"Interactions directes et indirectes de la flexibilité énergétique à l'échelle du bâtiment et de la communauté : Du système aux système à interface humaine"
Soutenance
Composition du jury :
Résumé :
Dans le contexte de la transition énergétique et du besoin de décarbonisation par l'utilisation d'énergies renouvelables ("la transition énergétique"), l'industrie du bâtiment joue un rôle central en raison de son potentiel de production d'énergie renouvelable locale et de sa consommation d'énergie significative. Les bâtiments (et par extension le réseau énergétique) ont deux composantes clés qui sont au cœur de cette thèse, le sous-système énergétique ("la composante technique" et par essence la flexibilité directe) et les occupants humains ("la composante sociale", la flexibilité indirecte, qui est essentielle pour déterminer la performance énergétique de n'importe quel bâtiment). Dans la plupart des cas, l'accent est mis sur la flexibilité directe contrôlable. Cependant, il est nécessaire que les deux composantes travaillent ensemble pour produire des services de flexibilité à la fois pour le réseau et pour le bâtiment (dans le contexte de l'autoconsommation).
Cette thèse explore la synergie potentielle qui existe entre l'occupant humain et le sous-système énergétique d'un bâtiment dans le contexte de la flexibilité énergétique en utilisant la plateforme Predis-MHI (un laboratoire vivant au sein du bâtiment GreEN-ER) et ses utilisateurs comme dispositif expérimental. Cette configuration était constituée d'une station solaire photovoltaïque de 22 kWc, de la demande du bâtiment, de stations de recharge pour VE et d'une batterie de 50 kWh. Pour cette recherche, nous avons identifié la recharge des VE (en particulier le branchement et le débranchement) comme une ressource de flexibilité indirecte.
Notre étude suit une méthodologie en trois parties pour relever les défis associés aux bâtiments à interface humaine. Nous proposons tout d'abord une approche d'optimisation par programmation linéaire en nombres entiers pour évaluer le potentiel disponible de flexibilité indirecte et, par la suite, pour dimensionner la flexibilité directe. Le deuxième aspect concerne le contrôle des flexibilités directes, pour lequel nous avons proposé et mis en œuvre un contrôleur prédictif de modèle basé sur l'apprentissage automatique. Enfin, pour mieux comprendre l'interaction entre les flexibilités directes et indirectes, nous proposons une approche de co-simulation basée sur une optimisation de programmation linéaire en nombres entiers et une simulation de système multi-agents du comportement stochastique des utilisateurs de VE en ce qui concerne la recharge de leurs véhicules. Cette co-simulation est conçue pour permettre de tester différents scénarios (et règles, en particulier dans le contexte d'une communauté énergétique locale).
Nos résultats montrent que les flexibilités indirectes sont non seulement essentielles à la transition énergétique, mais qu'elles sont aussi quantifiables, avec un impact perceptible sur la performance globale du système de construction. Dans le cas de notre banc d'essai, le potentiel estimé de la flexibilité indirecte en termes d'autoconsommation est d'environ 8% (1 700 kWh) par an. Le contrôleur prédictif de modèle basé sur l'apprentissage automatique combiné au contrôleur réactif de la batterie de 50 kWh s'est également avéré prometteur malgré une baisse de performance attribuée en particulier à la faible qualité des prévisions de la demande des VE. Enfin, la co-simulation indique que si elle est mobilisée, la flexibilité indirecte peut être utilisée comme une ressource de flexibilité énergétique primaire, contrairement à la pratique actuelle où la flexibilité directe est la ressource préférée pour fournir une flexibilité énergétique.
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ID de réunion : 997 279 9338
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mise à jour le 22 septembre 2023
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
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