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Production Renouvelable et Gestion de l'Electricité (PROGELEC)
Edition 2013


PARADISE


PhotovoltAïque intégRé au réseAu électrique avec stockage DIStribuE

PARADISE
PhotovoltAïques integRés aux réseAux électriques avec stockages DIStribuEs

optimiser un microréseau avec forte pénétration de renouvelable
L’idée directrice du travail est de définir et de développer des techniques de clustérisation de réseaux de distribution. Ces techniques devront créer des poches suffisamment viables (pour une durée définie) énergétiquement et munies de moyens de communication. Les principaux points du projet sont :
• Définir une nouvelle architecture électrique en divisant les réseaux électriques en Clusters
• Identifier comment les sources PDEs ( EnR), les SEDs (VEs), peuvent participer au réglage de la fréquence et de la tension pour les différents régimes de fonctionnement au niveau d’un cluster
• Proposer les stratégies de contrôle/commande des sources EnR, des VEs et des SEDs pour différents modes de fonctionnement d’un cluster, en particulier de la participation au réglage de tension et de fréquence
• Proposer les solutions pour rendre le fonctionnement d’un cluster le plus stable possible pour différents régimes de fonctionnement
• Proposer les stratégies d’exploitations pour différents modes de gestion d’un cluster
• Etudier le comportement dynamique du passage mode interconnecté/poches ilôtées et inversement
• Tester les solutions proposées en laboratoire sur des simulateurs temps-réel
• Evaluer la pertinence technico économique en environnement réel des solutions de contrôle/commande et proposer une optimisation de l’empreinte environnementale de ces solutions.
• Spécifier les recommandations et les disséminations pertinentes à partir des retours du projet.

modélisation et optimisation temps réel des flux
Modélisation des éléments de base du microréseau
Recueil des données de l'opérateur SOREA
Installer les contrôles proches sur les onduleurs du partenaire SOCOMEC
Construire les algorithmes de gestion
Tests en laboratoire et sur le terrain

Résultats

Le premier travail effectué après la structuration du projet a consisté à faire un état de l’art sur les points critiques des microgrids qui sont : l’accueil du renouvelable, le stockage stationnaire et le véhicule électrique. Les protections générales et contrôles centralisés et décentralisés.

Les algorithmes de contrôle des éléments constitutifs (futur livrable T 2.1 ) ont été conçus et testés en simulation : onduleurs PV, Véhicule électrique to Grid, lissage de puissance via le stockage : Batteries et volants d’inertie.
Des adaptations et des essais ont été réalisés sur deux onduleurs de 33 kW fournis par le partenaire Socomec, l’un est pour interfacer du PV et le second pour interfacer un système de stockage.
En premier lieu une approche linéaire a été mise en avant [9] pour calculer les tensions à tous les nœuds d’une zone résidentielle en se basant sur la consommation instantanée des différentes habitations en présence de véhicules hybrides rechargeables (VEHR). L’étude a été suivie par une application de type théorie des jeux évolutionnaire appelée Stratégie dynamique mixte [1]

La charge des VE HR fait appel à la programmation dynamique pour optimiser en temps réel les flux d’énergie et ce, en se basant sur une gestion décentralisée [7] , outre la qualité de la tension , on s’est également intéressé à minimiser les déséquilibres en courant en se basant sur une loi binaire de connexion/déconnexion [8] par une approche combinatoire basée sur les essaims de particules. Le profit économique vu par les propriétaires de VE a fait aussi l’objet d’investigations [6]
Par ailleurs, dans [5] une optimisation temps réel des flux globaux du microgrid avec génération distribuée te renouvelable a été proposé. Enfin, un algorithme centralisé de fonctionnement planifié des unités ( unit commitment) a été mis au point , lequel algorithme tient compte d’une production éolienne et photovoltaïque avec leurs incertitudes.

Perspectives

Les travaux actuels se concentrent sur une simplification des modèles nécessaires à la gestion en se basant sur une architecture multi-agents.
Pour le livrable T4 Simulation et tests au laboratoire : Les réseaux d’étude sont fixés et les protocoles de tests ainsi que les tests eux même des onduleurs PV ont été réalisés en laboratoire (partenaire Socomec).
La prochaine phase est d’implanter les réseaux d’étude et les algorithmes de gestion et commande dans un simulateur temps réel et temps réel hybride.


Les travaux sur la dissémination, outre les publications faites, il y a eu :
- Accord d'IEEE Transactions on Sustainable Energy pour une section spéciale sur l'ANR PARADISE. Fin octobre un titre sera proposé pour cette section spéciale.
- Organisation d'un Workshop IEEE autour de l'ANR PARADISE lors de la conférence IEEE ICGE soit 2017 (à Shanghai) ou 2018 (à Brest).

Productions scientifiques et brevets

3 revues internationales (IEEE transactions) 3 parues une en seconde révision
10 congrès internationaux avec actes publiés

Partenaires

AER AER ALCEN

CEA-INES Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives / DRT/ LITEN/DTS-INES

GIPSA Grenoble Images Parole Signal Automatique

LBMS Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes

G2Elab Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble

SOCOMEC Société SOCOMEC

Entreprise autre que TPE ou PME

Aide de l'ANR 758 480 euros
Début et durée du projet scientifique novembre 2013 - 42 mois

Résumé de soumission

Face à la production centralisée (décision d’investissement et gestion de la production au niveau national) apparaissent des moyens de production décentralisées ou réparties, en particulier des sources d’énergie renouvelable (décision d’investissement locale et production en fonction de critères autres qu’uniquement la satisfaction du besoin d’électricité instantané).
Marginale il y a une dizaine d’années et liée à des situations locales très spécifiques, la production décentralisée atteint 20 à 30 % dans certains pays (Pays-Bas) voire plus de 50% dans certains cas particuliers. Des études américaines prévoient un taux de pénétration encore supérieur au milieu de ce siècle, où des études en Europe prévoient quant à elles un réseau à 100% énergie renouvelable (EREC report RE-thinking 2050).

L’exploitation d’un réseau intégrant un fort taux d‘énergies renouvelable intermittentes (source quasi non-contrôlable, difficile à prédire, pouvant avoir des impacts négatifs et des dysfonctionnements) nécessite de développer un réseau intelligent tant au niveau de l’architecture qu’au niveau du contrôle/commande et de la gestion du système électrique. C’est l’objectif du projet PARADISE (PhotovoltAïques integRés aux réseAux électriques avec stockages DIStribuEs) que nous voulons proposer.

Le projet PARADISE est un programme d’anticipation à long terme des systèmes électriques intégrant un fort taux d’énergies renouvelables avec stockages d’énergie distribués. Ce stockage peut prendre la forme en particulier de véhicules électriques. En mettant l’accent sur la composante système, le projet PARADISE permettra d’avoir une vision d’ensemble de nouvelles architectures électriques et de leur fonctionnement.

 

Programme ANR : Production Renouvelable et Gestion de l'Electricité (PROGELEC) 2013

Référence projet : ANR-13-PRGE-0007

Coordinateur du projet :
Monsieur Bertrand RAISON (Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble)

Site internet du projet : http://www.gipsa-lab.fr/projet/PARADISE/

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.