Stockage d’énergie électrique pour les bâtiments au sein de réseaux intelligents

Auteur(s) :

Robyns, Benoît (1963-....) Découvrir l'auteur

Éditeur(s)
- Iste éditions
Date
- cop. 2019
Notes
- Les développements actuels dans le domaine des énergies renouvelables, ainsi que la tendance à l'autoproduction et à l'autoconsommation d'énergie, ont suscité un intérêt accru pour les moyens de stockage de l'énergie électrique, devenus un élément clé du développement durable. En mettant particulièrement l'accent sur leur gestion et leur valorisation, cet ouvrage analyse le potentiel offert par le stockage de l'électricité dans le cadre des bâtiments, îlots de bâtiments et quartiers intégrés dans un large réseau électrique intelligent (ou smart grid) ou formant un microréseau électrique intelligent (ou micro grid). Il montre les nombreux services que le stockage peut apporter et examine les facteurs socio-économiques importants liés à l'émergence de bâtiments intelligents et de réseaux intelligents. Enfin, il présente les outils méthodologiques nécessaires à la mise en place d'un système de gestion de l'énergie de ces technologies de stockage, illustrés par des exemples concrets et pédagogiques
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (408 p.) ; 24 cm
Sujet(s)
ISBN
- 978-1784056322
Indice
- 621.31 Énergie électrique (production, transport, distribution)
Quatrième de couverture
- Les développements actuels dans le domaine des énergies renouvelables, ainsi que la tendance à l'autoproduction et à l'autoconsommation d'énergie, ont suscité un intérêt accru pour les moyens de stockage de l'énergie électrique, devenus un élément clé du développement durable.
  En mettant particulièrement l'accent sur leur gestion et leur valorisation, cet ouvrage analyse le potentiel offert par le stockage de l'électricité dans le cadre des bâtiments, îlots de bâtiments et quartiers intégrés dans un large réseau électrique intelligent (ou smart grid) ou formant un microréseau électrique intelligent (ou micro grid). Il montre les nombreux services que le stockage peut apporter et examine les facteurs socio-économiques importants liés à l'émergence de bâtiments intelligents et de réseaux intelligents. Enfin, il présente les outils méthodologiques nécessaires à la mise en place d'un système de gestion de l'énergie de ces technologies de stockage, illustrés par des exemples concrets et pédagogiques.
Tables des matières
- - Stockage d'énergie électrique pour les bâtiments au sein de réseaux intelligents
  - Benoît Robyns
  - Arnaud Davigny
  - Hervé Barry
  - Sabine Kazmierczak
  - Christophe Saudemont
  - Dhaker Abbes
  - Bruno François
  - iSTE
  - Préface1
  - Éric Monmasson
  - Introduction3
  - Chapitre 1. Problématique du stockage de l'énergie électrique dans l'habitat : vers des bâtiments et des villes plus intelligents11
  - 1.1. Vers des réseaux électriques plus intelligents11
  - 1.1.1. Vers la décentralisation des réseaux électriques11
  - 1.1.2. Réseaux électriques intelligents12
  - 1.2. Besoins de stockage dans les bâtiments14
  - 1.3. Difficultés du stockage de l'énergie électrique15
  - 1.4. L'alimentation en énergie électrique des bâtiments17
  - 1.4.1. Alimentation et consommation des bâtiments17
  - 1.4.2. L'autoproduction et l'autoconsommation21
  - 1.4.3. Microréseaux22
  - 1.5. Bâtiments intelligents25
  - 1.6. Villes intelligents28
  - 1.7. Questions socio-économiques29
  - 1.7.1. Vers de nouveaux modèles économiques29
  - 1.7.2. L'acceptabilité sociale31
