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DALMAS Violaine

Approximations d’ordre réduit des équations de Saint-Venant pour la modélisation de vallée hydroélectrique

 

Directeur de thèse :     Gildas BESANÇON

Co-directeur de thèse :     Didier GEORGES

École doctorale : Electronique, electrotechnique, automatique, traitement du signal (eeats)

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : INPG - ENSE3

Financement(s) : CIFRE ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 07/09/2015

Date de soutenance : 10/12/2018

 

Composition du jury :
DOS SANTOS MARTINS Valérie, Maître de conférence, Univ. Lyon 1, Rapporteur
GOUTAL Nicole, Chercheur, EDF R&D LHSV, Rapporteur
THUAL Olivier, Professeur, Toulouse-INP, Examinateur
ROBERT Gérard, Ingénieur, EDF CIH, Examinateur
BESANÇON Gildas, Professeur, Grenoble-INP, Directeur de thèse
GEORGES Didier, Professeur, Grenoble-INP, Co-directeur de thèse

 

Résumé : L'hydroélectricité est la première des énergies renouvelables électriques. Sa production repose en partie sur des centrales au fil de l'eau dont les capacités de modulation sont encore faiblement exploitées. Les capacités d'ajustement des centrales hydrauliques sont d'autant plus essentielles aujourd'hui que la pénétration d'énergies intermittentes dans un mix énergétique décarboné est indispensable. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux centrales au fil de l'eau turbinant le débit de cours d'eau aux marnages limités. Les enjeux de sûreté, notamment liés au multi-usage de l'eau, ainsi que la perspective de moduler les débits turbinés nous ont amenés à considérer le problème de la modélisation des écoulements dans les canaux reliant les centrales au fil de l'eau. Les équations de Saint-Venant sont les plus pertinentes pour ce type de modélisation. Nous avons proposé plusieurs approches à partir de ces dernières pour caractériser analytiquement la dynamique de l'écoulement à des variations de débits turbinés. Nous avons considéré la dynamique du système autour d'un régime fluvial stationnaire non-uniforme caractéristique des configurations hydroélectriques. La première approche est basée sur une approximation basses fréquences. La seconde approche est basée sur une méthode de réduction de modèle avec une paramétrisation selon le débit support. Une troisième approche est proposée en considérant explicitement la recherche d'une solution approximée des équations de Saint-Venant linéarisées autour d'une configuration hydroélectrique. Un critère spatio-fréquentiel est alors introduit, l'existence d'un biais en basses fréquences nous conduit à proposer un modèle d'ordre réduit dont la dynamique basses fréquences est imposée selon les résultats de la première approche. La solution exprimée sous forme de fonctions de transfert, comme pour les deux précédentes approches, met en évidence explicitement la présence de modes de résonance/anti-résonance. Finalement, nous illustrons les résultats vis-à-vis de simulations non-linéaires et de données réelles et proposons une régulation de niveau basée sur cette dernière approche.


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