L'étude de la gestion d'énergie dans les systèmes résidentiels raccordés aux réseaux autonomes dans le Nord québécois

Résumé

Jusqu’aujourd’hui, la majorité des communautés isolées au Canada utilisent le générateur diesel, qui est une solution assez coûteuse et polluante, pour subvenir à leurs besoins en électricité. Malgré les inconvénients indéniables de cette solution, elle a été la plus utilisée pour plusieurs années compte tenu de sa fiabilité et de sa disponibilité. De nouvelles solutions ont été étudiées et proposées qui consistent à intégrer des sources d’énergies renouvelables (Éolien, solaire...) avec des générateurs diesel ce qui aurait un impact positif sur le coût de production de l’électricité ainsi que le taux d’émission des gaz à effet de serre. En revanche, ces solutions présentent plusieurs défis de point de vue, conception, contrôle et gestion efficace de l’énergie. Dans cette optique, le système étudié dans ce travail se compose d’un générateur diesel, une éolienne, une batterie et un système de stockage d’énergie sous forme d’hydrogène se composant d’une pile à combustible, d’un électrolyseur et d’un réservoir d’hydrogène. Un contrôle centralisé a été utilisé dans ce travail pour optimiser au maximum la gestion de l’énergie tout en assurant une régulation de la tension et de la fréquence. Une nouvelle stratégie de contrôle centralisé de l’énergie basée sur la programmation dynamique a été proposée pour cette topologie. La stratégie proposée a pour but principal de prolonger la durée de vie de la batterie tout en réduisant l’utilisation du générateur diesel. Les consignes de références des puissances sont ensuite envoyées aux contrôleurs locaux du générateur diesel, du convertisseur élévateur de la pile à combustible et du convertisseur abaisseur de l’électrolyseur pour extraire la puissance optimale. L’extraction de la puissance maximale de l’éolienne à vitesse variable est assurée par la méthode MPPT. Le convertisseur hacheur-élévateur associé à la batterie assure quant à lui la régulation du bus CC. Un nouveau contrôle a été proposé pour l’onduleur du système en se basant sur le contrôle par mode de glissement avec estimation par temps de retard. Ce contrôle se distingue par sa capacité à contrôler le système même avec la présence des incertitudes ou des imprécisions dans les paramètres du système permettant ainsi le fonctionnement du système sous plusieurs points de fonctionnement. La performance du système proposé a été testée et validée en utilisant MATLAB/SIMULINK.

Date	24 sept. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ambrish Chandra (Directeur(-trice)) & Kodjo Agbossou (Codirecteur(-trice))