Thèse - Olivier Bossi
Contribution au dimensionnement et à la gestion par optimisation de systèmes de stockage d'énergie pour les réseaux électriques ferroviaires
Résumé:
L’intégration de systèmes de production décentralisés et de stockage d'énergie dans les réseaux d’électrification ferroviaires est envisagée comme une solution pour améliorer les performances électriques et énergétiques des réseaux électriques ferroviaire qui font face à une forte augmentation de trafic. Cette solution doit permettre de réduire les coûts d'investissement et d'exploitation des réseaux ferroviaires (moins de consommation, des renforcements d'infrastructures limités) par rapport aux solutions conventionnelles.
Ces travaux de thèse visent à définir une méthodologie de conception optimale et de gestion énergétique des systèmes de production et de stockage de l'énergie dans un environnement ferroviaire. La méthodologie proposée devra constituer pour les ingénieurs une aide à la conception et au dimensionnement des futurs réseaux ferroviaires.
Une méthodologie basée sur des modèles d’optimisation non linéaire a été développée. Elle propose une approche originale du traitement des charges mobiles et des dispositifs non linéaires du réseau (sous-stations, moyens de stockage, rhéostat de freinage) pour l'optimisation. Elle permet de déterminer le dimensionnement et la loi de pilotage optimaux d’un système de stockage intégré à un réseau d’électrification ferroviaire.
La méthodologie a été appliquée à une section de réseau urbain électrifiée en 1500V continu. Un système de stockage d’énergie est alors utilisé pour résoudre un problème de qualité d’alimentation et réduire la consommation énergétique. Les résultats obtenus montrent les gains apportés par le stockage et fournissent un guide pour le choix du mode de stockage (batterie, supercondensateur, volant d'inertie) le plus pertinent pour l'application considérée.
Des perspectives sont finalement ouvertes pour l’extension de notre méthodologie aux systèmes de production décentralisés, aux réseaux électrifiés en courant alternatifs et aux autres types de solutions technologiques (FACTS, HVB…).
L’intégration de systèmes de production décentralisés et de stockage d'énergie dans les réseaux d’électrification ferroviaires est envisagée comme une solution pour améliorer les performances électriques et énergétiques des réseaux électriques ferroviaire qui font face à une forte augmentation de trafic. Cette solution doit permettre de réduire les coûts d'investissement et d'exploitation des réseaux ferroviaires (moins de consommation, des renforcements d'infrastructures limités) par rapport aux solutions conventionnelles.
Ces travaux de thèse visent à définir une méthodologie de conception optimale et de gestion énergétique des systèmes de production et de stockage de l'énergie dans un environnement ferroviaire. La méthodologie proposée devra constituer pour les ingénieurs une aide à la conception et au dimensionnement des futurs réseaux ferroviaires.
Une méthodologie basée sur des modèles d’optimisation non linéaire a été développée. Elle propose une approche originale du traitement des charges mobiles et des dispositifs non linéaires du réseau (sous-stations, moyens de stockage, rhéostat de freinage) pour l'optimisation. Elle permet de déterminer le dimensionnement et la loi de pilotage optimaux d’un système de stockage intégré à un réseau d’électrification ferroviaire.
La méthodologie a été appliquée à une section de réseau urbain électrifiée en 1500V continu. Un système de stockage d’énergie est alors utilisé pour résoudre un problème de qualité d’alimentation et réduire la consommation énergétique. Les résultats obtenus montrent les gains apportés par le stockage et fournissent un guide pour le choix du mode de stockage (batterie, supercondensateur, volant d'inertie) le plus pertinent pour l'application considérée.
Des perspectives sont finalement ouvertes pour l’extension de notre méthodologie aux systèmes de production décentralisés, aux réseaux électrifiés en courant alternatifs et aux autres types de solutions technologiques (FACTS, HVB…).
Le jury sera composé de:
- M. Benoît ROBYNS, Professeur à HEI Lille, Examinateur
- M. Philippe LADOUX, Professeur à l'INP Toulouse, LAPLACE, Rapporteur
- M. Mario PAOLONE, Professeur à l'EPFL, DESL, Rapporteur
- M. Nicolas RETIERE, Professeur à l'Université Joseph Fourier, G2ELab, Directeur de thèse
- M. Laurent GERBAUD, Professeur à Grenoble INP, G2ELab, Co-encadrant de thèse
- M. Julien POUGET, Chef de Projet, SNCF Innovation & Recherche, Co-encadrant de thèse
- M. Hervé CARON, Ingénieur Recherche à SNCF Réseau, Ingénierie & Projets, Département Traction Electrique, Invité
Infos date
10h
Infos lieu
La soutenance aura lieu dans le bâtiment GreEn-ER (21 avenue des Martyrs - CS 90624 - 38031 GRENOBLE CEDEX 1) dans l'amphithéâtre Bergès G-0B007 situé au rez-de-chaussée.