hence, traditional deterministic approaches for UC should evolve to stochastic optimization. The main goal of this thesis is to propose probability-based and stochastic optimization methodology for optimal generation and operating reserve (OR) scheduling decisions in an urban microgrid with the wish to address the minimization of operating costs and emissions. Power supply and reserve provision must take into account the uncertainty due to RES and the load demand forecasting errors, while considering the trade-off between security and economic operation. Finally, a user-friendly Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system is developed with the Matlab GUI to integrate and visualize the energy management operation

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Costa, Luís Miguel. "Gestion de cellules des systèmes électriques intégrant des sources de production stochastiques." Paris, ENMP, 2008. http://www.theses.fr/2008ENMP1631.

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L'approvisionnement en énergie et le changement climatique représentent aujourd'hui deux problèmes remarquables qui doivent être surmontés par la société dans un contexte de croissance de la demande d'énergie. La reconnaissance de ces problèmes par l'opinion publique encourage la volonté politique de prendre différentes actions pour les surmonter de façon aussi rapide qu'efficace. Ces actions se basent sur l'augmentation de l'efficacité énergétique, la diminution de la dépendance sur les énergies fossiles et la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les systèmes électriques subissent des changements importants au niveau de leur planification et de leur gestion. D'une part, les structures verticalement intégrées sont en train d'être remplacées par des structures de marché d'électricité donnant naissance à plusieurs acteurs au niveau du fonctionnement des marchés et de la production, distribution et commercialisation d'électricité. D'autre part, les systèmes électriques qui se basaient sur la production d'énergie issue de grandes centrales génératrices voient arriver aujourd'hui la fin de vie de ces grandes centrales. Le rôle de la production répartie d'électricité à partir de technologies telles que l'éolien et le solaire devient de plus en plus important dans ce contexte. Cependant, l'intégration à grande échelle de ces types de ressources réparties pose plusieurs défis liés, par exemple, aux incertitudes associées à la variabilité de la production de ces ressources. Toutefois, des systèmes combinant des outils avancés de prédiction de l'éolien ou du solaire peuvent être combinés avec des éléments contrôlables tels que des moyens de stockage d'énergie, des turbines à gaz ou de la demande électrique contrôlable, peuvent être créés dans le but de réduire les impacts associés à ces incertitudes. Ce travail de thèse traite de la gestion, sous conditions de marché libéralisé d'électricité, de ce type de systèmes qui fonctionnent comme des sociétés indépendantes qui sont ici nommées cellules des systèmes électriques. À partir de la bibliographie existante, une vision unifiée des problèmes de gestion des systèmes électriques est proposée comme un premier pas vers la gestion d'ensembles de cellules des systèmes électriques dans un cadre de gestion multi-cellule. Des méthodologies pour la gestion journalière et optimale de ce type de cellules sont proposées, discutées et évaluées dans un cadre à la fois déterministe et stochastique, ce dernier intégrant dans le processus de gestion les incertitudes liées au problème. Les résultats obtenus montrent que l'utilisation des approches proposées peut conduire à des avantages importants pour les opérateurs chargés de la gestion de cellules des systèmes électriques
Energy supply and climate change are nowadays two of the most outstanding problems which societies have to cope with under a context of increasing energy needs. Public awareness of these problems is driving political willingness to take actions for tackling them in a swift and efficient manner. Such actions mainly focus in increasing energy efficiency, in decreasing dependence on fossil fuels, and in reducing greenhouse gas emissions. In this context, power systems are undergoing important changes in the way they are planned and managed. On the one hand, vertically integrated structures are being replaced by market structures in which power systems are unbundled. On the other, power systems that once relied on large power generation facilities are witnessing the end of these facilities' life-cycle and, consequently, their decommissioning. The role of distributed energy resources such as wind and solar power generators is becoming increasingly important in this context. However, the large-scale integration of such type of generation presents many challenges due, for instance, to the uncertainty associated to the variability of their production. Nevertheless, advanced forecasting tools may be combined with more controllable elements such as energy storage devices, gas turbines, and controllable loads to form systems that aim to reduce the impacts that may be caused by these uncertainties. This thesis addresses the management under market conditions of these types of systems that act like independent societies and which are herewith named power system cells. From the available literature, a unified view of power system scheduling problems is also proposed as a first step for managing sets of power system cells in a multi-cell management framework. Then, methodologies for performing the optimal day-ahead scheduling of single power system cells are proposed, discussed and evaluated under both a deterministic and a stochastic framework that directly integrates the uncertainty information into the scheduling process. Results show that the utilization of the proposed approaches may lead to important advantages for operators managing these types of power system cells

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Gbossou, Christophe. "Mise en place d'un pôle intégré d'excellence pour les énergies renouvelables. Cas de l'énergie solaire en Afrique de l'Ouest." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904378.

