Gestion d’énergie dans un système hybride

Simulateur dynamique.

Il est compose de différents bloc. On peut citer : Bloc d’éolienne, Bloc modèle de générateur photovoltaïque, Blok batterie et un Block de Groupe électrogène ainsi un Blok pour la gestion d’énergie et de régulation de charge.

Ce sous-système permet d’arrêter le processus de charge lorsque la capacité du banc de stockage atteint sa valeur maximale (SOCmax). Dans ce cas, si la puissance totale générée par le générateur photovoltaïque et l’éolienne (Pres) est supérieure à la puissance demandée par le consommateur un excès d’énergie est compté. Sinon, si la capacité des batteries atteint son niveau minimum (SOCmin) les besoins en électricité de la station côtière sont insatisfaits. Ainsi, une pénurie de la puissance produite par le système hybride est prise en considération.

Le système doit assurer la LPSP désirée. Ce paramètre est inclus dans le bloc « LPSP Calculassions ». Les sorties de ce bloc sont la charge totale insatisfaite exprimée en KWh et la probabilité d’insatisfaction de la demande exprimée en pourcent (%).

Principe de fonctionnement du simulateur dynamique Le principe de fonctionnement du simulateur dynamique peut être résumé par le chronogramme suivant : L’optimisation est une procédure itérative.

Elle se déroule comme suit à l’état initial (k=0), on dispose d’un ensemble de paramètres (variables de décision initiaux), la simulation dynamique du système permet d’évaluer la fonction objective et la contrainte (LPSP [%]).

Parallèlement, l’analyse de sensibilité incluse dans la méthode d’optimisation permet de déterminer le sens de variation d‘objectif et de la contrainte par rapport aux paramètres. Tant que le critère d’arrêt n’est pas satisfait pour le jeu de paramètres, la méthode d’optimisation est utilisée pour calculer un nouveau jeu de paramètres à partir des résultats de la simulation et de l’analyse de sensibilité.

Ce dernier jeu de paramètres est utilisé pour définir les données de la simulation.Pres et la demande du consommateur sur le bus DC Pdemand.

Un switcher assure la gestion de l’énergie selon différents scénarios :

a) Fonctionnement normal ( Pv/éolienne) : au cours duquel le consommateur est pleinement satisfait et l’état de charge à se trouve dans les limites de seuils minimum et maximum imposés pour garantir un bon fonctionnement de l’accumulateur.

Les batteries sont connectées et deux cas peuvent se produire : • Si SOC< SOCmax et Pdemand SOCmin et Pdemand>Pres, alors dans ce cas, l’énergie précédemment stockée est utilisée pour compenser le manque de production (Pdemand-Pres).

b) Mise en marche d groupe électrogène : si SOCPres. Dans ce cas, le switcher est ouvert et les batteries sont déconnectées et on a un manque de production : il survient quand il y a une surconsommation (Pdemand>Pres) associée à un état de charge calculé inférieur au seuil minimum de l’accumulateur.

On parle alors d’une pénurie de capacité ou d’une insatisfaction de la demande. Ce manque de production peut être satisfait par le Groupe électrogène. C) Excès de production, il se produit dans le cas d’une surproduction (Pres>Pdemand) accompagnée avec SOC supérieure ou égale SOC max. conclusions Au cours de ce chapitre, les modélisations énergétiques des différents composants du système hybride multi-source avec batteries ont été présentées.

Ensuite un simulateur dynamique du système sous Matlab/Simulink a été présenté et testé avec différentes configurations. Le chapitre suivant est consacré à l’optimisation du dimensionnement d’un système hybride.Données géographiques et métrologiques de station de surveillance côtière.

Données d’ensoleillement Le soleil est la source d’énergie utilisée par les modules PV pour produire l’énergie nécessaire afin de satisfaire la demande. Pour une meilleure exploitation du rayonnement solaire, les panneaux solaires doivent être correctement orientés.

