A Contribution Towards Predictive Control for Energy Management in Micro-grids Systems: Application into a Smart and Energy Efficient Buildings - Espace pour le Développement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

A Contribution Towards Predictive Control for Energy Management in Micro-grids Systems: Application into a Smart and Energy Efficient Buildings

Une contribution Vers une Startegie de Contrôle Prédictif pour la Gestion de l'Energie dans les Systèmes Micro-réseaux : Application dans des Bâtiments Intelligents et Economes en Energie

Résumé

The general context of this thesis concerns the integration of RESs (Renewable Energy Sources) into smart MGs (micro-grids) for buildings in order to support the continuous growth of buildings’ electricity demands. However, their intermittent nature and unpredictable variability represent the main challenge of their efficient and seamless integration into buildings. Energy storage systems are considered among the most promising technologies that could balance RESs production with buildings’ energy consumption. Electrochemical (batteries) storage systems are the most deployed in buildings. This is due to their multiple advantages, mainly modularity, cleanliness, and high efficiency. However, the unpredictable and discontinuous nature of the power production and consumption make the power management in MG systems a difficult task. Therefore, intelligent control strategies are required for efficient energy management in MG systems. This thesis focuses on the development and deployment of an intelligent and predictive control strategy for energy balance in MG systems. A predictive control approach, named MAPCASTE (Measure, Analyze, Plan, ForeCAST, and Execute), is developed and deployed in real-sitting scenarios. Mainly, MPC (Model Predictive Control) and GPC (Generalized Predictive Control) have been investigated in order to carry out the proposed MAPSASTE. This later was deployed and evaluated by assessing its effectiveness for energy management in MG systems. In particular, modeling, simulation, experimentation, and performance assessment of the deployed MG system, together with the developed control approach, have been performed. Experimentations have been conducted using a real MG platform, which was deployed in the frame of two research & development projects.
Le contexte général de cette thèse concerne l’intégration des sources d’énergie renouvelables (RES) dans les micro-réseaux (MG) afin de faire face à la croissance continue de la demande en électricité des bâtiments. Cependant, le caractère intermittent et la variabilité imprévisible des RESs représentent le principal défi à relever afin de permettre leur intégration efficace dans les bâtiments. Les systèmes de stockage d’énergie sont considérés parmi les technologies les plus prometteuses qui pourraient équilibrer la production des RES avec la consommation d’énergie. Les systèmes de stockage électrochimiques (batteries) sont les plus déployés dans les bâtiments. Cela est dû à leurs multiples avantages, principalement la modularité, la propreté et le rendement élevé. Cependant, la nature imprévisible et discontinue de la production et de la consommation d'énergie rend la gestion de l'énergie dans les systèmes MG une tâche difficile. Par conséquent, des stratégies de contrôle intelligentes sont nécessaires pour une gestion efficace de l'énergie dans ces systèmes. Dans la présente thèse, une approche de contrôle intelligent et prédictif est proposée afin de permettre une gestion efficace d’énergie dans les systèmes MG. Cette approche, nommée MAPCASTE (Mesurer, Analyser, Planifier, ForeCAST et Exécuter), est développée et déployée dans des scénarios réels. Principalement, les techniques MPC (Model Predictive Control) et GPC (Generalized Predictive Control) ont été étudiés afin de réaliser l’approche MAPSASTE. Cette dernière a été déployée et son efficacité pour la gestion de l'énergie dans les systèmes MG est évaluée. En particulier, la modélisation, la simulation, l'expérimentation et l'évaluation des performances du système MG déployé, ainsi que l'approche de contrôle développée, ont été effectuées. Des expérimentations ont été menées sur une plateforme MG, qui nous avons déployée dans le cadre de deux projets de recherche.
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  • HAL Id : tel-04610196 , version 1

Citer

Elmouatamid Abdellatif. A Contribution Towards Predictive Control for Energy Management in Micro-grids Systems: Application into a Smart and Energy Efficient Buildings. Engineering Sciences [physics]. Chouaib Doukkali University, Faculty of sciences, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04610196⟩
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