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L'objectif du travail est la mise en place d'un pôle intégré d'excellence pour l'énergie solaire en Afrique de l'Ouest. Trois pays y ont été identifiés comme territoires d'expérimentation (Burkina Faso ; Côte d'Ivoire ; Sénégal). Les enquêtes de terrain dans ces territoires suivies d'une analyse de filière a permis de mettre en évidence les interactions entre les acteurs de la filière solaire dans les trois pays (pouvoirs publics ; recherche et formation ; entreprises ; société civile ; utilisateurs). La réalisation de matrices d'influences directes à partir des résultats de l'analyse de la filière solaire dans les pays a permis de comprendre le faible niveau de relations entre les acteurs interdépendants. Les résultats révèlent que les pouvoirs publics demeurent les acteurs dominants de la filière solaire dans les trois pays, malgré la faiblesse de leur volonté. Les entreprises privées et les organisations non gouvernementales sont des acteurs relais (entre les pouvoirs politiques et les utilisateurs) qui jouent un rôle d'installation d'équipements solaires et de développement de projets surtout en milieux ruraux. Les utilisateurs (consommateurs) de la filière solaire sont des acteurs " dominés " qui n'ont pas d'influence sur les autres acteurs notamment les pouvoirs politiques. La recherche et la formation dont les résultats se limitent à des formations théoriques ou des expérimentations non diffusées restent des acteurs isolés. Le pôle intégré construit permet de stabiliser, régulariser et faire circuler entre eux les connaissances produites et les capacités développées par les acteurs en interactions au sein d'un écosystème

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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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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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De, Gaulmyn Louis. "Les mécanismes de soutien à la production d'électricité de source renouvelable." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLED023.

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L’Union européenne conduit une importante politique de développement des énergies renouvelables, visant à porter à 20 % la part de ces dernières dans la consommation d’énergie totale en 2020. Dans ce cadre, la France a mis en place une politique de soutien à la production d’électricité renouvelable, au moyen de mécanismes de soutien consistant en un subventionnement direct de cette production. Cependant, ce mode de soutien fait face à plusieurs problématiques qui remettent en question sa pérennité. D’une part, l’évolution de la politique du marché intérieur de l’électricité renouvelle la question de la compatibilité des mécanismes de soutien avec les dispositions du droit de l’Union européenne relatives à la libre circulation et aux aides d’Etat. D’autre part, le développement important de la production d’électricité renouvelable risque de remettre en cause l’équilibre du système électrique français. Afin de faire face à ces obstacles, la France a adopté une importante réforme de ces mécanismes de soutien et a mis en place plusieurs dispositifs annexes visant à adapter la croissance de la production d’électricité renouvelable aux contraintes posées par le système électrique. En prenant appui sur les récentes évolutions du droit positif et sur les doctrines développées par les acteurs institutionnels du marché intérieur de l’électricité, la thèse évalue la capacité de cette réforme à adapter la politique de soutien à la production d’électricité renouvelable à ces différentes contraintes juridiques et systémiques
The European Union is pursuing a major policy to develop renewable energy aimed at increasing its share to 20 % in total energy consumption in 2020. In this context, France has set up a policy to support renewable electricity generation, through support mechanisms that directly subsidize this generation. However, this mode of support faces several issues, which question its durability. On the one hand, the evolution of the internal electricity market policy renews the question of the compatibility of the support mechanisms with the provisions of European Union law on free movement of goods and State aid. On the other hand, the significant development of renewable electricity generation risks threatening the balance of the French electricity system. In order to cope with these obstacles, France has adopted a major reform of these support mechanisms and has set up several linked mechanisms aimed at adapting the growth of renewable electricity generation to the constraints posed by the electricity system. By using some recent developments of the positive law and the doctrines developed by the institutional players in the internal electricity market, the thesis evaluates the capacity of this reform to adapt the policy of support for renewable electricity generation to these legal and systemic constraints

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Grossmann, Émilie. "Le rôle des collectivités territoriales dans la production d'électricité d'origine renouvelable : le cas de l'éolien terrestre." Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0019.

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La thématique du sujet de thèse porte sur le rôle et les moyens d'action des collectivités territoriales dans le développement des énergies renouvelables. La thèse envisage plus spécifiquement la problématique de l'implication des collectivités territoriales dans le développement des projets de production d'électricité d'origine éolienne. Trois dimensions sont étudiées : la dimension institutionnelle – et plus particulièrement l'étude des compétences des différentes collectivités territoriales et leurs groupements –, la dimension contractuelle et les différents montages juridiques envisageables, et enfin la dimension financière en appréhendant la possibilité pour les collectivités territoriales de participer au financement des projets éoliens
The Thesis subject focuses on french local authorities' part in the development of renewable energy. More specifically, the Thesis consider the involvement issues of local authorities in the development of wind energy sector in France. Three dimensions are studied: the institutional dimension - particularly the study of local authorities' competences and their groupings - the contractual dimension and the various possible legal arrangements, and finally the financial dimension with the local authorities' possibility to participate in the financing of wind farm projects

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Ahmed, Rana. "Energy management and control for hybrid renewable energy sources in rural area." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4353.

