Control and management strategies for a microgrid
Contrôle et gestion des stratégies pour un microréseau
Résumé
Today and in the future, the increase of fuel price, deregulation and environment
constraints give more opportunities for the usage of the renewable energy sources (RES) in
power systems. A microgrid concept is needed in order to integrate the renewable sources
in the electrical grid. It comprises low voltage (LV) system with distributed energy
resources (DERs) together with storage devices and flexible loads. The integration of RES
into a microgrid can cause challenges and impacts on microgrid operation. Thus, in this
thesis, an optimal sizing and security, reliability and economic efficiency operation
strategies of a microgrid including photovoltaic productions (PV), battery energy storage
systems (BESS) and/or diesels is proposed. Firstly, the iterative optimization technique is
used to find the optimal sizing of a microgrid. Secondly, the voltage and frequency control
strategies for an island microgrid by using droop control methods are studied. Furthermore,
we propose intelligent voltage and frequency control strategies by using fuzzy logic. By
this way, the frequency is expressed not only as the function of active power but also the
state of charge of BESS and the operation states of microgrid. And finally, a method to
optimize the energy management in operation of a microgrid is proposed in this thesis.
Dynamic programming is used to find the minimum the cost of fuel considering the
emissions by scheduling of distributed energy resources (DERs) in an island microgrid as
well as to minimize the cash flows and the exchanged power with the main grid in a gridconnected
mode. The simulation results obtained show the accuracy and efficiency of the
proposed solutions
Aujourd'hui et à l'avenir, l'augmentation des prix du carburant, la déréglementation
et les contraintes de l'environnement donnent plus de possibilités pour l'utilisation des
sources d'énergie renouvelables (SER) dans les réseaux électriques. Un concept de
microgrid est nécessaire afin d'intégrer les sources d'énergie renouvelables dans le réseau
électrique. Ce microgrid comprend un réseau de basse tension (BT) avec les ressources
d’énergie distribuées (DER) ainsi que les moyens de stockage et des charges flexibles.
L'intégration des énergies renouvelables dans un microgrid peut causer des enjeux et des
impacts sur le fonctionnement du microgrid. C’est pourquoi dans cette thèse, un
dimensionnement optimal et les stratégies de fonctionnement en sécurité, fiabilité et
efficacité d'un microgrid comportant des productions photovoltaïques (PV), des systèmes
de stockage d'énergie de la batterie (BESS) et / ou les diesels sont proposés. Tout d'abord,
la technique d'optimisation itérative est utilisée pour trouver le dimensionnement optimal
d'un microgrid. Deuxièmement, les stratégies de contrôle de tension et de fréquence pour
un microgrid en mode îloté en utilisant les statismes sont étudiées. De plus, nous proposons
les stratégies intelligentes de contrôle de tension et de la fréquence à l'aide de la logique
floue. De cette manière, la fréquence est exprimée non seulement en fonction de la
puissance active, mais aussi de l'état de charge de BESS et des régimes de fonctionnement
de microgrid. Et enfin, une méthode pour optimiser la gestion de l'énergie dans
l'exploitation d'un microgrid est proposée dans cette thèse. La programmation dynamique
est utilisée pour trouver le minimum du coût du carburant compte tenu des émissions par la
planification des ressources énergétiques distribuées (de DER) dans un microgrid en mode
îloté ainsi que pour minimiser le coût d’énergie et les puissances d’échange avec le réseau
en mode connecté. Les résultats de simulation obtenus montrent la précision et l'efficacité
des solutions proposées.