Introduction générale - 9 Premiére partie : Insertion de la production décentralisée dans le réseau de transport Chapitre 1 : Etat de l'art des réseaux électriques - 15 I) Introduction - 15 II) Structure des « systèmes électriques » - 15 a. Architecture du « système électrique » - 15 b. Système interconnecté - 16 c. Les niveaux de tension et de fréquence - 18 d. Un réseau conçu et dimensionné de façon verticale et unidirectionnelle - 19 e. La libéralisation du marché de l'électricité - 21 III) La conduite des réseaux - 25 IV) Les services système - 27 a. Le réglage de fréquence - 27 b. Le réglage de tension - 33 V) Retour d'expérience sur l'incident du 4 novembre 2006 - 36 a. Evénements conduisant à l'incident - 36 b. Séparation du réseau de l'UCTE - 37 c. Comportement de l'éolien durant l'incident - 38 d. Conclusion - 40 Chapitre 2 : Etat de l'art sur la production décentralisée : problématique vis-à-vis du réseau... 41 I) Introduction - 41 II) Définitions - 41 III) Les différentes technologies - 42 a. Les énergies primaires fossiles - 42 b. Les énergies renouvelables - 43 IV) Problématique d'insertion de la production décentralisée - 46 a. Impact de la production décentralisée sur le réseau - 46 b. Problématique d'insertion - 48 4 Chapitre 3 :Capacité de réglage des éoliennes de grande puissance - 49 I) Introduction - 49 II) Etat des lieux des différentes technologies de turbine éolienne - 50 a. Généralités - 50 b. Régulation mécanique de la puissance d'une éolienne - 52 III) Chaîne de conversion électrique des éoliennes de grande puissance - 55 a. Eolienne à vitesse fixe - 55 b. Eolienne à vitesse variable basée sur une machine asynchrone à double alimentation 56 c. Eolienne à vitesse variable basée sur une machine synchrone - 60 d. Bilan des capacités de réglages des différentes technologies d'éoliennes de grande puissance - 63 Deuxiéme partie : Modélisation Chapitre 4 : Modélisation du réseau - 69 I) Introduction - 69 II) Modélisation sous simulink - 69 a. Modélisation du jeu de barre - 71 b. Modélisation de la charge - 71 c. Modélisation d'une source classique - 71 d. Simulation du modèle dans un réseau alimentant des charges passives - 73 III) Modélisation sous EUROSTAG - 75 a. Généralité - 75 b. Réseaux carrés - 77 Chapitre 5 : Modélisation du générateur éolien - 79 I) Introduction - 79 II) Modélisation de la turbine, du générateur et du convertisseur associé - 80 a. Modélisation de la turbine - 80 b. Modélisation de l'arbre de la machine - 83 c. Modélisation de la machine synchrone - 84 d. Détermination de la structure de commande maximale - 85 5 III) Modélisation côté réseau - 85 a. Connexion du générateur sur le réseau - 86 IV) Stratégie de maximisation de la puissance - 90 V) Implantation du modèle sous EUROSTAG - 95 a. Simplification du modèle - 97 Chapitre 6 : Présentation du banc d'essais - 103 I) Introduction - 103 II) Présentation de la plate forme d'essais - 104 a. L'Emulateur Turbine Eolienne - 104 b. La Machine Synchrone à Aimants Permanents : MSAP - 105 c. La connexion au réseau : CAR - 105 III) L'émulateur éolien - 105 a. Modèle - 105 b. Commande - 106 c. Résultats expérimentaux - 107 IV) La machine synchrone à aimant permanent - 108 a. Modèle - 108 b. Commande - 109 V) Essais expérimentaux de la stratégie MPPT - 110 Troisiéme partie : Capacité des générateurs éoliens à participer aux réglages de fréquence Chapitre 7 : Présentation des stratégies de commande - 121 I) Introduction - 121 II) Etat de l'art : réglage fréquence-puissance des générateurs éoliens - 121 a. Le cas Irlandais - 122 b. Le cas Dannois - 124 c. Etat de l'art des stratégies de contrôle - 127 III) Stratégie de commande en couple - 129 a. Stratégie de commande - 130 IV) Stratégie multivariables basée sur la logique floue - 134 a. Stratégie de commande - 134 6 b. Correcteur flou - 138 c. Supervision de l'angle de calage - 139 d. Supervision de la puissance de référence - 142 f. Comparaison des stratégies de commande - 151 V) Conclusion - 152 Chapitre 8 : Validation expérimentale - 153 I) Introduction - 153 II) Stratégie de commande en couple - 153 a. Essais expérimentaux à vent moyen sans variation de la fréquence - 154 b. Essais expérimentaux à vent moyen avec variation fictif de la fréquence - 155 c. Essais expérimentaux à vent fort sans variation de la fréquence - 156 d. Essais expérimentaux à vent fort avec variation de la fréquence - 157 III) Stratégie de commande multivariables - 158 a. Implantation sur le banc d'essais - 158 b. Essais expérimentaux - 160 c. Comparaison des puissances générées sous différentes conditions de vent - 168 d. Influence de la dynamique du système d'orientation des pales - 169 IV) Conclusion - 170 Chapitre 9 : Participation au réglage primaire et secondaire de fréquence - 171 I) Introduction - 171 II) Implantation de la stratégie de commande multivariables sur EUROSTAG - 171 III) Simulations - 174 IV) Conclusion - 178 Quatriéme partie : Supervision de systémes multisources Chapitre 10 : Système de stockage d'énergie - 183 I) Introduction - 183 II) Stockage long terme - 183 a. Stockage par système hydraulique - 183 7 b. Stockage sous forme d'air comprimé (CAES, Compressed Air Energy Storage) ... 185 c. Stockage sous forme chimique - 186 d. Stockage sous forme d'hydrogène - 188 e. Stockage sous forme thermique - 189 f. Synthèse - 189 III) Stockage à court terme - 191 a. Volant d'inertie - 191 b. Supercapacité - 192 c. Inductance supraconductrice (SMES Superconducting Magnet Energy Storage).. 192 d. Synthèse - 192 IV) Utilisation du stockage - 193 V) Modélisation du système de stockage dans le cadre de l'étude - 196 Chapitre 11 : Supervision des systèmes multisources - 200 I) Différentes problématiques pour différentes échelles de temps - 201 a. Dimensionnement - 201 b. Plan pluriannuel - 202 c. Supervision long terme - 203 d. Supervision moyen terme - 204 e. Supervision temps réel - 204 f. Synthèse - 205 II) Méthodologie - 206 a. Exemple de la gestion au niveau d'un bac d'eau - 206 b. Application à un système multisources - 210 III) Comparaison de différentes topologies - 233 a. Association générateur éolien, source prévisible, système de stockage à court terme et système de stockage à long terme - 234 b. Association d'un générateur éolien, d'une source prévisible, d'un système de stockage à court terme (2) - 239 c. Association d'un générateur éolien et d'une source prévisible - 245 d. Association générateur éolien et d'un système de stockage à court terme - 249 e. Association d'un générateur éolien, d'un système de stockage à court et long terme 253 f. Comparaison - 259 8 Conclusion générale et Perspectives - 263 Annexe 1 : La Représentation Energétique Macroscopique (REM) - 280 Annexe 2 : Le Graphe de Commande Etape - Transition : Grafcet - 284 Annexe 3 : Graphe opérationnel et algorithme floue des différents cas d'étude - 287 |