Modélisation et contrôle avancé pour les centrales de turbinage de moyenne et haute chute

Directeur de thèse :     Mazen ALAMIR

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

Spécialité : Automatique et productique

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : INPG - ENSE3

Financement(s) : contrat à durée déterminée

Date d'entrée en thèse : 17/05/2013

Date de soutenance : 07/06/2017

Composition du jury :
Xavier Brun, Professeur INSA Lyon
François Avellan professeur EPFL
Frédéric Boyer, professeur école des Mines de Nantes
Quentin Alloin, Ingénieur General Electric Renewable energy
Mazen Alamir, DR CNRS, Gipsa-lab

Résumé : L’intégration des énergies renouvelable à l’échelle du réseau provoque de nouveaux paradigmes : la première et plus importante modification provient du fait que la puissance électrique produite n’est plus maitrisée mais dépendante de l’intermittence des sources renouvelables. Cette irrégularité de la production par rapport à la consommation nécessite le stockage de l’énergie lorsqu’elle est produite afin de la mettre à disposition pour plus tard. Les sites de transfert d’énergie par pompage (STEP), ou centrales de pompage-turbinage, sont, par leur vitesse d’action, capacité de stockage et aspect respectueux de l’environnement, les principaux organes capables de satisfaire cette demande grandissante en stockage d’énergie à l’échelle du réseau. Dans le manuscrit qui suit, le problème de modélisation et d’asservissement des turbines est considéré. Soit une turbine au sein d’un circuit hydraulique, quel est son comportement dynamique, et quelle méthode de contrôle permet d’assurer les meilleures performances possibles du point de vue du temps de réponse et de la stabilité ? Ce document est constitué de quatre chapitres : le premier à pour but d’introduire plus finement les problématiques ainsi que la dynamique des STEP. Le deuxième chapitre présente une méthode permettant de calculer une borne inférieure au temps minimum de démarrage d’une turbine. Le troisième chapitre propose une boucle de régulation prédictive sous contrainte permettant l’amélioration de la stabilité et l’accélération des régimes transitoires d’une turbine. Enfin, le quatrième et dernier chapitre propose d’établir des trajectoires compatibles avec la dynamique et les contraintes issues de l’usage d’une turbine. Les trajectoires alors calculées peuvent être utilisées en temps réel. Elles permettent une plus grande maitrise des phénomènes grâce à un retour d’état prédictif non linéaire à horizon fini assurant le suivi des dites trajectoires.