Microgrids, Smartgrids and Supergrids (IEE / SEM / M2-SGB / M2-ENTECH) - 5EUS5SMA

Objectif(s)

Le développement des énergies renouvelables, des véhicules électriques ainsi que de différents moyens de stockage lié à une volonté de préservation de l’environnement fait apparaître de nouveaux enjeux sur les réseaux électriques traditionnels mais aussi embarqués et insulaires. Ces réseaux doivent respecter cette politique tout en restant économique et fiable. L’objectif de ce module est de comprendre tous ces nouveaux challenges qui font émerger la notion de Micro Grids, Smart Grids et Super Grids. Les étudiants seront formés à des méthodes et outils, en phase de recherche, d’expérimentation ou déjà utilisés, afin d’être au plus proches des problématiques industrielles actuelles.

Contenu(s)

Cette UE est constituée de 4 cours :
o Smart Grids et Super Grids
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Dans ce cours, les nouveaux challenges et acteurs des réseaux électriques sont présentés ainsi que les nouvelles contraintes qui en découlent. Le but est de montrer le besoin en évolutions structurelles (nouvelles architectures, réseaux DC…) et opérationnelles (reconfiguration en régime normal, autocicatrisation, l'estimation d'état et le contrôle coordonné de tension) des réseaux électriques pour la transition vers les Smart Grids et Super Grids.

Fonctions avancées pour l’intégration des ENR
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Dans ce BE, le réseau réel de distribution de PREDIS est dans un premier temps modélisé sous Matlab. Ensuite des simulations permettent de mettre en évidence les différentes contraintes techniques qui apparaissent dues à l'insertion de production décentralisée. Deux principales fonctions avancées de conduite sont alors explorées : la reconfiguration du réseau et la participation des producteurs au réglage de la tension. Ces solutions sont ensuite appliquées sur le réseau de distribution réel de PREDIS.

o Méthode d’optimisation pour les réseaux
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Le cours d’optimisation numérique pour les réseaux électriques présente d’abord la discipline de l’optimisation dans toute sa généralité (objectifs, notions théoriques) puis décrit les classes de problèmes d’optimisation qui sont aujourd’hui bien comprises et accessibles au calcul numérique, ainsi que les outils informatiques utiles à l’ingénieur pour résoudre effectivement des problèmes de ces classes. Il aborde ensuite la modélisation, c’est à dire l’art de « bien » représenter les problèmes réels sous forme de problèmes mathématiques d’optimisation, et l’illustre par la mise en équations de deux problèmes applicatifs cruciaux issus de l’industrie électrique : le problème de gestion de production électrique et le problème de répartition des flux de puissance dans le réseau de transport. Ces mises en équations sont ensuite implémentées par les étudiants en bureaux d’études, et utilisées pour des études de cas typiques des situations rencontrées en pratique dans les réseaux électriques.

o Dimensionnement de systèmes multi-sources
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L'objectif de ce cours est d'étudier les différents aspects techniques intervenant dans le dimensionnement dynamique d'un système électrique en général : gestion des flux énergétiques, dimensionnement optimal des sources (stockage inclus), stabilité dynamique et interactions dynamiques, contrôle-commande avancé. Toutes ces notions sont appliquées sur des exemples applicatifs (systèmes embarqués, réseaux insulaires, microgrids). Les étudiants feront en plus le lien entre les modes de gestion dynamiques et le dimensionnement des différents composants du système. Ce cours est structuré en 4 parties :

• débat technique sur les étapes à prendre en compte dans le dimensionnement complet d'un système électrique et les contraintes à intégrer dans ce dimensionnement. Présentation des attendus du cours.
• Gestion énergétique d'un système embarqué : gestion fréquentielle de sources, analyse et lien avec le dimensionnement du système. Présentation rapide d'autres stratégies de gestion (commande optimale, par règles, logique floue).
• Analyse dynamique d'un système électrique : modélisation d'état, analyse de stabilité, facteurs de participation et matrices de sensibilité, formulation des objectifs de contrôle, formulation du problème de contrôle robuste.
• Mini-projet :
  • • dimensionnement d'un système de stockage embarqué (batteries et/ou supercapacités),
    • dimensionnement de l'architecture de contrôle-commande d'un réseau isolé continu : modélisation d'état, analyse de stabilité, synthèse des correcteurs à partir de la fonction de sensibilité, validation temporelle.

• 1ère année – tronc commun
  • Module Dispositifs électriques de puissance
  • Module Modélisation et Contrôle des systèmes
  • Module Modélisation et Calcul numérique
• Module Méthodes numériques (simulation EdP et optimisation) commun ASI/IEE/SEM 2A,
• Cours de Modélisation et calcul de réseaux (IEE PS Module dimensionnement et fonctionnement des réseaux électriques) ou Modélisation et gestion des réseaux électriques (SEM S3 Module réseaux électriques),