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Cette thèse propose principalement, un algorithme État-Flow MPPT basé P&O, amélioré avec deux degrés de liberté, dans lequel le système événementiel (MPPT) de comportement est modélisé par le décrivant en terme de transition entre les états, sous certaines conditions. Secondairement, un algorithme étendu MPPT, base d'exploitation en parallèle de l'état-débit est en outre proposé d'être une solution difficile pour le contrôle indépendant du système hybride, où la caractéristique de contrôle continu peut se présenter au cours d'un certain état de travail tout en discrète, est indiquée le long des transitions d'état. Deux configurations possibles pour le système hybride sont proposées : deux convertisseurs DC/DC séparés, et un convertisseur de sortie unique à double entrée (DISO) de configurations. Enfin, il est proposé, un comportement du système DC modélisation utilisant État-Flow, menant à l'ensemble de la conception de la stratégie de commande qui concernent RES MPPT, RES et la coordination BESS, la stabilité du système d'alimentation et de régulation de la tension du bus DC. La simulation et les résultats expérimentaux valident l'efficacité et l'applicabilité de l'algorithme proposé. Les deux résultats montrent la supériorité du MPPT basé proposé État-Flow pour réduire les oscillations de puissance RESs à l'état d'équilibre dans diverses conditions d'exploitation, en plus de son démarrage plus rapide, et l’opération de transition sans divergence de la MPP, selon des conditions météorologiques variables
This thesis primarily proposes, an improved P&O based State-Flow MPPT algorithm featuring two degree of freedom, in which the event driven system (MPPT) behaviour is modelled by describing it in terms of transitions among states under certain conditions. Secondarily, an extended parallel operating State-Flowbased MPPT algorithm is further proposed to be a challenging solution for the independent control of the hybrid system, where continuous control characteristic can present during a certain working state while discrete one is indicated along state transitions. Two possible configurations for the hybrid system are proposed; two separate DC/DC converters and dual input single output converter (DISO) configurations. Finally it is proposed, DC system behaviour modelling using State-Flow leading to the whole control strategy design which concern RESs MPPT, RESs and BESS coordination, power system stability and DC bus voltage regulation.Simulation and experimental results validate the effectiveness and applicability of the proposed algorithm, both results show the superiority of the proposed State-Flow based MPPT in reducing the RESs power oscillations at steady-state in various operating conditions in addition to its faster start-up and transition operation without divergence from the MPP during sudden varying weather conditions

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Simpore, Sidiki. "Modélisation, simulation et optimisation d'un système de stockage à air comprimé couplé à un bâtiment et à une production photovoltaïque." Thesis, La Réunion, 2018. http://www.theses.fr/2018LARE0039/document.

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En raison de la variabilité et de l'intermittence de l'énergie solaire photovoltaïque, son intégration à grande échelle dans le mix énergétique des micros réseaux intégrant différents moyens de production demeure compliquée. En plus, cette variabilité de la ressource solaire ne permet pas l’utilisation du photovoltaïque seul pour des systèmes énergétiques autonomes. Une des solutions pour surmonter ces handicaps est le stockage d'énergie qui est généralement basé sur l’utilisation de batteries lithium-ion. Cependant, leur coût élevé et leur impact négatif sur l'environnement lors de l'extraction de leurs matières premières et lors de leur destruction ou de leur recyclage en fin de vie forcent à rechercher d’autres moyens de stockage. Dans cette thèse,nous avons modélisé et simulé un système de stockage d'énergie basé sur l'air comprimé (Compressed Air Energy Storage : CAES) qui semble être une bonne alternative au système à batterie compte tenu des désavantages cités plus haut. Cette technologie à air comprimé consiste à augmenter la pression de l’air dans une enceinte par le biais d’un compresseur alimenté par une source électrique. À ce jour, les systèmes de stockage à air comprimé existant sont basés sur des configurations à grande puissance avec des réservoirs souterrains tels que d’anciennes mines de sel ou de charbon, dont le stockage se fait sur une longue durée. Dans cette étude, nous présentons la modélisation, la simulation et l’optimisation d’un système de stockage à air comprimé d'une dizaine de kilowatts destiné à alimenter un bâtiment universitaire à énergie positive de façon instantanée à l’opposé des systèmes existants. Le modèle conçu reflète le fonctionnement en régime dynamique du système global composé du bâtiment, du champ photovoltaïque, du réseau électrique et du module de stockage à air comprimé. L’optimisation effectuée permet le dimensionnement d’un système de stockage à air comprimé pour un meilleur rendement (environ 55 %). L’intégration d’un récupérateur de chaleur muni de résistance électrique et l’introduction d’un module de compression à vitesse variable permettent au bâtiment alimenté de tendre vers l’autonomie énergétique à l’image d’un système à batterie pour un site isolé
Due to the variability and intermittency of renewable energy such as solar technology, its large-scale integration into the micro-grid of energy production remains complicated because the large-scale photovoltaic power plants directly connected to the electricity grid may create instabilities. In addition, this variability of the solar resource does not allow the use of photovoltaics for the stand-alone system. Dealing with these issues, one of the solutions for a deployment of renewables such as photovoltaic is the set-up of energy storage inside the grid. However, the most common technique is based on the use of lithium-ion batteries, which remains not environmentally friendly during the recycling or during the destruction after their use. So, the Compressed Air Energy Storage system (CAES) appears as a solution to this disadvantage. In fact, my thesis aims to study the feasibility of this kind of energy storage technology using a small and medium photovoltaic power plant, and its instant operation to supply electricity to the buildings and the unconnected areas. In this thesis, we present the modeling, simulation, and optimization of a ten-kilowatt compressed air storage system designed to supply instantly a building with real loads. The model performed reflects the dynamic operation of the overall system consisting of the building, the photovoltaic field, the electrical grid, and the compressed air storage module. The optimization carried out allows the sizing of a compressed air storage system with a better efficiency (about 55%). The integration of a heat recovery unit equipped with electrical resistance and the adding of a variable speed compression module allow the building to reach the energy autonomy as a battery system for a standalone site

