Supervision d’un ensemble hybride éolien/hydraulique connecté à un réseau puissant

Introduction

Les cinq superviseurs testés dans le chapitre 4 donnent un rendement de production hydraulique d’environ 50%, d’où la nécessité d’introduire un dispositif de stockage à court terme afin d’augmenter le taux de participation hydraulique. Le concept de système multi sources, avec une gestion intégrée et optimisée de l’énergie, auquel différents systèmes de stockage sont associés est envisagé pour faciliter l’intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques [Ang 09], [Gar 08]. Deux topologies sont possibles pour associer le stockage à la centrale hybride. • Architecture avec dispositif de stockage à court terme connecté sur le bus continu [Bre 08]. • Architecture avec dispositif de stockage à moyen et à court terme connecté sur le bus alternatif (Chapitre V et Chapitre VI). Dans ce chapitre, une version optimisée de la supervision des sources de productions éoliennes/hydrauliques associées à un système de stockage à court terme connecté sur le bus alternatif est présentée en détail. • Le superviseur n°1 est basé sur la commande de la puissance de référence de stockage. On suppose que la puissance hydraulique est fixée à 300 kW, le système de stockage compense l’écart entre la puissance éolienne filtrée et non filtrée. Le superviseur flou possède une entrée et une sortie. • Le superviseur n°2 est basé sur la commande de la puissance de référence de stockage. On suppose que la puissance hydraulique est fixée à 300 kW. L’unité de stockage à court terme compense la fluctuation de la puissance éolienne non filtrée. Le superviseur flou possède deux entrées et une sortie. • Le superviseur n°3 est basé sur la commande de la puissance de référence de stockage et de la micro centrale hydraulique. Le superviseur flou possède deux entrées et deux sorties. La puissance de référence hybride est déterminée à partir d’un bilan des puissances. 170 Paramètres •Unités •Vitesse nominale du vent •Puissance nominale de l’éolienne •Puissance nominale de l’hydraulique •Débit de l’eau •12 m/sec •600 kW •300 kW •1000 m3 /sec kJ sht W s dch sht s ch sht kW dch sht P kW ch sht P 3 150 10 max 5.0 5.0 300 max 300 max = × − = − = − −= − = − τ τ Système de stockage court terme • Le superviseur n°4 est basé sur la commande de la puissance de référence de stockage et de la micro centrale hydraulique. La puissance de référence hybride est déterminée à partir d’un superviseur flou. Cette stratégie présente deux superviseurs flous.

Structure global du système

Le schéma de la structure de la centrale hybride est présenté dans la figure 5.1. La centrale multi sources étudiée est constituée d’une éolienne de 600 kW non contrôlable, d’une micro centrale hydraulique à vitesse variable et d’un dispositif de stockage à court terme connecté sur le bus alternatif. Les vitesses du vent, qui ont été utilisées pour l’étude, ont été mesurées sur le site de Dunkerque. 172 Micro – centrale hydroélectrique Réseau puissant Jeu de barre MLI1 MLI2 Stockage à MLI court terme Éolienne Figure 5.1 Structure globale du système Dans ce chapitre, avant de détailler les stratégies de supervision, il me semble opportun de décrire et de présenter un modèle mathématique simplifié et générique du système de stockage, celuici a été choisi afin de faire abstraction de la technologie choisie. V.3. Modèle dynamique du système de stockage et sa stratégie de commande [Abo 05] La figure 5.2 présente le modèle du système de stockage, avec Pref −stor la puissance de référence du système de stockage, Wstor l’énergie stockée et Pstor la puissance du système de stockage. Le système de stockage n’a pas a priori de technologie définie. Il est caractérisé par : Pch max la puissance maximale de charge, Pdch max la puissance maximale de décharge Wmax : énergie maximale stockée, η le rendement du système (énergie déchargée/énergie stockée) [Cou, 07]. Le but de la stratégie de commande de ce système de stockage est de réguler les variations rapides de la puissance éolienne Pw , et de fournir au réseau une puissance lissée Phyb−ref . Pour lisser les fluctuations de la puissance éolienne, le système de stockage doit se recharger quand la puissance 173 Wstor ∫ Pstor −ref Pchmax Pdech max Pstor Comparateur 1+τS 1 1+τS 1 ηdch ηch + + ++ P > 0 P < 0 Pch Pdch m1 Commande Système de stockage fournie par l’éolienne Pw est supérieure à Phyb−ref et doit se décharger sur le réseau lorsque Pw est inférieure à Phyb−ref . Les limites étant d’une part la fourniture de l’énergie quand le système de stockage est vide, et d’autre part, l’absorption d’énergie quand le système de stockage est plein, les constantes de temps de charge et de décharge sont considérées identiques ( ch τ et dch τ ),