Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Digital twin-based AC microgrid: controller design and analysis applied to MIRIS[BR]- Stage d'insertion professionnelle : John Cockerill

Abstract

Pour faire face à l’urgence climatique et à la crise énergétique, les énergies renouvelables prennent sont devenues un élément essentiel du mix énergétique mondial. Ces sources d’énergies distribuées et intermittentes imposent d'importantes contraintes aux gestionnaires de réseaux électriques, tant en termes d’infrastructure que de flexibilité. Face à ces défis, une solution alliant des systèmes de stockage aux énergies renouvelables a récemment reçu un intérêt grandissant, les micro-réseaux.

Les micro-réseaux sont des réseaux électriques intelligents de petite taille qui peuvent fonctionner soit en étant connectés au réseau principal (mode on-grid), soit de manière autonome en mode îloté (mode off-grid). Dans les pays développés, les micro-réseaux augmentent la flexibilité du réseau électrique, favorisant ainsi l'intégration des énergies renouvelables. Ils fonctionnent principalement en mode on-grid. Dans les pays en développement, les micro-réseaux sont considérés comme une solution idéale pour l'électrification des zones les plus éloignées. Utilisés exclusivement en mode isolés, les microréseaux permettent alors d'alimenter de manière efficace et durables les zones les plus reculées.

Cependant, l'exploitation stable des micro-réseaux en mode îloté et durant les transitions reste un défi majeur. La petite taille de ces installations et l'importante pénétration d’énergies renouvelables intermittentes et « imprévisibles » met en péril la stabilité du micro-réseau. Par conséquent, comme les réseaux conventionnels, les microréseaux doivent être contrôlés efficacement pour garantir un approvisionnement continu et stable. Ainsi, ce travail vise à présenter et analyser différentes stratégies permettant de remplir ces fonctions. Parmi celles-ci, une d’entre elles retiendra particulièrement notre attention, le « droop control » (contrôle par statisme).

À l'aide du logiciel de simulation Typhoon HIL, ce mémoire se concentre sur le développement de stratégies de contrôle visant à réguler la tension et la fréquence au sein du micro-réseau, tout en assurant des transitions fluides entre les différents modes de fonctionnement. Le mémoire est divisé selon 3 grands axes. D’abord, une revue bibliographique présente les micro-réseaux, leurs avantages et inconvénients ainsi que leurs différents modes de fonctionnement. Cette revue de littérature décrit également les différents niveaux du contrôle hiérarchique. La seconde partie est dédiée à l’implémentation de méthodes de contrôle lorsque le micro-réseau fonctionne de manière autonome. Ces stratégies se sont montrées efficaces pour maintenir l’amplitude et la fréquence de la tension dans les plages autorisées tout en garantissant en répartition équitable de la charge. Enfin, la dernière partie décrit des stratégies permettant de reconnecter le micro-réseaux au réseaux principal. Différentes simultations ont permis de montrer l’avantage des méthodes actives en limitant l’impact des transitoires et en accélérant la transition. Cette dernière partie présente aussi deux manières d’isoler le micro-réseau et une procédure permettant un redémarrage après un black-out.