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Phrakonkham, Sengprasong. "Contribution au pré dimensionnement et à l'optimisation des sites de production d'énergie électrique en site isolé à partir des énergies renouvelables : application au cas du Laos." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112138.

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Depuis 2004, l'Université de Paris Sud a établi une collaboration avec le département de Génie Électrique de la Faculté d'ingénierie de l'Université du Laos (UNL). La thématique de recherche concerne le pilotage de l'électronique de puissance pour la gestion de sources d'énergie renouvelable pour le Laos. Ainsi en 2009, le Gouvernement français a financé une bourse de thèse pour le développement d'un outil de pré-dimensionnement de la production électrique renouvelable pour les villages isolés au Laos. En effet, le réseau de transport et de distribution du Laos est déjà en tension compte tenu de l'explosion de la consommation dans les zones urbaines. Son extension aux zones rurales notamment dans les zones montagneuses représente un coût d'investissement beaucoup trop élevé. Par contre le pays bénéficie de ressources naturelles (hydrauliques, solaire et agricoles) dont l'exploitation judicieuse peut permettre le développement de la filière des énergies renouvelables. La production d'énergie électrique décentralisée (fermes solaires par exemple) nécessite une évaluation des ressources locales et un dimensionnement optimal de l'ensemble des constituants (sources, dispositifs de stockage, convertisseurs, etc.) et de l'architecture du mini ou micro réseau autonome.Cette thèse est organisée en 3 chapitres :Le chapitre 1 présente dans un premier temps le travail qui permit d'identifier les besoins et les ressources effectivement disponibles au Laos. Pour cela, un séjour de plusieurs semaines dans des zones rurales reculées du Nord-Ouest du Laos a été effectué. Cela a permis d'obtenir un profil de consommation standard, d'identifier les ressources et de relever les données des réseaux rudimentaires existants (puissance et configuration). Une importante recherche bibliographique sur les outils logiciels existants a ensuite été réalisée. Cela a permis de dimensionner et de simuler ces systèmes autonomes. Le chapitre 2 présente les limitations de ces outils de conception (absence de flexibilité dans les modèles utilisés et algorithmes d'optimisation trop contraints) et le développement dans l'environnement de Matlab-Simulink d'une bibliothèque de modèles des constituants du système d'énergie autonome. Les modèles sont réalisés pour faciliter un dimensionnement optimal du système selon des critères de coût, de disponibilité et de fiabilité. Un important travail d'étude bibliographique sur les architectures de réseaux a été réalisé et combiné à une synthèse des ressources et des besoins des milieux ruraux au Laos. Le chapitre 3 présente deux exemples de dimensionnement de systèmes de production d'électricité pour des sites isolés au Laos à partir d'énergie renouvelables. Le cahier des charges correspond à un village isolé de 50 maisons pour 130 habitants. Le critère économique est fondamental dans cette étude où l'optimisation cherche à réduire les coûts des constituants tout en satisfaisant les besoins en puissances des villageois. Différentes optimisations continue et hybrides (continu et entier) sont conduites en tenant compte de contraintes sur les sources. Des indicateurs de performance sont ainsi utilisés: "Loss of Power Supply Probability, Forced Outage Rates, Annualized Cost of System, Levelized Cost of Energy, etc."
Since 2004, a collaboration between Université Paris Sud of France and the Department of Electrical Engineering Faculty of Engineering, National University of Laos (NUOL) has been carried out on the control of power electronics for the management of renewable energies source in Laos. Therefore in 2009, the French Government has funded a PhD thesis on the development of a designing tool for the early-sizing of renewable electricity production for isolated villages in Laos. This thesis report is organized in three chapters:Chapter I presents a short review of the status and development plans for the electrification of Laos. Then, based on a two-month field study in Northern Laos, analyses of energy consumptions of households in isolated villages and available renewable sources, using small scale hydro power plants and solar systems among others, are presented. Afterward, micro-grid configurations and technologies adapted to Laos are discussed. Obtained results are used in the next chapters as specifications for the designing tool.Chapter II focuses on software tools for system design and system modeling. First, a short review of the existing early-sizing tools for renewable energy sources for isolated villages is presented. But an analysis of evaluated software's such as LEAP, HOMER, HOGA, etc. shows that they are not opened enough to facilitate the development of a flexible and scalable designing too. Thus, Matlab/Simulink software is chosen as an open and highly adaptable architecture research tool. Then, specific models for renewable sources, storage devices, grid configuration are developed in order to facilitate the optimization procedures of an off-grid system design. After that, a short review of the existing optimization algorithms, available in Matlab, is carried out. Then, a paralleled mono-objective Genetic Algorithm is configured and applied in the next chapter.Chapter III presents several designs of isolated villages in Laos, using renewable energies. The specifications focus on isolated villages of about 50 houses for 120 inhabitants. The economic aspect is a key point in order to minimize costs of designed system while satisfying daily load demands of the village. For this task, locally available natural resources such as rivers and solar radiation are considered as energy sources. Various optimizations using continuous and discrete optimization algorithms are conducted taken into account the sources constraints and a short review of the existing hybrid system performance indicators is carried out, such as: Loss of Power Supply Probability, Forced outage rates, Annualized Cost of System, Levelized Cost of Energy, etc. Finally, the results obtained in this thesis show that renewable sources can be used at a reasonable price for off-grid electrification of isolated villages in Laos. Moreover, the developed designing tool can easily be adapted to new models of renewable sources and storage devices, which is the main interest of a designing tool for the early-sizing of off-grid renewable electricity production for isolated villages in Laos

