Power management and control stategies of renewable energy resources for micro-grid application

Résumé

Les micro-réseaux (MR) ont gagnés une importance dans le secteur de la production d’électricité ces dernières années et subissent une augmentation remarquable de la pénétration des énergies renouvelables. Les MR sont définis comme étant un groupe de charges interconnectées et de multiples générateurs de distribution qui peuvent fonctionner en mode îlot ou connectés au réseau électrique. Des rapports récents prétendent une croissance spectaculaire des projets des MR évalués pour des centaines de GW dans le monde. Notamment, suite à de nombreuses catastrophes naturelles, le concept de MR ainsi que leurs impacts positifs a dépassé les objectifs économiques et environnementaux vers la résilience. Les MR ont donc commencé à gagner du terrain dans l'arène réglementaire et les décisions politiques. Les zones éloignées, les installations dotées de ressources énergétiques locales de mauvaise qualité et les infrastructures essentielles nécessitent toute une solution inspirée des MR. Cependant, les MR ont des inconvénients, comme la complexité du contrôle et l'intégration des différentes sources d’énergies permettant de garantir une qualité d'énergie propre respectant la norme standard. En plus, le système de stockage d'énergie nécessite plus d'espace et de maintenance. Enfin, la protection est l'un des défis importants auxquels fait face l’implémentation des MR. Le présent travail de doctorat repose sur la philosophie de micro-réseau pour une intégration et une gestion optimales des sources d'énergie renouvelables de manière efficace pour garantir une alimentation continue tant pour les zones éloignées que pour les clients connectés au réseau public. Ce travail étudie une nouvelle approche du micro-réseau pour un fonctionnement en deux modes: 1) en mode îlot sans interruption surtout pour les régions isolées; 2) en mode connexion au réseau électrique avec l’option de fonctionner en mode îlot en cas de défaut. Des algorithmes de contrôle ont été développés pour une gestion optimale de l’énergie et pour assurer une protection avancée des installations lors d’une perturbation du réseau électrique, en isolant automatiquement le MR et lui permettant de travailler en mode îlot pour alimenter la charge. Plusieurs autres stratégies de contrôle sont également proposées dans cette thèse traitant l'utilisation de la technique d'amortissement actif et le décalage de fréquence pour réduire le dimensionnement du convertisseur utilisé. En plus, le concept de maison à bilan énergétique nulle dans lequel le système est conçu de telle sorte que la maison produit autant d'énergie qu'elle en consomme au cours de l’année n’a été aussi abordé. Une étude approfondie est menée afin de trouver la meilleure combinaison d’algorithmes pour réduire le nombre de capteurs et le degré de complexité de contrôle dans le système tout en maintenant une meilleure qualité d'énergie ainsi que la fiabilité du système. Une attention particulière a été accordée à la l'intégration optimale des MR en se basant sur les données climatiques des États de l'Afrique Centrale. Les concepts développés ont été validés avec succès par simulation numérique ainsi que par des tests expérimentaux approfondis.

Date	10 nov. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ambrish Chandra (Directeur(-trice)) & Paragasen Pillay (Codirecteur(-trice))