An Integrated Smart Energy Management and Model-Free Control Approaches for Islanded Residential Microgrids
Une approche intégrée de gestion intelligente de l'énergie et de contrôle sans modèle pour les micro-réseaux résidentiels isolés
Résumé
The environmental crisis drives the integration of renewable energy sources into grids, leading to the emergence of microgrids for power supply in rural and urban areas. However, microgrid adoption faces stability and energy management challenges that require resilient control structures and intelligent mechanisms. This thesis proposes a hierarchical control structure for a standalone residential microgrid system, combining solar, fuel cell, and hybrid energy storage (battery and supercapacitor). The control technique employed is model-free super twisting sliding mode control with anti-windup for saturation. The control structure aims to ensure a stable and resilient microgrid with desired DC bus voltage stability, validated through simulation tests and hardware-in-the-loop experiments. Additionally, the thesis proposes a novel optimized energy management strategy (EMS) focusing on power sharing and battery state of charge regulation, considering the tradeoff between battery usage and hydrogen consumption costs. Simulation tests confirm the successful achievement of the intended goals by the EMS.
La crise environnementale pousse à l’intégration des énergies renouvelables dans les micro-réseaux pour les zones rurales et urbaines. Cependant, l’adoption des micro réseaux rencontre des défis de stabilité et de gestion de l’énergie nécessitant des contrôles résilients. Cette thèse propose une structure de contrôle hiérarchique pour un micro-réseau autonome résidentiel, combinant énergie solaire,pile à combustible et stockage hybride(Battery et supercondensateur). La technique de contrôle utilisée est le contrôle en mode glissant super twisting sans modèle avec antidépassement pour la saturation. La structure de contrôle vise à assurer un micro-réseaustable et résilient avec une stabilité souhaité ede la tension du bus continu, validée par des tests de simulation et des expériences en boucle fermée. De plus, la thèse propose une nouvelle stratégie de gestion optimisée de l’énergie (EMS) axée sur le partage de puissance et la régulation de l’état de charge de la batterie, en tenant compte de la balance entre l’utilisation de la batterie et les coûts de consommation d’hydrogène. Les tests de simulation confirment la réussite des objectifs prévus par l’EMS.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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