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Abdou, Tankari Mahamadou. "Système multi-sources de production d'énergie électrique : méthode de dimensionnement d'un système hybride et mise en œuvre expérimentale de l'optimisation de la gestion d'énergie." Le Havre, 2010. http://www.theses.fr/2010LEHA0011.

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Ces travaux de thèse, financés par la Région Haute Normandie à travers l'Université du Havre et le laboratoire GREAH, rentrent dans le cadre des activités de recherches développées au laboratoire GREAH depuis plusieurs décennies en matière d'intégration des sources d'énergies renouvelables dans les systèmes de production électrique et de stockage d'énergie. Le système hybride étudié est constitué d'une éolienne, d'un générateur diesel, de panneaux photovoltaïques, d'un banc de supercondensateurs et d'un banc de batteries acide-plomb le tout alimentant un site insulaire donné (consommateurs). L'éolienne et les panneaux photovoltaïques sont régulés à leur puissance maximale afin d'augmenter la part des énergies renouvelables. Les fluctuations de l'énergie éolienne sont reparties entre les supercondensateurs et les batteries selon la dynamique de chaque source. La présence des supercondensateurs réduit le nombre des cycles de charges et de décharges de la batterie, améliorant ainsi sa durée de vie tout en réduisant sa taille. En effet, les batteries constituent le maillon faible du système hybride. Pour cela, nous proposons une méthode d'estimation de sa durée de vie. Le générateur diesel est interfacé par des convertisseurs d'électronique de puissance afin de réguler la tension du bus continu tout en compensant le déficit d'énergie. Les fluctuations induites par le courant éolien étant absorbées par les sources de stockage, le générateur diesel compense uniquement les puissances de basses fréquences compatibles avec sa dynamique. Ceci améliore les performances du moteur diesel, réduit la consommation en fuel et les coûts de maintenance tout en augmentant sa durée de vie. Les lois de contrôle des convertisseurs et de gestion du transfert de l'énergie sont élaborées à partir d'une étude des caractéristiques technologiques des différents constituants du système. Une modélisation et un dimensionnement du système physique nous permet de mieux organiser la mise en œuvre expérimentale et la réalisation des convertisseurs d'électronique de puissance avec leurs dispositifs d'acquisition et de commande. Au cours des expérimentations, les différentes sources sont insérées dans le système de manière évolutive afin de mettre en évidence les contraintes et les interactions introduites par chaque source interconnectée. Ceci nous permet aussi de développer les solutions adaptées à chaque situation afin de continuer les expérimentations de manière efficiente. En effet, l'insertion d'une nouvelle source perturbe généralement la stabilité du système et nécessite souvent un réajustement des paramètres des régulateurs du système global. Les analyses des résultats expérimentaux mettent en évidence l'efficacité de la stratégie proposée pour la gestion de l'énergie et le contrôle des convertisseurs
This work is funded by the "Region Haute Normandie", the University of Le Havre and the GREAH laboratory, within the scope of research activities developed in the decades by GREAH laboratory on integration of renewable energy sources in systems of power generation and energy storage. The hybrid system considered consists of a wind generator, a diesel generator, photovoltaic panels, ultracapacitors and lead acid batteries for supplying the autonomous site (consumers). The wind power generator and photovoltaic panels are regulated at their maximum power to increase the penetration ratio of the renewable energy. The wind power fluctuations are dispatched between ultracapacitors and batteries according to the dynamics of each source. The using of ultracapacitors reduces the number of the battery cycles of charges and discharges, thereby improving its life and reduces its size. Because of the battery is the weak link of the system, we introduce a method to estimate its lifetime. The diesel generator is interfaced with the power electronics in aims to regulate the DC-bus voltage while compensating the difference between the load demand and the average value of the wind power. Fluctuations induced by the wind power generator are being absorbed by the storage devices. The diesel generator compensates only low frequencies energy compatible with its dynamics. This method can improve the performance of the diesel engine and can reduce the fuel consumption. The control laws of power converters and the energy transfer management methods are developed from a study of the technological characteristics of different components of the system. The modelling and sizing of the physical system is conducted in aim to perform the experimental implementation. The power electronic converters and the acquiring system (and measuring) are realised in the laboratory. During the experiments, different sources are inserted into the system in an evolutionary way to highlight the constraints and interactions introduced by each interconnected source. This also allows us to develop solutions tailored to each situation and to continue the experiments efficiently. Indeed, the insertion of a new source generally disrupts the stability of the system and often requires a readjustment of the parameters of the overall system regulation. Analyses of experimental results show the effectiveness of the strategy proposed for the energy management and the control of power converters

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Troudi, Rami. "Étude, conception et structure de commande temps réel d'un onduleur multiniveau à partir d'une seule source DC ; applications énergies renouvelables et véhicules électriques." Thesis, Poitiers, 2021. http://www.theses.fr/2021POIT2262.

