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PERSEE 05 (Poste pourvu) - Développement d'une approche de modélisation multi-échelle pour la gestion des réseaux électriques du futur.

PERSEE 05 (Poste pourvu) - Développement d'une approche de modélisation multi-échelle pour la gestion des réseaux électriques du futur.

(Multi-scale modelling approach for the management of future power systems.)

Proposition de thèse

SpécialitéEnergétique et Procédés
Ecole doctoraleSMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur
Directeur de thèseKARINIOTAKIS Georges
Unité de rechercheEnergétique et Procédés
Contact
Site Webhttp://www.persee.mines-paristech.fr/
Mots-clésSystèmes électriques intelligents, énergies renouvelables, stockage, modélisation réseau électrique, modélisation multi-echelle, théorie des fractales
Smartgrids, Renewable energies, Storage, Power System modelling, Multi-scale modelling, Fractal theory
RésuméContexte et enjeux

Au vu de la dynamique d'évolution vers le paradigme des « smart grids », le système électrique ne cesse de se transformer avec l'intégration massive de la production décentralisée, des énergies renouvelables et du stockage. Dans ce processus, de nouveaux acteurs émergent et les fonctions de gestion et de planification du système évoluent d'un mode centralisé et coordonné vers un mode décentralisé. Aujourd'hui il est reconnu que pour l'optimisation de ces fonctions une meilleure coordination est nécessaire entre les acteurs impliqués ainsi qu'entre les différents niveaux du système électrique lui-même. Dans ce nouveau cadre, le développement des flexibilités liées à la demande active, le contrôle de la production renouvelable et le stockage mobile ou stationnaire constituent les leviers nécessaires pour le bon fonctionnement du système électrique. Le potentiel de ces flexibilités est distribué à différents niveaux (local, régional, national) du système et de fait, de nouveaux mécanismes sont nécessaires à son exploitation optimale et ce, en fonction des besoins du réseau évalué à chaque niveau. La thèse s'inscrit dans le contexte « Fractal Grid », un projet de recherche ANR qui propose l'utilisation de la fractalité comme concept-clé pour l'analyse, la compréhension, la conduite et la planification des futurs Smarts Grids. Ce projet a comme objectif de proposer de nouveaux outils d'analyse et des concepts novateurs d'organisation et de conduite qui s'inspireront de la géométrie fractale afin d'exploiter les similarités aux différents niveaux du réseau. On espère ainsi obtenir des réseaux plus stables et plus résistants aux pannes aléatoires ou à l'intermittence due à l'intégration massive des énergies renouvelables météo-dépendantes.
Given the evolution towards the 'smart grids' paradigm, the electrical system is constantly transforming with the massive integration of decentralized production, renewable energy and storage. In this process, the management and planning functions of the system evolve from a centralized mode to decentralization. Today it is recognized that optimization of these functions requires better coordination between the actors involved as well as between the different levels of the electrical system itself. In this new framework, the development of flexibilities linked to demand response, control of renewable production and mobile or stationary storage constitute the necessary levers for the proper functioning of the electrical system. These flexibilities are distributed at different levels (local, regional, national) of the system and hence new mechanisms are necessary for its optimal utilisation, according to the needs of the network at each level. This thesis is part of the Fractal Grid, an ANR research project, that proposes the use of fractality as a key concept for the analysis, understanding, conduct and planning of future Smart Grids. The aim of this project is to propose new analytical tools and innovative concepts of organization and behaviour. Fractal geometry theory will be applied to exploit the similarities at different levels of the network. In this way, it is expected to obtain electrical networks that are more resistant to random failures or intermittence due to the massive integration of weather-related renewable energy.
EncadrementMaître de thèse 1 : Andréa MICCHIORI
Domaine(s)'1007' 'Génie électrique', '401' 'Mathématiques et leurs interactions'
Profil candidatProfil : Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais. Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.
Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Le profil recherché doit associer des compétences en génie électrique. Des compétences en mathématiques appliquées (i.e. optimisation) et en programmation informatique (i.e. en MATLAB) sont nécessaires. Le candidat devra être motivé par le travail d'équipe et la participation au sein de groupements partenariaux (notamment au travers des collaborations dans le cadre de projets de recherche.)

Pour postuler transmettre à georges.kariniotakis@mines-paristech.fr et à andrea.michiorri@mines-paristech.fr
- un CV,
- une lettre de motivation,
- coordonnées d'un ou deux référents.


Date limite de candidature : 15/10/2017
Résultat attenduCette thèse devra démontrer la pertinence de l'approche de modélisation multi-échelle en lien avec des nouvelles architectures de réseaux pour répondre aux besoins de gestion et de planification des réseaux de futur. On s'attend (i) au développement et d'une étude comparative d'algorithmes performants de planification, (ii) au développement et à une étude comparative d'algorithmes de gestion des réseaux et (iii) une étude des bénéfices associés aux approches développés.
ObjectifL'objectif principal du travail de recherche de ce projet de thèse est d'analyser l'organisation multi-échelle des Smart Grids et d'examiner si de nouvelles architectures, basées sur des concepts innovants comme le concept de fractales ou celui des « cellules » interconnectées, peuvent présenter des avantages significatifs pour la gestion et la planification des « systèmes électriques de futur ». Il sera notamment examiné comment la structure des réseaux électriques intelligents impacte leurs performances et comment ces topologies innovantes peuvent bénéficier à l'ensemble des acteurs impliqués, des producteurs aux consommateurs. Pour cela, le réseau sera étudié en partant de la distribution territoriale du bâti et des usages pour ensuite remonter vers les différents niveaux supérieurs jusqu'au réseau de transport. Un outil de simulation sera proposé pour étudier la gestion coordonnée du réseau basé sur ces nouvelles architectures. Une méthodologie sera développée pour modéliser et estimer les flexibilités disponibles à différentes échelles temporelles et spatiales et identifier la meilleure manière de les exploiter. Plus particulièrement, pour les flexibilités liées à la production renouvelable, l'approche fractale sera considérée pour la modélisation de la ressource et des systèmes météorologiques. Dans le cadre de l'approche multi-échelle qui sera examinée, le rôle des marchés de l'électricité sera étudié à différents niveaux vis-à-vis de la valorisation des différentes flexibilités.
RéférencesNR
Type financementAutre type de financement

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