• Langue : Français
• Discipline : Génie électrique
• Identifiant : 2015LIL10084
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 29/09/2015

Résumé en langue originale

La croissance du trafic ferroviaire prévue dans les années à venir pousse les acteurs du système d'électrification ferroviaire à chercher des solutions innovantes leur permettant d'assurer la consommation d’énergie qui y est liée. Une des solutions concerne l'intégration de moyens de production décentralisés et des systèmes de stockage d'énergie dans les installations fixes de traction électrique (IFTE). Dans cette évolution, la thèse vise à contribuer à la conception d'un outil de dimensionnement et de gestion énergétique intelligente des IFTE hybrides (IFTEH). La première partie décrit une méthodologie de conception technico-économique d’IFTEH. A partir d'une architecture générique d'IFTEH, une démarche d'optimisation sur cycle des variables dimensionnelles, mais également des variables de commandes du système de pilotage est proposée. La modélisation en flux d'énergie de l'IFTEH permet ensuite d’appliquer la méthodologie d’optimisation sur un cas d’étude et de comparer plusieurs scénarios d’optimisation. Après le dimensionnement de l'IFTEH, une méthodologie de gestion énergétique est développée afin de répondre aux objectifs énergétiques, économiques et environnementales, à différents horizons temporels de supervision d'IFTEH. Plusieurs scénarios de gestion sont évalués en simulation à travers des indicateurs de performance représentatifs des gains du système. Une étude d’optimisation des paramètres de supervision apporte des réponses concernant l’influence du dimensionnement du système sur la gestion énergétique. Enfin, la robustesse de la supervision énergétique d’IFTEH est analysée lors de la validation expérimentale à l’échelle de puissance du laboratoire.

Résumé traduit

In railway traffic increasing and electricity market liberalization context, railway actors are determined to consider innovative solutions to handle the increasing energy demand for electrical traction. One of the solution concerns the integration of decentralized production and energy storage systems in the railway power substations (RPS). The present research work aims to contribute to the design of a sizing and intelligent energy management tool for the hybrid RPS (HRPS). In the first part of the dissertation, a methodology for the techno-economical design of the HRPS is described. From a HRPS generic architecture, an optimization approach is proposed by considering cycles of dimensional and system control variables. Furthermore, an energy flow model permits to apply the optimization methodology on a study case and to compare different optimization scenarios in order to analyze the sizing and optimal planning of electrical sources and loads for a typical day. After sizing the HRPS, an energy management methodology is developed in order to achieve energy, economic and environmental objectives at different time levels of HRPS supervision. Several energy management scenarios are evaluated in simulation through adapted system gain indicators. An optimization study of the supervision parameters provides additional answers concerning the influence of the system design on its management strategy. Eventually, the HRPS energy management robustness is analyzed during an experimental setup phase at laboratory power scale.