| Titre de série : |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
| Titre : |
Expérimentation et optimisation des centrales hybrides PV/groupes électrogènes pour une production décentralisée durable d’électricité : cas de la centrale Flexy-energy de Bilgo au Burkina Faso |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Amidou Singho BOLY |
| Année de publication : |
2022 |
| Importance : |
130 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
L’optimisation des systèmes énergétiques est une quête permanente en vue de l’obtention du coût de l’électricité le plus bas possible. Dans cette quête, les stratégies de gestion d’énergie jouent un rôle très important du fait qu’elles impactent directement les coûts d’opération et de maintenance des centrales électriques.
Ces travaux ont été initiés dans le cadre du développement d’un concept de centrale hybride photovoltaïque/ groupes électrogènes dénommée Flexy-energy. La thématique principale abor-dée est l’expérimentation, le suivi et l’optimisation de la centrale Flexy-energy de Bilgo au Burkina Faso.
La première étape des travaux a permis d’aborder les généralités sur les systèmes hybrides et mettre en évidence l’importance des stratégies de gestion d’énergie.
Dans la seconde étape, des expérimentations ont été conduites sur la centrale Flexy-energy de Bilgo. Il en résulte essentiellement quatre constats. En premier lieu, il a été mis en évidence que lorsque le facteur de puissance des charges électrique est compris entre [0,8-1], la consomma-tion en carburant des groupes électrogènes n’est pas impactée par le besoin en énergie réactive. De plus, la répartition des charges active et réactive dans un fonctionnement en parallèle de groupes électrogènes est proportionnelle aux puissances nominales des générateurs. Cependant, des phénomènes de pertes d’excitation peuvent subvenir lorsque les groupes électrogènes fonc-tionnent avec des facteurs de puissance très proche de 1. Les séries de tests ont aussi révélé que pour des systèmes hybrides (PV/ groupes électrogènes), des situations de fortes pénétrations solaires (avoisinant 100 %) peuvent être enregistrées avec des paramètres qualité du courant électrique dans les plages admises par les normes.
Dans la troisième partie des travaux, l’optimisation du fonctionnement des centrales Flexy-energy a été abordée en développant un outil de simulation des centrales Flexy-energy. Cet outil a par la suite servi à mettre en oeuvre un paramètre d’optimisation dénommé plage opérative de fonctionnement (OpR). Les performances du concept Flexy-energy ont ainsi été comparées à celle des stratégies Load Following et Cycle Charging. Les résultats obtenus présentent un coût de l’électricité de 0,495 $/kWh pour la stratégie Flexy-energy contre 0,540 $/kWh et 0,539 $/kWh respectivement pour les stratégies Load Following et Cycle Charging.
Dans la quatrième étape des travaux, une comparaison entre les résultats théoriques et expéri-mentaux a été réalisée. La conclusion qui en découle est que l’outil de simulation présente dans les meilleures conditions des écarts relatifs (entre valeurs expérimentales et simulées) de 5 % pour les groupes électrogènes et 12 % pour les générateurs PV.
Abstract : The optimisation of hybrid energy systems is an ongoing quest to obtain the lowest possible cost of electricity. Energy management strategies play a critical role in this quest as they directly impact power plants’ operation and maintenance costs.
This work was initiated as part of developing a hybrid photovoltaic/Diesel power plant concept called Flexy-energy. The main theme addressed is the experimentation, monitoring and optimi-sation of the Flexy-energy power plant of BILGO.
The first step allowed to address the generalities of hybrid energy systems and also to show the importance of energy management strategies.
Experiments were carried out in the second part of the work. From this second step, four sig-nificant results were noticed. First, when the power factor of the electrical loads ranges between [0.8-1], the fuel consumption of the diesel generators was not impacted by the need for reactive energy. Moreover, the distribution of the active and reactive loads in a parallel mode is propor-tional to the rated powers of the diesel generators in operation. However, loss of excitation phenomena can occur when the diesel generators operate at power factors very close to 1. Fi-nally, the series of tests also showed that for hybrid PV/Diesel systems, high renewable energy penetration (nearing around 100%) could occur with electrical quality parameters within the ranges allowed by the standards.
In the third part of the work, we addressed the optimisation of Flexy-energy power plants by developing a simulation tool. We then used this tool to implement an optimisation parameter called operating range of load ratios (OpR). The performance of the Flexy-energy concept was thus compared to the two strategies Load Following and Cycle Charging. The results obtained show an electricity cost of $0.495/kWh for Flexy-energy, while the electricity cost for Load Following and Cycle Charging was $0.540/kWh and $0.539/kWh.