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Les travaux de recherche de la thèse de Rami Troudi répondent à trois problématiques :-la première est de concevoir un onduleur triphasé multiniveau pour des applications à base d’énergies renouvelables connectées au réseau de distribution, ou pour la motorisation des véhicules électriques. Dans la première application, l’utilisation de bras multiniveau limite fortement les inductances de couplage avec le réseau tandis que dans la deuxième application, le couple délivré par le moteur est de meilleure qualité.-la deuxième consiste à concevoir une structure de convertisseur DC-DC permettant de n’avoir qu’une seule source continue pour alimenter cet onduleur multiniveau. -la troisième est la conception d’une architecture de commande temps réel à base de microcontrôleurs permettant d’avoir une grande capacité d’évolution et de calcul et une facilité d’industrialisation.Le manuscrit de la thèse est organisé en quatre chapitres. Le premier chapitre présente un état de l’art des structures d’onduleur multiniveau. Cette technologie est devenue aujourd’hui un thème de recherche important. Ce chapitre donne les avantages et les inconvénients de chaque topologie d’onduleur multiniveau conventionnel ainsi que les nouvelles topologies permettant une réduction du nombre de composants. Ce chapitre fait aussi un état de l’art des structures de hacheurs avec une ou plusieurs entrées-sorties (MISO, MIMO et SIMO). Ce chapitre présente aussi les avantages et les inconvénients de chaque famille de structure avec leur commande. La fin du chapitre présente les nouvelles topologies retenues pour l’onduleur multiniveau et le hacheur SIQO (une entrée-quatre sorties).Le deuxième chapitre est consacré à la présentation de la structure de l’onduleur multiniveau proposé, ainsi qu’à l’étude de son mode de fonctionnement, de sa commande rapprochée et de son utilisation dans une application en boucle fermée. Ce chapitre montre que cette structure a l’avantage de minimiser les pertes dans les composants de puissance en ayant, à chaque instant, peu de composants qui conduisent le courant de chaque bras, ce qui permet d’augmenter son rendement. En plus, ce chapitre montre la simplicité de la commande rapprochée de l’onduleur en utilisant un algorithme très simple. Des essais expérimentaux sont donnés à la fin du chapitre après le descriptif de la maquette d’essai.Le troisième chapitre traite en détail la structure du convertisseur DC-DC SIQO utilisé pour alimenter l’onduleur multiniveau, son mode de fonctionnement, sa modélisation et le développement d’une commande multi-entrée multi-sortie (MIMO). Cette structure est conçue à partir d’un couplage de la structure SEPIC avec la structure à accumulation magnétique et du dédoublement de chaque sortie par un système d’aiguillage qui permet ainsi d’obtenir quatre sorties à partir d’une seule entrée DC. Chaque structure (SEPIC et à accumulation) gère deux sorties avec le calcul de deux rapports cycliques. Pour cela, une synthèse d’asservissement basée sur une méthode H_∞ est présentée pour être robuste aux variations des courants et aux changements de consigne. Les résultats des essais expérimentaux sont donnés à la fin du chapitre après le descriptif de la maquette d’essai.Le chapitre quatre aborde le développement de l’architecture de commande à base de microcontrôleurs. Cette structure est appliquée au contrôle de l’onduleur triphasé. Ce chapitre décrit toutes les fonctions qui composent cette architecture au niveau matériel et logiciel. Le fait de répartir les besoins matériels et algorithmiques sur plusieurs microcontrôleurs permet de faciliter l’évolution des demandes de fonctions supplémentaires à savoir le diagnostic et la reconfiguration d’un bras, ainsi que l’ajout de la fonction de filtrage actif. Cette architecture repose sur une communication par bus SPI (Serial Peripheral Interface) qui permet des échanges rapides entre les microcontrôleurs et aussi vers un système IHM (Interface Homme Machine)
Rami Troudi's thesis research work addresses three problematics:- the first is to design a three-phase multilevel inverter for applications based on renewable energies connected to the power grid, or for electric motor drive of electric vehicles. In the first application, the use of multilevel arms greatly limit the coupling inductances with the power grid, while in the second application, the torque delivered by the motor is of better quality.- the second is to design a DC-DC converter structure having only one DC source destinated to supply this multilevel inverter.- the third is the design of a real-time control architecture based on microcontrollers leading to a large capacity of evolution and calculation and an ease industrialization.The thesis manuscript is organized into four chapters.The first chapter presents a state of art of multilevel inverter structures. This technology is becoming an important research topic today. This chapter gives the advantages and disadvantages of each conventional multilevel inverter topology as well as the new topologies with a reduction in the number of components. This chapter also give a reviews of the state of art of chopper structures with one or multiple inputs-outputs (MISO, MIMO and SIMO). This chapter also presents the advantages and the disadvantages of each family of structure with their regulation. The end of the chapter presents the new topologies retained for the multilevel inverter and the SIQO chopper (one input-four outputs).The second chapter is devoted to the presentation of the structure of the proposed multilevel inverter, as well as to the study of its mode of operation, its close control device and its use in a closed loop application. This chapter shows that this structure has the advantage of minimizing losses in power components by having, at any time, few components that conduct the current of each arm, which allows to increase its efficiency. In addition, this chapter shows the simplicity of the used close control of the inverter employing a very simple algorithm. Experimental tests are given at the end of the chapter after the description of the test bed.The third chapter discusses in detail the structure of the SIQO DC-DC converter used to supply the multilevel inverter, its operation mode, its modeling and the development of a multi-input multi-output (MIMO) control. This structure is designed from a coupling of the SEPIC structure with the buck-boost structure and the doubling of each output by a switching system which leads to obtain four outputs from a single DC input. Each structure (SEPIC and buck-boost) manages two outputs with the calculation of two duty cycles. For this, a control synthesis based on an Hinfini method is presented to be robust to the variations of the currents and the changes of the setpoint. The results of the experimental tests are given at the end of the chapter after the description of the test bed.Chapter four discusses the development of one architecture based on multi-microcontroller system. This structure is applied to the control of the three-phase multilevel inverter. This chapter describes all the functions that compose this architecture at the hardware and software level. The distribution of the hardware and algorithmic needs several microcontrollers makes it easier to evolve the demands for additional functions, namely the diagnosis and reconfiguration of an arm, as well as the addition of the active filtering function. This architecture is based on SPI (Serial Peripheral Interface) bus communication which allows rapid exchanges between the microcontrollers and also towards an HMI (human-machine interfaces) system

