Détection de sous-performances de centrales éoliennes avec l’aide de cartes de contrôle

Résumé

L’objectif principal de cette thèse est de développer des méthodes pour la surveillance des centrales éoliennes. Cela répond aux besoins actuels des exploitants de centrales éoliennes qui, avec le vieillissement de leurs installations, se préoccupent davantage de l’état de leurs éoliennes. Les méthodes développées dans le cadre de cette thèse se veulent donc des solutions applicables dans un contexte industriel. Leur but est de détecter des sous-performances des éoliennes composant la centrale. Pour ce faire, les données opérationnelles des centrales éoliennes sont utilisées. Ces méthodes ne demandent aucun ajout d’instruments de mesure supplémentaires et aucune inspection régulière des éoliennes ce qui facilite leur déploiement. Cela augmente aussi la portée du projet en rendant les méthodes de surveillance proposes applicables à la pluspart des centrales éoliennes. Trois méthodes de surveillance des centrales éoliennes ont été développées. La première fait la surveillance de la performance des éoliennes via leur courbe de puissance. Dans un premier temps, la courbe de puissance est modélisée avec une méthode inspirée de celle des casiers (bins) décrite dans la norme IEC 64100-12-1. Puis, le résidu entre la puissance observée et la puissance espérée par le modèle est analysé avec l’aide des cartes de contrôle Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) et Generally Weighted Moving Average (GWMA). La deuxième méthode fait la surveillance du roulement principal de l’éolienne avec l’aide d’un modèle physique basé sur le transfert de chaleur. Un roulement défectueux va dégager advantage d’énergie thermique à cause d’une augmentation de la friction. Comme dans la première méthode, une carte de contrôle EWMA est utilisée pour identifier les cas problématiques. Deux études de cas sont présentées, illustrant ainsi l’intérêt de cette approche. La troisième méthode proposée est basée sur les données (data driven). Elle fait appel à l’écart entre une éolienne et la moyenne des autres éoliennes de la centrale pour chaque propriété mesurée sur ces éoliennes (puissance, azimut, température des compostants, etc.) Pour determiner si un changement de comportement est subvenu, une carte de contrôle EWMA est utilisée. Cette thèse émane d’un partenariat industriel. Les données utilisées pour développer et valider les méthodes de surveillance proposées proviennent des centrales éoliennes de Cartier Énergie Éolienne. À travers ce développement et l’implantation des méthodes, plusieurs problèmes de fonctionnement des éoliennes et de leurs compostants ont été rapportés. L’identification de cas problèmes témoigne du potentiel industriel du travail réalisé dans le cadre de ce projet de doctorat.

Date	13 juin 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Christian Masson (Directeur(-trice)) & Antoine Tahan (Codirecteur(-trice))