Fiche individuelle
Matthieu STEPHANT | ||
Titre | Doctorant | |
Equipe | Réseaux | |
Adresse | JUNIA Ecole des Hautes Etudes d'Ingénieur 13, rue de Toul 59046 LILLE CEDEX | |
Téléphone | +33 (0)3-XX-XX-XX-XX | |
matthieu.stephant@yncrea.fr | ||
Observation / Thématique de recherche | Développement de solutions permettant d’augmenter l’autoconsommation et la mutualisation énergétique entre bâtiments | |
Publications |
ACLI Revue internationale avec comité de lecture |
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[1] Distributed optimization of energy profiles to improve photovoltaic self-consumption on a local energy community Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 108, 04/2021, URL, Abstract STEPHANT Matthieu, ABBES Dhaker, HASSAM-OUARI Kahina, LABRUNIE Antoine, ROBYNS Benoît |
The development of local energy communities and collective self-consumption framework at a large scale requires new control methods that take into account users preferences. This article presents a model of such a community, with diverse actors (photovoltaic generators, electric vehicles, storage system and tertiary buildings). Game theory is used to model the preferences of each user and to build a mathematical framework where each user optimizes individually his power profile according to these preferences. An ADMM distributed algorithm (Alternating Direction of Method of Multipliers) is employed for practical implementation. Thus, a central agent is no longer needed to reach the system equilibrium, in which all users are satisfied while ensuring that the local energy community does not import more power from the grid than allowed. The simulations performed on real data for different scenarios representing diverse users behaviors show that the developed approach converges to a stable state, and leads to a maximization of local energy exchanges. |
[2] Increasing photovoltaic self-consumption with game theory and blockchain EAI Endorsed Transactions on Energy Web, 10/2020, URL, Abstract STEPHANT Matthieu, ABBES Dhaker, HASSAM-OUARI Kahina, LABRUNIE Antoine, ROBYNS Benoît |
INTRODUCTION: This paper presents a distributed approach to optimise self-consumption on a local energy community containing photovoltaic generators, electric vehicles, loads and a storage system.
OBJECTIVES: The goal is to maximise energy sharing between users while preserving the indivual objectives of each user.
METHODS: Game theory is employed to model users’ behavior and preferences. A distributed algorithm is used to solve the optimisation problem. In addition, a physical model of the grid is built to verify if the solutions respect grid constraints. Finally, a private blockchain environnement is deployed to concretely implement this distributed framework with a smart contract.
RESULTS: It is shown that the proposed approach effectively leads to an increase of self-consumption rate on the local grid.
CONCLUSION: The proposed distributed framework, combining game theory and blockchain, shows real potential to improve energy sharing on energy communities. |
ACT Conférence internationale avec acte |
[1] Increasing photovoltaic self-consumption: an approach with game theory and blockchain SESC 2019 - EAI International Conference on Sustainable Energy for Smart Cities, 12/2019, Abstract STEPHANT Matthieu, ABBES Dhaker, HASSAM-OUARI Kahina, LABRUNIE Antoine, ROBYNS Benoît |
In this paper, we present a distributed approach to optimise
self-consumption on a university campus grid. The grid contains photo-
voltaic generators, electric vehicles, loads and a battery. We propose to
solve the optimisation problem with a distributed method using game
theory, where each element of the grid tries to reach its own objectives.
In addition to this optimisation framework, we develop a physical model
of the grid. This model uses real consumption and production data. We
use it to simulate the production and consumption profiles obtained from
the optimisation problem in order to check if these solutions respect the
grid constraints. Finally, we propose to implement concretely this dis-
tributed approach using a private blockchain, which stores production
and consumption data. In addition, a smart contract is deployed on the
blockchain to transcribe the game theory framework. The smart con-
tract collects the preferences of each element of the grid and launches
the optimisation process. Then the blockchain gathers the results and
replaces the role of a central optimisation supervisor. We present some
preliminary results to illustrate our method. |
[2] A survey on energy management and blockchain for collective self-consumption Proceedings of the 7th International Conference on Systems and Control, Universitat Politècnica de València, Spain, October 24-26, 2018, 12/2018, URL, Abstract STEPHANT Matthieu, HASSAM-OUARI Kahina, ABBES Dhaker, LABRUNIE Antoine, ROBYNS Benoît |
This paper gives a definition of collective self-
consumption and introduces the current regulatory framework
in some European countries. It proposes a review of relevant
Demand Side Management (DSM) methods applicable to
improve the collective self-consumption rate. It also introduces
the concept of blockchain and its possible applications to
collective self-consumption, with a focus on some current
experimentations. Current blockchain applications include
validation of measured data and energy transactions. New
architectures propose a completely decentralized energy market
and grid control based on the blockchain technology. However,
a deeper analysis of the benefit of blockchain is required. The
legal framework will also play a role on the future deployment
of these applications. |
TH Thèse |
[1] Optimisation de l’autoconsommation dans une communauté énergétique locale via une blockchain Thèse, 05/2021, URL, Abstract STEPHANT Matthieu |
Avec l’insertion des sources d’énergie renouvelables au sein des réseaux de distribution, de nouveaux
schémas de consommation et d’échange de l’énergie électrique se développent. C’est le cas des
communautés ´énergétiques renouvelables, dans lesquelles des producteurs et consommateurs se partagent
l'électricité localement produite, dans le but d’améliorer l’autoconsommation en valorisant et
en agrégeant la flexibilité des utilisateurs. Le déploiement à grande échelle de ces opérations requiert
la mise en place de méthodes de gestion de l’énergie pour coordonner les participants et ajuster la
consommation `a la production.
Pour répondre à cette problématique, cette thèse présente une méthode distribuée de gestion des
échanges au sein d’une communauté énergétique, décomposée en trois parties. D’abord, un modèle
mathématique, basé sur la théorie des jeux, est utilisé pour décrire le comportement des acteurs, en
intégrant des notions de confort, et de sensibilité à l’origine de l’´électricité en plus d’aspects économiques.
Ceux-ci optimisent leur consommation ou production en fonction de leurs préférences individuelles.
Ensuite, un algorithme d’optimisation ADMM (Alternating Direction Method of Multipliers)
est utilisé pour maximiser l’utilité globale de la communauté tout en respectant des contraintes appliquées à l’ensemble des acteurs. Dans un deuxième temps, un modèle électrique est construit pour intégrer les contraintes physiques des lignes dans la stratégie de gestion et permet en particulier de surveiller le niveau de tension ainsi que la charge des lignes. Enfin, une solution informatique basée sur une blockchain locale est utilisée pour implémenter de façon pratique ce modèle d’échanges. L’architecture distribuée de cette technologie permet aux utilisateurs eux-mêmes de trouver un consensus,
en se passant d’un agent central.
Ces trois outils (modèle mathématique, blockchain et modèle ´électrique) constituent une approche
globale pertinente pour l’optimisation des échanges d’´énergie au sein d’une communauté. Le caractère
distribué de cette approche garantit aux utilisateurs une liberté d’action et une protection de leurs
données.
Mots-clés : Communautés énergétiques, Autoconsommation collective, Blockchain, Optimisation
distribuée, ADMM. |
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