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Huynh, quang Minh. "Optimisation de la production de l'électricité renouvelable pour un site isolé." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS047/document.

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Le but de cette thèse est l'optimisation de la production de l'électricité renouvelable pour site isolé de faible puissance. Un système, utilisant deux sources renouvelables : photovoltaïque et éolienne, est étudié afin d'améliorer le rendement énergétique de l'énergie produite. Pour la chaîne de conversion photovoltaïque, un contrôleur pour suivre le point de puissance maximale est conçu en utilisant l'approche de recherche directe (méthode Perturbe & Observe) combinée avec la logique floue, tout en prenant en compte le sens de variation des perturbations. Avec cette combinaison, on peut éviter des défauts de la méthode Perturbe & Observe, s'affranchir des informations sur les caractéristiques du panneau photovoltaïque et des conditions climatiques. Egalement, pour la chaîne de conversion éolienne de petite puissance fonctionnant à vitesse variable couplée à un générateur synchrone à aimant permanent, un contrôleur pour suivre le point de puissance maximale est proposé qui est basé sur le même principe par rapport à la chaîne de conversion photovoltaïque. Cette approche proposée a l'avantage de l'utilisation d'un capteur de tension au lieu d'un capteur de vitesse, ceci présente un intérêt certain notamment pour sites isolés par rapport aux autres solutions. Enfin, pour la réalisation d'un système de production d'électricité hybride, un superviseur est conçu pour obtenir un comportement optimal du système en fonction des variations de la charge et de la production en prenant en compte du système de stockage et de délestage. Pour chaque point abordé, des études en simulation sont fournies pour montrer l'efficacité des approches proposées
The objective of this thesis is to optimize the production of renewable electricity for small isolated network. A system using two renewable sources: solar and wind power, is studied in order to improve the efficiency of energy extracted. For the photovoltaic conversion system, a maximum power point tracking controller is designed using direct searching approach (method Perturbe & Observe) combined with fuzzy logic, taking into account the direction of perturbation. This combination can avoid the disadvantages of the method Perturbe & Observe, and not requires any information about the generator's characteristics or climate conditions. Similarly, for the variable speed wind turbine using permanent magnet synchronous generator, a controller to track the maximum power point, based on the same principle with photovoltaic conversion system, is proposed. This approach has the advantage of using a voltage sensor instead of a speed sensor, this presents a particular interest for stand-alone system comparing to other solutions. Finally, for the realization of hybrid generation system, a fuzzy supervisor is adapted to obtain an optimal behavior of the system according to the variations of load demand and extracted power, taking into account the storage and dissipation system. For each issue, simulation studies are provided to show the effectiveness of the proposed approaches

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Carriere, Thomas. "Towards seamless value-oriented forecasting and data-driven market valorisation of photovoltaic production." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM019.

