Depuis 7 ans, Think Smartgrids soutient la recherche à travers l’organisation d’un prix de thèse pour récompenser les travaux mettant en lumière la capacité des réseaux électriques intelligents à accompagner la transition énergétique.
Cette année, se sont particulièrement démarqués les travaux illustrant l’importance de la digitalisation des réseaux pour faciliter l’intégration croissante des énergies renouvelables dans notre mix électrique et simplifier la conduite des réseaux via des arbitrages optimisés grâce aux outils de machine learning et de recherche opérationnelle et le recours à des solutions hybridant réseaux à courant continu (DC) et alternatif.
Grâce au soutien d’ENEDIS, EDF et RTE, l’association a pu décerner cette année 4 prix, un prix féminin, un prix masculin et 2 prix coup de cœur du jury :
Le Prix féminin a été remis à Candela Utrilla pour sa thèse intitulée « Vers un fonctionnement îloté des réseaux de distribution soutenu par des centrales photovoltaïques » , dont voici une brève synthèse :
Les réseaux de distribution électrique requièrent la connexion à un réseau de transmission car ce dernier rassemble les grandes unités de production traditionnelles. Cependant, nous assistons à une augmentation du nombre des petits générateurs directement connectés aux réseaux de distribution. Cela ouvre la possibilité de faire fonctionner ces réseaux en îlotage, par exemple lorsqu’une panne ou une maintenance oblige à les déconnecter du réseau principal. Cette thèse se concentre sur les réseaux de distribution à forte pénétration photovoltaïque (PV) et cherche à concevoir une solution d’îlotage nécessitant des modifications matérielles minimales. Nous avons étudié comment améliorer le contrôle des unités PV pour permettre le fonctionnement d’un micro-réseau îloté. L’une de nos principales contributions est une stratégie de contrôle sans communication, qui permet à plusieurs unités PV de se partager la demande de puissance en fonction de leur ressource solaire disponible.
Le Prix masculin a été remis à Akylas Stratigakos pour sa thèse intitulée « Vers le Paradigme de l’Analyse Prescriptive pour la Prévision Énergétique et l’Optimisation des Systèmes Électriques », dont voici une brève synthèse :
Pour atténuer les effets néfastes du changement climatique, le secteur de l’électricité passe rapidement à la décarbonation grâce à l’intégration de sources d’énergie renouvelables, telles que l’éolien et le solaire. Dans ce contexte, les méthodes avancées basées sur les données, tirant parti des outils de l’apprentissage automatique et de la recherche opérationnelle, sont très prometteuses en tant que catalyseurs clés pour faire face à l’incertitude et à la variabilité des sources d’énergie renouvelables dépendantes des conditions météorologiques. Dans cette thèse, nous adoptons une approche holistique en examinant la chaîne de modèles qui va des données à la modélisation de l’incertitude, puis aux décisions et développons des méthodes basées sur les données qui permettent une prise de décision améliorée et résiliente dans les systèmes électriques modernes. Pour maximiser la valeur des prévisions, nous développons une méthode qui intègre la prévision et l’optimisation et proposons un cadre pour évaluer l’impact des données sur les décisions. Pour favoriser l’adoption de méthodes avancées basées sur les données et accélérer les flux de travail traditionnels, nous développons une méthode interprétable pour prévoir les solutions aux problèmes d’optimisation sous contraintes. Pour renforcer la résilience des modèles face aux données problématiques nous proposons une approche qui permet de gérer les données manquantes dans un cadre opérationnel. Nous proposons également une méthode basée sur l’optimisation pour regrouper les données sur un certain nombre de problèmes indépendants, améliorant ainsi les performances globales et la robustesse des décisions. Les méthodes proposées sont validées dans diverses expériences liées à l’exploitation du système électrique et à la participation aux marchés de l’électricité.
Le premier prix coup de cœur du jury a été remis à Arshpreet Singh pour sa thèse intitulée « Stabilité des réseaux électriques de distribution en présence de productions d’énergie renouvelable », dont voici une brève synthèse :
Les énergies renouvelables constituent un levier indispensable pour parvenir à la neutralité carbone à l’horizon 2050. Face à cet engagement, Enedis, le gestionnaire du réseau de distribution, prévoit jusqu’à dix fois plus d’énergie éolienne et solaire raccordée à son réseau. Cette perspective soulève des inquiétudes quant à la stabilité des futurs réseaux, en particulier en ce qui concerne les interactions entre les onduleurs. Ainsi, cette thèse propose une étude de la stabilité liée aux convertisseurs au sein des réseaux de distribution HTA, tout en évaluant l’impact des réglages grid-following et grid-forming, l’objectif étant de concevoir une méthodologie destinée aux gestionnaires de réseaux de distribution pour l’analyse et la prévention de ces instabilités, à l’aide de modèles transitoires électromagnétiques et de l’analyse de stabilité petits-signaux. Suite à l’étude des causes fondamentales et à l’identification des paramètres-clés, un problème d’optimisation a été formulé pour déterminer les plages de ces paramètres, afin d’assurer la stabilité du système. Une méthode heuristique a également été proposée pour apporter une solution plus performante.
Le second prix coup de cœur du jury a été remis à Frédéric Reymond-Laruina pour sa thèse intitulée « Hybridation d’un poste de distribution HTA/BT : conception et dimensionnement », dont voici une brève synthèse :
Avec l’électrification croissante des usages, il apparait une multiplication des applications utilisant nativement le courant continu. Afin de rationaliser l’exploitation du réseau de distribution basse tension, la thèse se propose d’explorer le déploiement d’un réseau hybride où coexisterait, en plus du réseau alternatif classique, un réseau à courant continu (DC). En détaillant la structure envisagée pour un tel réseau et son impact sur le dimensionnement du convertisseur, le point critique du système est identifié : maintenir la sélectivité du réseau. Pour relever ce défi, une solution ingénieuse est proposée, permettant au convertisseur assurant l’interface entre le réseau AC et DC d’être robuste face à des situations de défauts sur le réseau DC. Un prototype de convertisseur a été développé et testé en laboratoire. Des tests ont également été réalisés pour valider l’utilisation de fusibles comme protection et modéliser leur comportement. Actuellement, le déploiement de cette solution dans un contexte industriel est à l’étude.
Félicitations aux doctorants pour leur travail!