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Theses Year : 2011

Analytical study of household electricity demand flexibility

Analyse de la flexibilité des usages électriques résidentiels : application aux usages thermiques

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David da Silva
  • Function : Author

Abstract

Together with the increasing electric consumption, the peak periods are becoming more frequent and with higher amplitudes. In response to this problem, this thesis studies the flexibility that household appliances can provide to the electric system. Firstly, the potential of equipment in terms of demand side management is evaluated, taking into account the global consumption and its load characteristics A methodology, based on a graphical language, is created in order to determine the possible control strategies to be applied to the equipment. This methodology makes possible to discern, which modifications should be made, to transform ordinary equipment into "Smart Appliances". Next, a methodology is developed to analyze the different impacts of the control strategies, for direct load control and demand response actions generated by tariffs. This methodology evaluates the positive impacts of the load control, in terms of power and energy, but also its negative impacts. The methodology is then applied to a group of buildings in order to determine the flexibility added to the electric grid. The control strategies impacts are also analyzed from the consumer point of view in terms of comfort losses and monetary gains/losses.
Au-delà de l'augmentation de la consommation de l'électricité, on observe dans le même temps que les consommations pendant les périodes de pointe deviennent de plus en plus fréquentes et de plus forte intensité. Pour faire face à cette problématique, la présente thèse exploite la flexibilité que peuvent apportée au système électrique les différents usages électriques résidentiels Dans un premier temps, le potentiel des différents équipements pour la gestion de la demande est évalué en termes d'impact sur la consommation et d'appels de puissance caractéristiques de chaque équipement. Dans un deuxième temps, une méthodologie basée sur un langage graphique est proposée pour repérer les possibles stratégies de contrôle. Cette méthodologie va permettre de définir l'ensemble des stratégies de contrôle applicables à un équipement et de voir de quelle façon un équipement ordinaire peut être modifié pour devenir " intelligent " (" Smart Appliance "). Ensuite, une méthodologie est développée pour analyser les différents impacts (positifs et négatifs) selon deux objectifs différents: le contrôle à distance et le contrôle en fonction de tarifs. Cette méthodologie permet de caractériser les effets positifs résultants de l'application d'une stratégie de contrôle donnée, en termes de puissance et énergie, mais aussi ses effets négatifs, les impacts sur le confort thermique et le possible recouvrement par le bâtiment ou l'équipement de l'énergie qu'il n'a pas consommée (cas des usages thermiques). Enfin, cette méthodologie est appliqué à plus grande l'échelle (plusieurs bâtiments) pour quantifier la flexibilité apportée au réseau. Les contrôles seront analysés du point de vue du réseau électrique mais aussi du point de vue du consommateur (par l'intermédiaire des gains ou pertes monétaires et de confort).
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Dates and versions

pastel-00678316 , version 1 (12-03-2012)

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  • HAL Id : pastel-00678316 , version 1

Cite

David da Silva. Analyse de la flexibilité des usages électriques résidentiels : application aux usages thermiques. Energie électrique. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENMP0070⟩. ⟨pastel-00678316⟩
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