Titre de série : | Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement | Titre : | Gestion d’énergie dans les systèmes hybrides PV/DIESEL pour zones isolées et rurales : optimisation et expérimentation | Type de document : | texte imprimé | Auteurs : | Gabin Adantchédé KOUCOÏ | Année de publication : | 2017 | Importance : | 200p. | Langues : | Français (fre) | Mots-clés : | Électrification rurale, Système hybride PV Diesel, Gestion d’énergie, Coût du kWh, Optimisation, Expérimentation.
Rural Electrification, Hybrid PV Diesel, Energy management, Cost of energy,Optimization, Experimental analysis | Résumé : | Pour une alimentation électrique fiable et rentable des zones rurales et isolées en Afrique subsaharienne en général et celles de pays de la zone CEDEAO en particulier, les systèmes hybrides photovoltaïques (PV)/Diesel constituent une alternative de plus en plus intéressante aux solutions classiques (Groupes électrogènes et PV purs). Pour ces localités, le coût d’une extension du réseau électrique reste prohibitif. Aujourd’hui, elles sont pour la plupart alimentées soit par des générateurs Diesel ou par des systèmes solaires PV autonomes en fonctionnement individuel et dont les coûts de production restent encore élevés. Au-delà d’un dimensionnement optimal, la fiabilité de l’hybridation de ces sources d’énergie n’est garantie qu’à condition de pouvoir gérer de façon optimale leur flux d’énergie surtout en conditions réelles de fonctionnement.
L’objectif de cette thèse est donc de développer des approches de gestion qui permettent d’optimiser la gestion d’énergie dans ces systèmes hybrides PV/Diesel mais également de valider l’opérationnalité de leur mise en œuvre expérimentale. Deux approches de gestion ont été proposées dans le cadre de cette thèse : une approche basée sur des règles prédéfinies et l’autre basée sur l’optimisation par programmation dynamique. Ces deux approches ont été par la suite appliquées pour les différentes configurations de systèmes hybrides PV/Diesel avec et sans batterie de stockage. D’une part, les résultats de simulation issus des analyses comparatives de ces deux approches de gestion appliquées à la localité de Bilgo, située en zone rurale au Burkina Faso ont montré que l’optimisation par programmation dynamique avec comme fonction objectif la minimisation du coût d’opération journalier propose les meilleurs résultats comparée à l’approche basée sur des règles prédéfinies. En effet, une réduction de la quantité de carburant consommée, du coût d’opération journalier, du coût actualisé de l’énergie produite sur la durée de vie du système (LCOE), de la quantité de CO2 émise ainsi qu’une maximisation de l’autoconsommation solaire ont été notées avec l’approche de gestion optimisée. D’autre part, les expérimentations effectuées pour différents scénarii de pénétration PV, grâce à un mini réseau hybride isolé mis en place ont permis de montrer que l’approche de gestion optimisée qui inclut une gestion prédictive et corrective permet d’assurer en temps réel une meilleure répartition des flux de puissances et de garantir une stabilité électrique au système hybride.
Abstract : For a reliable and cost-effective electricity supply to rural and remote areas in sub-Saharan Africa in general and especially in ECOWAS region, hybrid photovoltaic (PV)/ Diesel energy systems are an increasingly attractive solution to conventional system (Diesel generator and PV/Battery in standalone). For these areas, the cost of the electricity grid extension remains prohibitive. Nowadays, most of the remote areas are supplied either by diesel generators or by autonomous and standalone solar PV systems whose production costs are still high. Beyond an optimal sizing, the reliability of the hybridization of these energy resources is guaranteed only if they can be optimally managed, especially in real operating conditions. The aim of this thesis is therefore to develop energy management approaches that optimize the power flow dispatch in the hybrid PV/Diesel systems but also to validate the operational capability of their experimental implementation. Two management approaches have been proposed in this thesis: On is rules based strategy and another is developed with dynamic programming method. These approaches were subsequently applied to different configurations of hybrid PV/Diesel systems. The simulation results obtained from the comparative analysis of these two management approaches applied to Bilgo, a rural village located in Burkina Faso, showed that the optimization by dynamic programming considering the minimization of the daily operation cost as objective function offers the best results as compared to the approach with rules based strategy and also to standalone diesel generator. A reduction of the amount of fuel consumed, the daily operating cost, the levelized cost of energy generated over the system’s lifetime (LCOE), the amount of CO2 emitted and a maximizing of solar energy integration were noticed with the optimized management approach. The experiments carried out with various levels of PV penetration, using an experimental hybrid platform, have showed the operational efficiency of the optimized approach. This approach that includes a predictive and corrective control could ensure in real time a good dispatch of power flows and ensure a stability of the hybrid system. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Gestion d’énergie dans les systèmes hybrides PV/DIESEL pour zones isolées et rurales : optimisation et expérimentation [texte imprimé] / Gabin Adantchédé KOUCOÏ . - 2017 . - 200p. Langues : Français ( fre) Mots-clés : | Électrification rurale, Système hybride PV Diesel, Gestion d’énergie, Coût du kWh, Optimisation, Expérimentation.
