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Le 5 février 2020

Soutenance de thèse de Baptiste BÉJANNIN

Optimisation du pilotage d'un parc diffus de ballons d'eau chaude pour la fourniture d'offres de flexibilités au réseau électrique

Soutenance de thèse de Baptiste BÉJANNIN

Résumé de la thèse en français

En France, les chauffe-eau électriques à accumulation représentent un gisement important de flexibilité pour le réseau électrique. Cette thèse se situe dans le contexte du déploiement de solutions innovantes de télécommunication permettant d'envoyer rapidement et individuellement des ordres aux chauffe-eau électriques Joule ou thermodynamiques. Ce travail propose un modèle de chauffe-eau électrique suffisamment détaillé pour permettre une évaluation fine du confort mais assez simple pour maîtriser les ressources de calcul. Avec un temps de calcul unitaire faible et un paramétrage simple, il permet de représenter le parc français dans toute sa diversité à l'aide des bases de données de description du territoire français (données INSEE). En parallèle, un modèle de comportement des consommateurs a été élaboré pour permettre de simuler des puisages annuels d'eau chaude sur des pas de temps fins. Le modèle de comportement, ainsi que d'équipements, sont représentatifs du parc réel dans leur valeurs moyennes, mais aussi par leur diversité. Ce parc est ainsi adapté à l'optimisation de milliers de chauffe-eau électriques pour atteindre des objectifs de flexibilité. Dans un second temps, un processus d'optimisation reposant sur l'utilisation d'un algorithme métaheuristique par « essaim particulaire » est développé afin d'élaborer des stratégies d'optimisation du pilotage des chauffe-eau et proposer des flexibilités au réseau tout en prenant en compte l'inconfort des utilisateurs. Les configurations réalistes de pilotage promises par les innovations en matière de télécommunication sont testées au regard de la flexibilité qu'elles pourraient apporter aux opérateurs de réseau. Enfin, la robustesse des ordres de commande obtenus est évaluée avec différents scénarios de soutirage. L'ensemble des modèles et des algorithmes sont intégrés dans Smart-E, l'outil de simulation énergétique des territoires du CES.

Résumé de la thèse en anglais

In France, electric water heaters represent an important source of flexibility for the grid. This thesis stands within the scope of the deployment of innovative telecommunication solutions which aim to quickly and individually address orders to Joule or thermodynamic electric water heaters. Therefore, the approach consists in proposing a model of an electric water heater sufficiently detailed to allow an evaluation of comfort while saving the calculation resources. The model has a low unit calculation time and can be configured easily to represent the French stock in all its diversity using the French territory description databases (INSEE data). In parallel, a consumer behavior model has been developed to simulate annual hot water draws over short time steps. The behavior model, as well as the equipment, is representative of the actual stock in average, but also in their diversity. This stock is adapted to the optimization of thousands of electric water heaters to achieve flexibility objectives. In a second step, an optimization process based on the use of a metaheuristic algorithm by "particulate swarm" is implemented in order to develop strategies for optimizing the control of water heaters and to propose flexibilities to the grid while taking into account the discomfort of users. The realistic control configurations promised by the telecommunication innovations are tested for the flexibility they could provide to grid operators. Finally, the robustness of the obtained control orders with different drop-off scenarios is evaluated. All models and algorithms are integrated into Smart-E, the energy simulation tool for territories at CES.

Titre anglais : Optimization of flying a diffuse park water heaters for providing flexibility offers to the electricity grid
Date de soutenance : mercredi 5 février 2020 à 14h00
Adresse de soutenance : 60 boulevard Saint-Michel, 75006, Paris - L118
Directeurs de thèse : Dominique MARCHIO, Bruno DUPLESSIS

> plus d'informations sur le site dédié Soutenance de thèse de Baptiste BÉJANNIN - MINES ParisTech

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