  - 1.8. Gestion du stockage32
  - 1.9. Méthodologies mises en oeuvre pour construire la gestion énergétique d'un système de stockage35
  - Chapitre 2. Stockage énergétique dans un bâtiment commercial39
  - 2.1. Introduction39
  - 2.2. Gestion d'un stockage d'énergie au sein d'un hypermarché39
  - 2.2.1. Introduction39
  - 2.2.2. Caractéristiques du système40
  - 2.2.3. Facturation de l'électricité43
  - 2.2.4. Objectifs de la gestion énergétique44
  - 2.2.5. Superviseur à logique floue45
  - 2.2.5.1. Mode de fonctionnement PPW148
  - 2.2.5.2. Mode de fonctionnement PPW252
  - 2.2.5.3. Mode de fonctionnement SPW153
  - 2.2.5.4. Mode de fonctionnement SPW254
  - 2.2.5.5. Mode de fonctionnement OPW155
  - 2.2.5.6. Mode de fonctionnement OPW256
  - 2.2.6. Résultats de simulation57
  - 2.2.7. Analyse de performances au moyen d'indicateurs60
  - 2.3. Conclusion63
  - 2.4. Remerciements64
  - Chapitre 3. Stockage énergétique dans un bâtiment tertiaire, couplé à de la production photovoltaïque et de l'éclairage LED65
  - 3.1. Introduction65
  - 3.2. Architecture du réseau DC67
  - 3.3. Gestion énergétique68
  - 3.3.1. Cahier des charges68
  - 3.3.1.1. Les objectifs68
  - 3.3.1.2. Les contraintes68
  - 3.3.1.3. Les moyens d'action69
  - 3.3.2. Les entrées/sorties du système69
  - 3.3.3. Graphe fonctionnel71
  - 3.3.4. Détermination des fonctions d'appartenance71
  - 3.3.5. Graphie opérationnel74
  - 3.3.6. Règles floues74
  - 3.4. Résultats de simulation76
  - 3.4.1. Cas 1 : conditions d'accès au réseau (GAC) favorables79
  - 3.4.2. Cas 2 : conditions d'accès au réseau (GAC) défavorables80
  - 3.4.3. Cas 1 : conditions d'accès au réseau (GAC) variables81
  - 3.4.4. Comparaison des résultats84
  - 3.4. Conclusion85
  - 3.5. Remerciements85
  - Chapitre 4. Stockage hybride associé à du photovoltaïque dans le contexte de l'habitat en zone non interconnectée87
  - 4.1. Introduction87
  - 4.2. Photovoltaïque associé aux bâtiments et intégration dans le réseau électrique88
  - 4.2.1. Contexte et enjeux économiques88
  - 4.2.2. Exemples de projets90
  - 4.2.2.1. Systèmes photovoltaïques autonomes90
  - 4.2.2.2. Systèmes photovoltaïques connecté au réseau91
  - 4.2.2.3. Système photovoltaïque connecté à un miniréseau92
  - 4.3. Importance du stockage dans les systèmes photovoltaïques94
  - 4.3.1. Cas du photovoltaïque en site isolé95
  - 4.3.2. Cas du photovoltaïque connecté au réseau95
  - 4.3.3. Hybridation du stockage96
  - 4.3.4. Structures électroniques de conversion pour le stockage hybride98
  - 4.4. Centrale photovoltaïque associée à un système hybride de stockage101
  - 4.4.1. Cas d'étude101
  - 4.4.2. Principes et normes de soutien de la fréquence103
  - 4.4.2.1. Problème de la variation de la fréquence103
  - 4.4.2.2. Relation puissance-fréquence104
  - 4.4.3. Principe de calcul de la dégradation des batteries107
  - 4.5. Gestion énergétique110
  - 4.5.1. Méthodologie110
  - 4.5.2. Spécifications de fonctionnement110
  - 4.5.3. Structure du superviseur et détermination des entrées et sorties111
  - 4.5.4. Graphes fonctionnels113
  - 4.5.5. Fonctions d'appartenances115
  - 4.5.6. Graphes opérationnels119
  - 4.5.7. Règles floues119
  - 4.5.8. Indicateurs d'évaluation119
  - 4.5.8.1. Indicateurs de performance119
  - 4.5.8.2. Indicateur financier122
  - 4.5.8.3. Durée de vie des composants de stockage123
  - 4.6. Résultats de simulation123
  - 4.6.1. Validation du superviseur124
  - 4.6.1.1. Mode de fonctionnement N1124