Rural Electrification, Hybrid PV Diesel, Energy management, Cost of energy,Optimization, Experimental analysis | Résumé : | Pour une alimentation électrique fiable et rentable des zones rurales et isolées en Afrique subsaharienne en général et celles de pays de la zone CEDEAO en particulier, les systèmes hybrides photovoltaïques (PV)/Diesel constituent une alternative de plus en plus intéressante aux solutions classiques (Groupes électrogènes et PV purs). Pour ces localités, le coût d’une extension du réseau électrique reste prohibitif. Aujourd’hui, elles sont pour la plupart alimentées soit par des générateurs Diesel ou par des systèmes solaires PV autonomes en fonctionnement individuel et dont les coûts de production restent encore élevés. Au-delà d’un dimensionnement optimal, la fiabilité de l’hybridation de ces sources d’énergie n’est garantie qu’à condition de pouvoir gérer de façon optimale leur flux d’énergie surtout en conditions réelles de fonctionnement.
L’objectif de cette thèse est donc de développer des approches de gestion qui permettent d’optimiser la gestion d’énergie dans ces systèmes hybrides PV/Diesel mais également de valider l’opérationnalité de leur mise en œuvre expérimentale. Deux approches de gestion ont été proposées dans le cadre de cette thèse : une approche basée sur des règles prédéfinies et l’autre basée sur l’optimisation par programmation dynamique. Ces deux approches ont été par la suite appliquées pour les différentes configurations de systèmes hybrides PV/Diesel avec et sans batterie de stockage. D’une part, les résultats de simulation issus des analyses comparatives de ces deux approches de gestion appliquées à la localité de Bilgo, située en zone rurale au Burkina Faso ont montré que l’optimisation par programmation dynamique avec comme fonction objectif la minimisation du coût d’opération journalier propose les meilleurs résultats comparée à l’approche basée sur des règles prédéfinies. En effet, une réduction de la quantité de carburant consommée, du coût d’opération journalier, du coût actualisé de l’énergie produite sur la durée de vie du système (LCOE), de la quantité de CO2 émise ainsi qu’une maximisation de l’autoconsommation solaire ont été notées avec l’approche de gestion optimisée. D’autre part, les expérimentations effectuées pour différents scénarii de pénétration PV, grâce à un mini réseau hybride isolé mis en place ont permis de montrer que l’approche de gestion optimisée qui inclut une gestion prédictive et corrective permet d’assurer en temps réel une meilleure répartition des flux de puissances et de garantir une stabilité électrique au système hybride.
Abstract : For a reliable and cost-effective electricity supply to rural and remote areas in sub-Saharan Africa in general and especially in ECOWAS region, hybrid photovoltaic (PV)/ Diesel energy systems are an increasingly attractive solution to conventional system (Diesel generator and PV/Battery in standalone). For these areas, the cost of the electricity grid extension remains prohibitive. Nowadays, most of the remote areas are supplied either by diesel generators or by autonomous and standalone solar PV systems whose production costs are still high. Beyond an optimal sizing, the reliability of the hybridization of these energy resources is guaranteed only if they can be optimally managed, especially in real operating conditions. The aim of this thesis is therefore to develop energy management approaches that optimize the power flow dispatch in the hybrid PV/Diesel systems but also to validate the operational capability of their experimental implementation. Two management approaches have been proposed in this thesis: On is rules based strategy and another is developed with dynamic programming method. These approaches were subsequently applied to different configurations of hybrid PV/Diesel systems. The simulation results obtained from the comparative analysis of these two management approaches applied to Bilgo, a rural village located in Burkina Faso, showed that the optimization by dynamic programming considering the minimization of the daily operation cost as objective function offers the best results as compared to the approach with rules based strategy and also to standalone diesel generator. A reduction of the amount of fuel consumed, the daily operating cost, the levelized cost of energy generated over the system’s lifetime (LCOE), the amount of CO2 emitted and a maximizing of solar energy integration were noticed with the optimized management approach. The experiments carried out with various levels of PV penetration, using an experimental hybrid platform, have showed the operational efficiency of the optimized approach. This approach that includes a predictive and corrective control could ensure in real time a good dispatch of power flows and ensure a stability of the hybrid system. |
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