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Le 13 décembre 2022

Soutenance de thèse de Fuqiang ZHUANG

Étude de l’intégration de la prévision de la ressource solaire dans un système de gestion énergétique hybride solaire / combustible fossile pour des sites industriels isolés

 

Résumé de la thèse en français:
Ces travaux de thèse portent sur L’intégration de l’énergie solaire dans les systèmes d’énergies isolées sans
stockage. Dans ce type de système qui est composé par des groupe électrogènes diesel et système
Photovoltaïque (PV), la variabilité solaire doit être considérée car il pose des problèmes de la stabilité du
réseau électrique. La solution commune pour atténuer la variabilité solaire est d’utiliser un système stockage
d’énergie. Cependant, l’utilisation des stockages venant toujours avec des contraints comme un coût
d’investissement élevé, des impacts environnementaux supplémentaires, ainsi que des problèmes de
maintenances potentiels. Le concept d’un dédié Power Management System (PMS) avec une prévision
solaire court-terme est proposé pour réduire ou même remplacer l’utilisation des systèmes stockage. Dans
ce concept, le PMS dispatcher des groupes électrogènes diesel suivant les informations de prévision avec
un optimiseur, qui permet d’assurer l’équilibre entre la production et la demande, en minimisant le coût de
production d’électricité.
Au niveau d’évaluation de la performance du système en utilisant les prévisions, les métriques classiques
comme RMSE n’arrivent pas à montrer la vari performance du system. Une plateforme de simulation basé
sur l’approche de coût est implémentée pour explorer la faisabilité de ce concept et le gain d’utilisation de ce
PMS avec différent méthodes de prévision. Ces travaux montrent que ce concept est faisable sous quelques
conditions et des méthodes de prévision plus avancées peuvent avoir plus de gain économique.
 
Abstract:

When using solar energy in a hybrid energy system (HES), its temporal variability has to be considered to
ensure grid stability. In an off-grid HES which is composed of diesel generators and PV systems, storage
systems are commonly used to mitigate the variability. However, in large-scale off-gird HESs, the benefits
stemming from storage systems are accompanied by some adverse effects: additional investment costs,
extra environmental impacts, maintenance issues, etc. Yet, the need of a storage system could be reduced
or even avoided by using a Power Management System (PMS) with short-term probabilistic forecasts. In this
concept, the PMS smartly dispatches the diesel generators according to the forecast information with
optimization solver, which aims to maintain the power balance at a minimum cost.
However, in nowadays literature, even though there are lots of existing studies about solar forecasting and
algorithms for Unit commit (UC) problems, there are no specific work studies on a concrete problem for this
kind of insular storage-less HES. Hence, this thesis aims to find out the feasibility of this concept and the gain
that we could obtain by using a PMS with solar forecast.
In literature, classic metrics like RMSE and MAE are usually used to assess the forecast quality. However,
they could not describe the system performance correctly, especially in an isolated storage-less HES.
Therefore, a proper cost-based metric that evaluates both stability and solar forecast performance is
introduced in this thesis. To simulate the HES behavior of using solar forecast information, a python-based
HES simulation platform is also implemented, which allows the achievement of a multi-scenario analysis
based on the simulation result of a concrete case study in Mali. Finally, an analysis of statistical performance
and practical performance to answer the main research questions is achieved.
This thesis shows that this concept is feasible under certain conditions, and the more advanced forecast
methods could bring higher economic gain.

 

 

Soutenance de Fuqiang Zhuang - Mines Paris - PSL

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