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La décarbonation de la production d’électricité à échelle mondiale est un élément de réponse clé face aux pressions exercées par les différents enjeux environnementaux. Par ailleurs, la baisse des coûts de la filière photovoltaïque (PV) ouvre la voie à une augmentation significative de la production PV dans le monde. L’objectif principal de cette thèse est alors de maximiser le revenu d’un producteur d’énergie PV sous incertitude des prix de marché et de la production. Pour cela, un modèle de prévision probabiliste de la production PV à court (5 minutes) et moyen (24 heures) terme est proposé. Ce modèle est couplé à une méthode de participation au marché maximisant l’espérance du revenu. Dans un second temps, le couplage entre une centrale PV et une batterie est étudié, et une analyse de sensibilité des résultats est réalisée pour étudier la rentabilité et le dimensionnement de tels systèmes. Une méthode de participation alternative est proposée, pour lequel un réseau de neurones artificiel apprend à participer avec ou sans batterie au marché de l’électricité, ce qui permet de simplifier le processus de valorisation de l'énergie PV en diminuant le nombre de modèles requis
The decarbonation of electricity production on a global scale is a key element in responding to the pressures of different environmental issues. In addition, the decrease in the costs of the photovoltaic (PV) sector is paving the way for a significant increase in PV production worldwide. The main objective of this thesis is then to maximize the income of a PV energy producer under uncertainty of market prices and production. For this purpose, a probabilistic forecast model of short (5 minutes) and medium (24 hours) term PV production is proposed. This model is coupled with a market participation method that maximizes income expectation. In a second step, the coupling between a PV plant and a battery is studied, and a sensitivity analysis of the results is carried out to study the profitability and sizing of such systems. An alternative participation method is proposed, for which an artificial neural network learns to participate with or without batteries in the electricity market, thus simplifying the process of PV energy valuation by reducing the number of models required

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Martinez, Aguilar Maricelly. "Production de biobutanol à partir de lignocellulose : un nouveau procédé thermochimique A simple process for the production of fuel additives using residual lignocellulosic biomass Production of fuel additives by direct conversion of softwood bark using a cheap metal salt Conversion of lignocellulosic biomass in biobutanol by a novel thermal process." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0006.

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La demande d'énergie au cours des dernières années a augmenté et un grand pourcentage de l'énergie est dérivée des combustibles fossiles, mais l'utilisation de ces carburants a généré des émissions de CO2 et de la pollution environnementale. Pour ce problème, on a mené des recherches sur l'utilisation des énergies alternatives à partir de biomasse lignocellulosique pour produire des carburants qui réduisent les émissions de CO2. Le Canada est un pays avec une abondance de résidus lignocellulosiques qui sont une source pour la production de différents produits chimiques. La première partie de l’étude se concentre sur l’étude cinétique de la production du lévulinate de méthyle et de l’acide lévulinique à partir de la cellulose avec un catalyseur homogène (H2SO4). La deuxième partie porte sur la conversion de la cellulose en lévulinates (molécule plateforme) en utilisant un catalyseur homogène (H2SO4) et un catalyseur solide (Al2(SO4)3). La troisième partie se consacre sur l’étude de l’hydrolyse du lévulinate de méthyle en acide lévulinique en utilisant des catalyseurs à base de cuivre. Des techniques d’analyse tels que le SEM, XRD, TPX ont été utilisés pour étudier les catalyseurs supportés et comprendre leur effet sur la réaction. La quatrième partie du projet porte sur l’étude des résultats obtenus des différentes réactions réalisées pour la production du 2-butanol à partir de la biomasse lignocellulosique en passant par la production du lévulinate de méthyle et de l’acide lévulinique qui sont des molécules plateforme et potentiellement substitutes au biodiesel. Par la suite, l’acide lévulinique est décarboxylé en 2-butanone et le dernier est réduit en 2-butanol en utilisant des catalyseurs bifonctionnels (tels que le Ru / C et le Pt / C) en conditions douces. L’ensemble de ces travaux contribuent à la compréhension des réactions du nouveau procédé de production du butanol
In the last years, the energy demand has increased and a large pourcentage of this energy is obtained from fossil fuels, but the use of these fuels has generated CO2 emissions and environmental pollution. For this reason, this research was focused on the use of alternative energies from lignocellulosic biomass to produce renewal fuels decreasing CO2 gas emissions. Canada is a country with high quantities of lignocellulosic biomass which can represent a cheap source for the high value added molecules and fuels production. The first part of the study focuses on the kinetic study of the production of methyl levulinate and levulinic acid from cellulose with a homogeneous catalyst (H2SO4). The second part study the conversion of cellulose to levulinates (platform molecule) using a homogeneous catalyst and a heterogeneous catalyst (Al2(SO4)3). The third part is devoted to study the hydrolysis of methyl levulinate to levulinic acid using copper-based catalysts. Analytical techniques such as SEM, XRD, TPX were used to study the supported catalysts and understand their effect on the reaction. The fourth part of the project relates to the study of the production of 2-butanol from lignocellulosic biomass through the production of methyl levulinate and levulinic acid which are platform molecules and potentially substitutes for biodiesel. Thereafter, the levulinic acid is decarboxylated to 2-butanone and the latter is reduced to 2-butanol using bifunctional catalysts (such as Ru/C and Pt/C) under mild conditions. All of this work contributes to understanding the reactions of the new butanol production process

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