  - 4.6.1.2. Mode de fonctionnement N2128
  - 4.6.2. Durée de vie des éléments de stockage129
  - 4.6.3. Rendement132
  - 4.6.4. Coût actualisé de l'énergie135
  - 4.7. Validation expérimentale de la gestion énergétique137
  - 4.7.1. Définition des tests138
  - 4.7.2. Résultats expérimentaux138
  - 4.8. Conclusion142
  - 4.9. Remerciements143
  - Chapitre 5. Changements économiques et sociologiques induits par les smart grids145
  - 5.1. Introduction145
  - 5.2. Diversité des acteurs dans un smart grid147
  - 5.3. Enjeux économiques et sociologiques induits par les smart grids148
  - 5.3.1. Introduction148
  - 5.3.2. La question du changement de la chaîne de valeur induite par l'émergence des smart grids152
  - 5.3.2.1. Les principales conditions du changement153
  - 5.3.2.2. La conception actuelle des modèles économiques156
  - 5.3.3. La position « aval » des smart grids161
  - 5.3.3.1. La gouvernance162
  - 5.3.3.2. Éléments analytiques162
  - 5.3.4. La position « amont » des smart grids170
  - 5.3.4.1. Les éléments analytiques : la question de l'élasticité du prix mais pas seulement171
  - 5.3.4.2. Les comportements des utilisateurs173
  - 5.3.4.3. La gouvernance175
  - 5.3.5. Les programmes de gestion de la demande177
  - 5.3.5.1. L'effacement en France177
  - 5.3.5.2. La valeur économique de l'effacement178
  - 5.3.5.3. Des freins à l'effacement au mécanisme de capacité180
  - 5.4. L'acceptabilité sociale180
  - 5.4.1. Introduction180
  - 5.4.2. Les cadres conceptuels de référence181
  - 5.4.2.1. La définition de l'acceptabilité sociale181
  - 5.4.2.2. La rationalité limitée de l'acteur182
  - 5.4.2.3. Le consommateur est depuis toujours un « consomm'acteur »184
  - 5.4.2.4. L'influence de dynamiques sociales imbriquées184
  - 5.4.3. Études des conditions d'acceptabilité sociale185
  - 5.4.3.1. Les conditions d'acceptabilité au sein des entreprises185
  - 5.4.3.2. Les facteurs d'acceptabilité en univers domestique187
  - 5.4.4. Application théorique de l'effacement dans les univers de référence191
  - 5.4.4.1. Étude appliquée au cas d'une galerie marchande192
  - 5.4.4.2. Étude appliquée au contexte sociotechnique domestique195
  - 5.4.5. La qualité du contrat d'effacement203
  - 5.4.5.1. Les facteurs d'intérêt du contrat203
  - 5.4.5.2. La maîtrise des risques et des incertitudes204
  - 5.4.5.3. Anticiper les réticences des prospects205
  - 5.4.5.4. Conclusion sur l'acceptabilité sociale et ses facteurs206
  - 5.5. Conclusion207
  - 5.6. Remerciements208
  - Chapitre 6. Mutualisation énergétique entre bâtiments tertiaires, résidentiels et producteurs d'énergie209
  - 6.1. Introduction209
  - 6.2. Mutualisation énergétique entre des bâtiments commerciaux, tertiaires, résidentiels, producteurs et gestionnaire de réseaux210
  - 6.2.1. Les acteurs du réseau210
  - 6.2.2. Agrégateur de service énergétique212
  - 6.2.3. Structure du microréseau du cas d'étude214
  - 6.2.4. Profils de consommation et production des acteurs du microréseau215
  - 6.3. Gestion de la mutualisation énergétique entre bâtiments tertiaires, résidentiels et producteurs d'énergie217
  - 6.3.1. Objectifs et contraintes des différents acteurs du microréseau218
  - 6.3.2. Structure du superviseur : variables d'entrée et de sortie223
  - 6.3.3. Graphes fonctionnels225
  - 6.3.4. Fonctions d'appartenance225
  - 6.3.5. Graphes opérationnels229
  - 6.3.6. Lois floues230
  - 6.3.7. Indicateurs233
  - 6.4. Cas d'étude233
  - 6.4.1. Caractéristiques du microréseau233
  - 6.4.2. Scénarios réalisés234
