Fiche individuelle

Accurate cable modeling is a recurrent issue for electric architecture evaluation and design, especially in specific contexts, like offshore wind farms. This paper proposes optimal analytical cable models for the technical and economic assessment of offshore wind generation systems. Proposed models evaluate the electrical and thermal behaviors of cables, as components of the complete offshore wind generation transmission system. The cost effectiveness of the latter is assessed by considering both CAPEX and OPEX contributions. A comparison with published models is also presented, and illustrated on various cable designs. Among others, we can see that the greater the section, the more interesting the simplification model is. Also, we checked that the model proposed by Brakelmann is correct in DC. For all other cases, the model, based on standards, is preferred. The proposed paper goes beyond cables modeling by describing an assessment method based on specific cables modeling, allowing the choice of cables within a holistic assessment tool bringing decision support regarding optimal design of offshore wind farm grid connection. A system assessment based on the proposed model is presented, for a typical HVAC architecture.

The paper presents a tool for technical and economic assessment of offshore wind power connecting architectures; they highly influence cost effectiveness of offshore wind generation, particularly when power electronic converter based transmission technologies and long distance transmission cables are employed. Due to its models flexibility and accuracy, the developed tool is powerful for analysis and design of innovative connection alternatives.

L’énergie éolienne en mer connaît une croissance forte. Sa compétitivité économique, mesurée par le LCOE (coût d’énergie actualisé), n’a pas encore atteint celle de l’éolien terrestre. Le coût du raccordement électrique affecte cette compétitivité. Selon la distance et la puissance d’une ferme éolienne en mer, un panel important d’architectures et technologies de réseau de raccordement peut être considéré (AC ou DC etc.). L’objectif de cette thèse est de fournir un cadre méthodologique décisionnel pour l’évaluation et la planification de l’architecture du réseau de raccordement. L’évaluation des architectures repose sur les calculs des énergies annuelles dissipée dans le réseau, des coûts d’investissement du réseau et de l’énergie non distribuée conséquente de la fiabilité du réseau. Pour calculer ces quantités, des modèles et méthodes de calculs sont proposés. Il apparaît néanmoins nécessaire d’évaluer et de comparer des architectures ayant des dimensionnement optimaux. Ainsi, une formulation du problème de dimensionnement du réseau est proposée. La formulation est générique vis-à-vis des différentes architectures considérées. Une méthode de résolution heuristique rapide donnant des solutions quasi-optimales est mise en œuvre. L’environnement d’aide à la décision qui permet le dimensionnement puis l’évaluation d’une architecture est mis en œuvre sur plusieurs cas d’application incluant des architectures très différentes. Finalement, une méthode probabiliste analytique est proposée afin de prendre en compte les incertitudes sur les modèles et leurs propagations aux critères de décision.