Présentation faite dans le cadre de la JdCHE 20-21 le 25-02-21

1. Etude de l'efficacité énergétique d'un smart grid DC
Romain Maroquin(1)(3), Valéry Broun(2), Christophe Brose(2), Eduardo Vasquez (3), Emmanuel De Jaeger (3), Rodrigue Roland(2)
Création de 2 modèles un AC, l’autre DC.
Informations générales sur le micro-grid DC
Résultat du modèle DC
ré
(1) CECOTEPE, Seraing, Belgique;
(2) Haute Ecole de la Province de Liège, Département ingénieur, Liège, Belgique;
(3) UCLouvain, Louvain-la-neuve, Belgique
Références Principales
[1] Kwasinski, A; Weaver, W; Balog, R. Microgrids and other Local Area Power and Energy Systems. Cambridge University Press. 2016
[2] Thurner, L; Scheidler, A; Schäfer, F. pandapower - an Open Source Python Tool for Convenient Modeling, Analysis and Optimization of Electric Power Systems. IEEE Transactions on Power Systems. 2018
[3] Maulik, A; Das, D. Application of linearized load flow method for droop-controlled DC Microgrids. IET Generation Transmission & Distribution. 2019
[4] John Justo, J; Mwasilu, F; Lee, J; Jung, J-W. AC-microgrids versus DC-microgrids with distributed energy resources: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 24 (2013) 387–405
Contact
Maroquin Romain
Haute Ecole de la Province de Liège- Engineering Department
Bureau 227
Quai Gloesener 6 - B 4020 Liège
E-mail : romain.maroquin@hepl.be Tél : +32 (0)4 74 08 82 65
L’objectif du projet MIRaCCLE est de mettre en place et de tester un
micro-réseau de distribution en courant continu dans le contexte d’un
zoning industriel. Ce micro-réseau connectera une petite dizaine
d’entreprises prosumers voisines, dans le zoning des Hauts-Sarts à
Herstal (Figure 1).
Le micro-réseau sera composé d’entreprises, de PVs (panneaux
photovoltaïques), de batteries et sera raccordé au réseau électrique
belge. Il y aura également des convertisseurs afin de modifier les
niveaux de tension entre les batteries/PVs et le micro-réseau.
Pertes dans les micro-réseaux
• Pertes dans les convertisseurs
➢ Pertes par commutation
➢ Pertes par conduction
➢ Autres (Refroidissement)
• Pertes en ligne
• P=RI² (Figure 3)
Création de modèles Python en AC et DC
Avantages de l’AC Avantages du DC
• Les transformateurs permettent d’élever
facilement la tension
• Les moteurs/alternateurs inductifs ont un
plus haut rendement et sont plus fiables
que les moteurs DC
• La coupure d’un courant alternatif est
plus facile, le courant passant par 0
• Les infrastructures et normes sont
présentes
• Toute l’électronique est en DC
• Batteries et PVs en DC
• Electronique de puissance
• Le DC est plus simple (pas de problème
de fréquence ou de phase)
• Pas d’effet de peau
• Le rendement général est meilleur (moins
de convertisseurs, pas de puissance
réactive)
Les modèles sont des simulations de power flow[2][3] réalisés par pas de 15
minutes. Avec les données de consommation et de production, ces simulations
permettent de calculer les courants dans chaque ligne du réseau et donc les
pertes à chaque pas.
INPUTS:
➢ Consommations quart-horaire (Figure 4 et 5)
➢ Production PVs (Figure 6)
➢ Caractéristiques de la batterie (Etat de charge initial, Capacité, Rendement)
OUTPUTS:
➢ Courants/tensions et donc les différentes puissances et pertes du micro-réseau
Résultats préliminaires et comparaison
des pertes en ligne
Figure 1 : Localisation du futur micro-réseau
Figure 2 : Représentation schématique simplifiée du micro-réseau
Figure 3 : Schéma électrique équivalent d’un morceau de cable de longueur dx
Figure 7 : Résultat de la simulation résumant les différents flux de puissance
permettant de combler la charge d’une journée type
Figure 6 : Puissances photovoltaiques produites des différentes entreprises
Figure 4 : Puissances actives consommées des différentes entreprises
Figure 5: Puissances réactives consommées des différentes entreprises Figure 8 : Comparaison des pertes en ligne AC et DC d’une journée type sans batterie
Grâce aux modèles AC et DC du micro-réseau, les différents flux de puissance (Figure
7) sont connus ainsi que les pertes globales. Les 2 modèles ont ensuite été
comparés dans des conditions identiques : même inputs, même tension, même
câbles et sans batterie afin de pouvoir comparer les pertes en ligne (Figure 8).
Les résultats montrent des pertes plus importantes pour l’AC. Elles sont
principalement causées par la puissance réactive consommée par les entreprises qui
augmente le courant dans les lignes du micro-réseau AC. La puissance réactive
générée par les câbles joue ici un rôle mineur, la longueur des câbles ne dépassant
pas le kilomètre.