  - 6.4.2.1. Scénario 1 : sans superviseur234
  - 6.4.2.2. Scénario 2 : impact des énergies renouvelables sur le réseau d'étude236
  - 6.4.2.3. Scénario 3 : apport du superviseur238
  - 6.5. Effacement de charges240
  - 6.5.1. Principe de l'effacement240
  - 6.5.2. Introduction de l'effacement de consommation et de l'acceptabilité241
  - 6.5.3. Simulation de la gestion énergétique intégrant l'effacement243
  - 6.6. Conclusion243
  - 6.7. Remerciements245
  - 6.8. Annexe : mode tarifaire245
  - Chapitre 7. Gestion centralisée d'une communauté locale énergétique permettant une autoconsommation maximale de l'énergie photovoltaïque247
  - 7.1. Introduction247
  - 7.2. Problématiques de la gestion énergétique des quartiers résidentiels255
  - 7.2.1. Quelques fondamentaux sur la gestion des réseaux électriques255
  - 7.2.2. Vers un réseau intelligent (smart grid)256
  - 7.2.3. Quelques applications des microréseaux pour la gestion de communautés locales énergétiques259
  - 7.2.3.1. Communautés locales énergétiques et microréseaux électriques259
  - 7.2.3.2. Positionnement du cas d'étude263
  - 7.3. Générateur PV actif264
  - 7.3.1. Production PV actuelle264
  - 7.3.2. Limites et évolutions rendues nécessaires264
  - 7.3.3. Structure cascade265
  - 7.3.4. Application domestique266
  - 7.3.5. Gestion énergétique du bus continu269
  - 7.3.5.1. Gestion énergétique de la batterie par contrôle des modes de marche269
  - 7.3.5.2. Contrôle dubus continu interne et équilibre des puissances instantanées270
  - 7.3.5.3. Contrôle des puissances en mode déconnecté271
  - 7.3.5.4. Contrôle des puissances en mode normal273
  - 7.3.5.5. Controle des puissances en mode limitation274
  - 7.3.6. Gestion énergétique des supercondensateurs275
  - 7.3.6.1. Principe275
  - 7.3.6.2. Supercondensateurs en mode chargé277
  - 7.3.6.3. Supercondensateurs en mode déchargé278
  - 7.4. Gestion d'un microréseau278
  - 7.4.1. Organisation de la gestion des réseaux électriques278
  - 7.4.2. Principales fonctions280
  - 7.4.2.1. Gestion à long terme ou engagement d'unités280
  - 7.4.2.2. Gestion à moyen terme pour l'ajustement ou le dispatching économique280
  - 7.4.2.3. Gestion centralisée d'un microréseau281
  - 7.4.2.4. Gestion décentralisé d'un microréseau par un système multi-agents282
  - 7.4.3. Spécificités des contrôleurs locaux de la production distribuée283
  - 7.4.4. Fondamentaux sur l'équilibrage des puissances284
  - 7.4.4.1. Une fonction essentielle de la gestion des réseaux284
  - 7.4.4.2. Réglage primaire des contrôleurs locaux285
  - 7.4.4.3. Réglage secondaire et tertiaire285
  - 7.4.5. Gestion des charges286
  - 7.5. Application au développement d'un réseau électrique résidentiel287
  - 7.5.1. De la gestion domestique de la demande à celle de la production287
  - 7.5.2. Réseau résidentiel et application des concepts issus des microréseaux290
  - 7.5.3. Gestion énergétique en microréseau294
  - 7.5.3.1. Tâches et organisation294
  - 7.5.3.2. Stratégie295
  - 7.6. Techniques de prédiction et traitement des données296
  - 7.6.1. Prédiction de la production PV296
  - 7.6.2. Prévision de la charge297
  - 7.6.3. Estimation de l'énergie299
  - 7.6.3.1. Contexte299
  - 7.6.3.2. Estimation de la puissance PV disponible300
  - 7.6.3.3. Estimation de l'énergie de charge requise300
  - 7.6.3.4. Estimation de l'énergie requise pour le stockage300
  - 7.7. Planification la veille pour le lendemain et calcul des références de puissance chaque demi-heure301