In the fourth stage of the work, a comparison between this study’s theoretical and experimental results was carried out. The conclusion is that the simulation tool presents, under best condi-tions, a relative standard deviation (between observed and simulated values) of 5% for diesel generators and 12% for PV generators under the best conditions. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Expérimentation et optimisation des centrales hybrides PV/groupes électrogènes pour une production décentralisée durable d’électricité : cas de la centrale Flexy-energy de Bilgo au Burkina Faso [texte imprimé] / Amidou Singho BOLY . - 2022 . - 130 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
L’optimisation des systèmes énergétiques est une quête permanente en vue de l’obtention du coût de l’électricité le plus bas possible. Dans cette quête, les stratégies de gestion d’énergie jouent un rôle très important du fait qu’elles impactent directement les coûts d’opération et de maintenance des centrales électriques.
Ces travaux ont été initiés dans le cadre du développement d’un concept de centrale hybride photovoltaïque/ groupes électrogènes dénommée Flexy-energy. La thématique principale abor-dée est l’expérimentation, le suivi et l’optimisation de la centrale Flexy-energy de Bilgo au Burkina Faso.
La première étape des travaux a permis d’aborder les généralités sur les systèmes hybrides et mettre en évidence l’importance des stratégies de gestion d’énergie.
Dans la seconde étape, des expérimentations ont été conduites sur la centrale Flexy-energy de Bilgo. Il en résulte essentiellement quatre constats. En premier lieu, il a été mis en évidence que lorsque le facteur de puissance des charges électrique est compris entre [0,8-1], la consomma-tion en carburant des groupes électrogènes n’est pas impactée par le besoin en énergie réactive. De plus, la répartition des charges active et réactive dans un fonctionnement en parallèle de groupes électrogènes est proportionnelle aux puissances nominales des générateurs. Cependant, des phénomènes de pertes d’excitation peuvent subvenir lorsque les groupes électrogènes fonc-tionnent avec des facteurs de puissance très proche de 1. Les séries de tests ont aussi révélé que pour des systèmes hybrides (PV/ groupes électrogènes), des situations de fortes pénétrations solaires (avoisinant 100 %) peuvent être enregistrées avec des paramètres qualité du courant électrique dans les plages admises par les normes.
Dans la troisième partie des travaux, l’optimisation du fonctionnement des centrales Flexy-energy a été abordée en développant un outil de simulation des centrales Flexy-energy. Cet outil a par la suite servi à mettre en oeuvre un paramètre d’optimisation dénommé plage opérative de fonctionnement (OpR). Les performances du concept Flexy-energy ont ainsi été comparées à celle des stratégies Load Following et Cycle Charging. Les résultats obtenus présentent un coût de l’électricité de 0,495 $/kWh pour la stratégie Flexy-energy contre 0,540 $/kWh et 0,539 $/kWh respectivement pour les stratégies Load Following et Cycle Charging.
Dans la quatrième étape des travaux, une comparaison entre les résultats théoriques et expéri-mentaux a été réalisée. La conclusion qui en découle est que l’outil de simulation présente dans les meilleures conditions des écarts relatifs (entre valeurs expérimentales et simulées) de 5 % pour les groupes électrogènes et 12 % pour les générateurs PV.
Abstract : The optimisation of hybrid energy systems is an ongoing quest to obtain the lowest possible cost of electricity. Energy management strategies play a critical role in this quest as they directly impact power plants’ operation and maintenance costs.
This work was initiated as part of developing a hybrid photovoltaic/Diesel power plant concept called Flexy-energy. The main theme addressed is the experimentation, monitoring and optimi-sation of the Flexy-energy power plant of BILGO.
The first step allowed to address the generalities of hybrid energy systems and also to show the importance of energy management strategies.
Experiments were carried out in the second part of the work. From this second step, four sig-nificant results were noticed. First, when the power factor of the electrical loads ranges between [0.8-1], the fuel consumption of the diesel generators was not impacted by the need for reactive energy. Moreover, the distribution of the active and reactive loads in a parallel mode is propor-tional to the rated powers of the diesel generators in operation. However, loss of excitation phenomena can occur when the diesel generators operate at power factors very close to 1. Fi-nally, the series of tests also showed that for hybrid PV/Diesel systems, high renewable energy penetration (nearing around 100%) could occur with electrical quality parameters within the ranges allowed by the standards.
In the third part of the work, we addressed the optimisation of Flexy-energy power plants by developing a simulation tool. We then used this tool to implement an optimisation parameter called operating range of load ratios (OpR). The performance of the Flexy-energy concept was thus compared to the two strategies Load Following and Cycle Charging. The results obtained show an electricity cost of $0.495/kWh for Flexy-energy, while the electricity cost for Load Following and Cycle Charging was $0.540/kWh and $0.539/kWh.
In the fourth stage of the work, a comparison between this study’s theoretical and experimental results was carried out. The conclusion is that the simulation tool presents, under best condi-tions, a relative standard deviation (between observed and simulated values) of 5% for diesel generators and 12% for PV generators under the best conditions. |
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