Etude des solutions de production et de gestion distribuée d'énergie dans un réseau électrique faiblement maillé - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Study of distributed power production and management solutions in a weakly meshed electrical system

Etude des solutions de production et de gestion distribuée d'énergie dans un réseau électrique faiblement maillé

Résumé

This work is part of the general framework of research on distributed energy production and management solutions in the context of a weakly meshed electrical network such as that of Burkina Faso. Indeed, the national interconnected network (RNI) of Burkina Faso is characterized by a limited number of interconnection lines between high-density urban areas and rural areas. The poor network coverage leads energy-intensive mining industries to set up independent power plants.In this thesis, the partnership with such an industry led us to pose the problem of the hybridization of the energy supply because the local potential that can contribute to the satisfaction of demand. In the context of the Sahelian zone, the good potential of solar energy allows, through the photovoltaic valorization, to consider the "greening" of the solution, hoping for substantial savings and the reinforcement of energy autonomy.Our analyses of the scientific and technical literature on the integration of renewable energies have shown conceptual shortcomings in terms of availability, reliability, cost-effectiveness and electricity supply. New approaches to power system design, including reformulation of microgrid objectives, combined with new analysis methods are to be developed for this purpose.The objective of our work is therefore to seek optimized and best suited solutions for the production of electricity and the management of energy in relation to this context. To do this, we have adopted a methodological approach based on a set of indicators developed from multi-year observation and operating data from the ESSAKANE PV/Diesel hybrid power plant. From this Benchmark, a methodological approach for the design and sizing of such hybrid power plants, autonomous or connectable to the local or national electrical grid (weakly meshed in our context), has been developed. A major factor, and therefore dimensioning, impacting the fuel consumption of these types of power plants is the strong variation of the interaction transient regimes between thermal generators (fuel) and photovoltaic generators.It is necessary to synthesize good indicators of the impact of transient regimes due to the generation units and/or the consumption profile. Thus, the evaluation of the performance gaps and margins of the hybrid plant in its current configuration allows to identify optimization scenarios questioning or validating the choices made during its design. The results obtained show that there is a shortfall in terms of fuel economy due to intermittency and transient regimes, mainly from solar production.The current configuration and operating strategies can therefore be optimized. Solutions are proposed to reduce this shortfall and optimize the current configuration of the plant on the basis of economic viability. It is on the basis of our observations and results that an efficient methodology for the design and sizing of stand-alone hybrid PV/Diesel power plants has been put in place.
Ce présent travail s’inscrit dans le cadre général de recherche des solutions de production et de gestion distribuée d’énergie dans un contexte de réseau électrique faiblement maillé comme celui du Burkina Faso. En effet, le réseau national interconnecté (RNI) du Burkina Faso est caractérisé par un nombre limité de lignes d’interconnexion entre les zones urbaines de forte densité et les zones rurales. Le faible maillage du réseau conduit les industries minières énergivores à se doter de centrales électriques autonomes.Dans ce mémoire, le partenariat avec une telle industrie nous a conduit à poser le problème de l’hybridation de l’offre énergétique en raison du potentiel local pouvant concourir à la satisfaction de la demande. Dans le contexte de la zone sahélienne, le bon potentiel d’énergie solaire permet par la voie de la valorisation photovoltaïque d’envisager le « verdissement » de la solution en espérant des économies substantielles et en renforçant l’autonomie énergétique.Nos analyses de la littérature scientifique et technique en matière d’intégration des énergies renouvelables ont montré des insuffisances conceptuelles en termes de disponibilité, de fiabilité, de rentabilité et de la fourniture d’électricité. De nouvelles approches de conception de système de production d’électricité, notamment en reformulant les objectifs des micro-réseaux associés à de nouvelles méthodes d’analyse sont à développer à cet effet.L’objectif de notre travail est donc de rechercher des solutions optimisées et les mieux adaptées pour la production et la gestion de l’énergie en rapport avec ce contexte. Pour ce faire, nous avons adopté une démarche méthodologique fondée sur un jeu d’indicateurs élaborés à partir des données pluriannuelles d’observation et d’exploitation de la centrale hybride PV/Diesel ESSAKANE. De ce Benchmark, il résulte une approche méthodologique de conception et de dimensionnement de telles centrales hybrides autonomes ou connectables au réseau électrique local ou national (faiblement maillé dans notre contexte). Un facteur prépondérant, et donc dimensionnant, impactant la consommation en fuel de ces types de centrale est la forte variation des régimes transitoires d’interaction entre les groupes électrogènes thermiques (fuel) et générateurs photovoltaïques.Il est nécessaire de synthétiser de bons indicateurs de l’impact des régimes transitoires dus aux unités de production et/ou au profile de consommation. C’est ainsi que l’évaluation des écarts et marge de performance de la centrale hybride dans sa configuration actuelle permet d’identifier des scénarios d’optimisation remettant en cause ou validant les choix opérés lors de sa conception. Les résultats obtenus montrent qu’il existe un manque à gagner en termes d’économie de carburant à cause de l’intermittence et des régimes transitoires provenant essentiellement de la production solaire.La configuration actuelle et ses stratégies de fonctionnement peuvent donc être améliorées. Des solutions sont proposées pour réduire ce manque à gagner et améliorer l’efficacité énergétique de la centrale hybride sur une base de viabilité économique. C’est sur la base de nos observations et résultats obtenus qu’un outil d’aide à la conception et de dimensionnement de centrale hybride PV/Diesel autonome a été mis en place.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03982092 , version 1 (10-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03982092 , version 1

Citer

Mahaman Sani Moussa Kadri. Etude des solutions de production et de gestion distribuée d'énergie dans un réseau électrique faiblement maillé. Energie électrique. Normandie Université; Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement, 2022. Français. ⟨NNT : 2022NORMLH19⟩. ⟨tel-03982092⟩
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