Les données d’ensoleillement captées par le champ PV ont été recueillies et ont permis de déterminer l’ensoleillement moyen mensuel pour toute l’année.

Après avoir étudié et cité les différents composants du système hybride multi-sources, nous procédons à la modélisation du système.

La modélisation nécessite un ensemble d’équations caractérisant tous les éléments du système étudié. A ce niveau, la condition qui s’impose c’est de connaître les critères d’entrées telles que les données météorologiques de site, et les données relatives aux équipements.

D’abord, nous passons en revue les modélisations énergétiques des différents composants du système ; nous décrivons en détail les modèles de l’éolienne, du générateur photovoltaïque, groupe électrogène et du banc de stockage ; afin d’évaluer la production sur site par les sources renouvelables.

Nous introduisons des critères énergétiques tels que l’insatisfaction au niveau de la charge Par ailleurs, l’ensemble des modèles est représenté à l’aide du logiciel Matlab/Simulink. Etude de site Etude de consommation électrique de la station : Pour l’évaluation de la consommation journalière de la station .

Nous avons dressé un tableau de puissance pour les différents équipements électriques aux quels nous avons associes leurs temps de fonctionnement. Ainsi, nous avons obtenue la courbe de la charge sur un période de 24 heures grâce du logiciel Microsoft EXCEL.

Système d’alimentation électrique sans interruption : ASI Pour garantir une efficacité de notre système hybride, nous avons insérer entre le réseau d’alimentation et les charge sensibles, un équipement électrique qui assure les fonctions suivants :

• épurée de toutes les perturbations du réseau, dans des tolérances strictes requises par les charges.

• Disponibilité immédiate en cas de coupure de réseau. Ces fonctions sont assurées par les ASI : Alimentation Sans Interruption.

Les ASI sont des dispositifs électriques places entre le réseau de distribution et les charges sensible. Elles fournissent une alimentation nécessaire en cas de besoin et parfaitement adaptée en termes de qualité.

Dons les ASI assurent complètement la continuité de service. Dans notre système hybride, nous avons utilisée ASI doubles conversion (ASI : ON-Line).

En fonctionnement normal, la puissance fournie à la charge transite par une chaine de convertisseur qui réalise une double conversion alternatif-continue -alternatif. En mode autonomie, lorsque la tension alternative de système hybride est hors les tolérances spécifiées de l’ASI, l’onduleur et les batteries assurent la permanence de l’alimentation de la charge.

L’ASI continue à fonctionner sur batterie jusqu\’à la durée d’autonomie ou le retour du réseau en tolérance. Cette disposition est la plus répandue, pour les charges sensibles, vu le meilleur résultat en termes de qualité de tension délivrée et disponibilité de services. Figure : schéma explicatif de « ASI » Les autres composants du système Ce sont les composants nécessaires au bon fonctionnement du système et situés entre les générateurs et la charge finale.

Il comprend les convertisseurs, les connecteurs, le stabilisateurs le gestionnaire d’énergie, Bus cc et bus AC. Conclusion Ce chapitre a été consacré à la présentation de systèmes hybride multi-sources pour une station de surveillance côtière, le cas équipements militaire charge sensibles.

Nous avons précisé nos choix en termes de sources et de stockage pour répondre au mieux à la demande et disponibilité d énergie électrique au niveau de la charge sensible.

L’objectif de cette Mastère est la conception et l’optimisation d’un système hybride multi sources PV/ éolien/GE avec stockage.

Dans ce qui suit, nous présentons les objectifs intermédiaires visés : Estimer correctement le potentiel énergétique renouvelable sur notre site isole donné, modéliser et simuler un système hybride, proposer une méthodologie de dimensionnement optimal des systèmes hybrides.

De cette manière, nos travaux contribuent à l’étude de système hybride multi sources: éoliens, photovoltaïques et groupe électrogène avec batteries en se focalisant sur la conception et la modélisation.

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