Energy modeling and economic optimization of a hybrid wind/photovoltaic system coupled with the grid and associated an accumulator
Modélisation énergétique et optimisation économique d'un système de production éolien et photovoltaïque couplé au réseau et associé à un accumulateur
Résumé
This thesis deals of the production of photovoltaic and wind electricity connected to the grid and having a storage. The principal interests of such a system are the clean production on the place of consumption, the mutualisation of the resources, and the security of supply. In a first part, models are developed and compared successfully with reality thanks to an experimental device instrumented completion. We obtain then a model that proves both accurate enough to distinguish energy transfers and fast enough to enable optimizing the sizing and handling of the system's energy transfers. Having energy, economic models and tools of dimensioning and management, we carried out a study of optimization based on simple cases of systems multi-production. To tackle this difficult problem, we then placed ourselves within the framework of a producer-consumer whose conditions weather with the site of production as its own consumption are supposed to be known, therefore deterministic. The problems were then the search for strategies of management of flows of energy and the fundamental characteristics of the elements of the installation optimal allowing the minimization of the energy cost.
Cette thèse a pour cadre la production d'électricité photovoltaïque et éolienne couplée au réseau et disposant d'un stockage à petite échelle (habitat individuel ou collectivité locale). Les principaux intérêts d'un tel système sont la production propre sur le lieu de consommation, la mutualisation des ressources, et la sécurité d'approvisionnement. Dans une première partie, des modèles énergétiques sont mis au point et comparés avec succès à la réalité grâce à un dispositif expérimental complètement instrumenté. Nous obtenons alors une modélisation à la fois suffisamment précise pour rendre compte des transferts énergétiques et suffisamment rapide pour permettre une optimisation du dimensionnement et de la gestion d'énergie. Nous établissons ensuite des modèles économiques complets des éléments de la chaîne afin de traduire en coût l'efficacité énergétique des composants et la performance de la gestion énergétique. Disposant de modèles énergétiques, économiques et d'outils de dimensionnement et de gestion, nous avons effectué une étude d'optimisation fondée sur des cas simples de systèmes multi-production. Pour aborder ce difficile problème, nous nous sommes alors placés dans le cadre d'un producteur-consommateur dont les conditions météo au site de production ainsi que sa propre consommation sont supposées connues, donc déterministes. La problématique était alors la recherche de stratégies de gestion des flux d'énergie et des caractéristiques fondamentales des éléments de l'installation (puissances crêtes photovoltaïque, éolienne, capacité de stockage, ...) optimales permettant la minimisation du coût énergétique.