Supervision d’une cellule multisources Modularité et changement de structure

Au cours de ce chapitre, un système hybride constitué d’une éolienne, des panneaux photovoltaïques, d’une microturbine à gaz ainsi que d’un système de stockage est étudié. L’objectif est de montrer la modularité du superviseur à base de commande prédictive proposé. En effet, l’éolienne peut être utilisée comme une source contrôlée (sous-exploitée) ou totalement exploitée avec le contrôleur MPPT (en introduisant le modèle de l’éolienne dans le modèle du système hybride). Le critère est formulé sous une forme homogène ( en €), ce qui nous permettra de régler la commande prédictive. Ensuite, on introduira un horizon de prédiction dynamique en utilisant une technique de détection dans le but de réagir à une perturbation (passage d’un nuage, fluctuations du vent …etc.) et nous montrons l’intérêt de faire varier l’horizon de prédiction en fonction de la pertinence des prédictions et le comparons à une stratégie à horizon de prédiction statique. L’ajout d’une éolienne au système hybride nécessite un redimensionnement de la cellule. Le Logiciel Homer (présenté dans chapitre II) est utilisé afin de dimensionner la nouvelle cellule et ainsi de faire le lien entre architecture, dimensionnement. L’idée est de montrer l’aspect modulaire de la stratégie de supervision, l’éolienne pouvant être utilisée comme une source contrôlée ou comme une source pure d’énergie fluctuante en zone de maximisation de la puissance. L’ajout d’un élément nécessite une caractérisation de ce dernier afin de montrer les caractéristiques intrinsèques de l’élément nouveau et comprendre les contraintes liées à son fonctionnement. Le modèle de l’éolienne est déjà explicité au cours du chapitre II dédié à la modélisation. Nous allons maintenant expliquer l’intérêt de la supervision par commande prédictive, en explicitant sa modularité.

L’architecture du superviseur à base de commande prédictive est représentée dans la Figure 4-2. La puissance des panneaux photovoltaïques est la puissance mesurée à la sortie de l’onduleur côté réseau de distribution. Le modèle des panneaux solaires n’est pas pris en compte lors de la synthèse du superviseur. Uniquement les modèles de la microturbine, de la batterie et l’éolienne sont intégrés dans le superviseur prédictif. Prendre en compte le modèle du générateur éolien lors de la synthèse de la structure de supervision nous permettra de prendre en compte sa dynamique intrinsèque, c’est-à-dire, en fonction de la future trajectoire (prévision des paramètres exogènes), le superviseur, comprenant le modèle interne du système hybride dont l’éolienne, envoi les références aux éléments contrôlables afin d’obtenir le comportement désiré de la cellule multisources.

En plus de la prise en compte du modèle de la turbine éolienne, le critère d’optimisation a été modifié afin de prendre en compte l’introduction du nouvel élément dans l’architecture de la cellule multisources. Il s’agit, en plus de la ressource photovoltaïque, d’intégrer la puissance produite par le générateur éolien ainsi que les prédictions de la vitesse du vent. La fonction objectif à minimiser est donnée par : Comme nous l’avons expliqué dans le chapitre III, une éolienne possède généralement deux zones de fonctionnement : une zone pour optimiser l’extraction de la puissance (MPPT) et une zone de limitation de puissance (variation de l’angle de calage). On s’intéresse uniquement à la zone où l’on optimise la puissance extraite du vent. La stratégie de contrôle en zone MPPT est représentée par la Figure 4–3. Le superviseur proposé prend en compte le modèle du système hybride composé de l’éolienne, de la batterie et de la microturbine à gaz ainsi que des prévisions court terme de la puissance photovoltaïque et de la vitesse du vent. Le module de prédiction de la vitesse du vent est similaire au module de prédiction de la puissance photovoltaïque développé au cours du chapitre III. Il est représenté par la Figure 4-4.