  - 7.7.1. Objectifs301
  - 7.7.2. Contraintes301
  - 7.7.2.1. Contraintes liées à la batterie au plomb301
  - 7.7.2.2. Contraintes liées à la microturbine à gaz302
  - 7.7.3. Algorithme déterministe pour l'exploitation des générateurs302
  - 7.7.3.1. Durant la journée302
  - 7.7.3.2. Durant la nuit303
  - 7.7.4. Application pratique305
  - 7.8. Gestion énergétique à moyen terme307
  - 7.8.1. Réduction des incertitudes de prévisions307
  - 7.8.2. Gestion énergétique des batteries (LC)308
  - 7.9. Gestion énergétique à court terme310
  - 7.9.1. Régulation primaire de fréquence310
  - 7.9.2. Stratégies d'équilibrage de puissance au sein du générateur actif311
  - 7.9.2.1. Contrôle des modes de fonctionnement312
  - 7.9.2.2. Gestion énergétique des supercondensateurs312
  - 7.10. Tests expérimentaux par simulations en temps réel312
  - 7.10.1. Intérêts de la simulation en temps réel312
  - 7.10.2. La plateforme Electrical Power Management Lab du L2EP314
  - 7.10.3. Mise en oeuvre expérimentale316
  - 7.10.4. Analyse de l'autoconsommation d'une maison318
  - 7.10.5. Augmentation du taux de pénétration PV dans un réseau résidentiel324
  - 7.10.5.1. Impact d'un producteur PV324
  - 7.10.5.2. Impact d'un taux de pénétration important326
  - 7.10.5.3. Impact des producteurs-consommateurs avec stockage d'énergie328
  - 7.11. Bilan des apports scientifiques et synthèse méthodologique330
  - 7.12. Retour d'expérience et perspectives de recherche331
  - Chapitre 8. Charge réversible des véhicules électriques vers les réseaux et les bâtiments335
  - 8.1. Introduction335
  - 8.2. La charge réversible des véhicules électriques337
  - 8.2.1. Vehicle to Grid337
  - 8.2.2. Vehicle to Home et to Building341
  - 8.2.3. Vehicle to Station et hub énergétique342
  - 8.2.4. Agrégateur de services énergétiques343
  - 8.3. Services potentiels et gestion énergétique d'un parc de véhicules électriques réversibles343
  - 8.3.1. Services potentiels du Vehicle to Grid343
  - 8.3.1.1. Réglage primaire de fréquence344
  - 8.3.1.2. Réglage secondaire de fréquence345
  - 8.3.1.3. Réglage tertiaire de fréquence345
  - 8.3.1.4. Lissage des pointes de puissance345
  - 8.3.1.5. Compensation de la puissance réactive346
  - 8.3.1.6. Support aux énergies renouvelables346
  - 8.3.2. Gestion énergétique d'un parc de Vehicle to Grid346
  - 8.3.2.1. Cas d'étude346
  - 8.3.2.2. Cahier des charges347
  - 8.3.2.3. Structure du superviseur349
  - 8.3.2.4. Graphes fonctionnels350
  - 8.3.2.5. Fonctions d'appartenance351
  - 8.3.2.6. Graphe opérationnel et règles floues353
  - 8.3.2.7. Optimisation du superviseur355
  - 8.3.2.8. Performances du superviseur356
  - 8.3.2.9. Impact sur le vieillissement des batteries359
  - 8.4. Vehicle to Railway Station359
  - 8.4.1. Impact et contribution des véhicules électriques sur le parking d'une gare360
  - 8.4.1.1. Modélisation et scénarios de profil de chargement de véhicules électriques sur le parking d'une gare360
  - 8.4.1.2. Optimisation de la puissance souscrite (SP)362
  - 8.4.2. Contribution de la technologie Vehicle to Grid sur le parking d'une gare363
  - 8.4.2.1. Vehicle to Grid dans le cas d'une gare363
  - 8.4.2.2. Supervision dans le contexte du tarif réglementé364
  - 8.4.2.3. Supervision dans le contexte du tarif du marché spot366
  - 8.5. Vehicle to Home367
  - 8.6. Conclusion370
  - 8.7. Remerciements371
  - 8.8. Annexe : graphes fonctionnels détaillés de l'application V2G371
  - Bibliographie375
  - Index391
Origine de la notice:
- BPI