PhD report
Specialite : Genie electrique

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20 novembre 2012

ECOLE CENTRALE DE LILLE
France


Ye WANG

Evaluation de la Performance des Reglages de Frequence des Eoliennes a l Echelle du Systeme Electrique,
Application a un Cas Insulaire



President :
Jean Paul HAUTIER, Professeur, Arts et Metiers ParisTech, centre de Lille

Rapporteurs :
Yvon BESANGER, Professeur, Institut National Polytechnique de Grenoble, G2ELab
Julio USAOLA, Professeur, Universidad Carlos III de Madrid, Espagne

Examinateurs :
Jacques LOBRY, Professeur, Universite de Mons, Mons, Belgique
Georges KARINIOTAKIS, Docteur, MINES ParisTech, Sophia Antipolis
Herman BAYEM, Docteur, EDF R&D, Clamart

Directeurs de these :
Bruno FRANCOIS, Professeur, Ecole Centrale de Lille, L2EP
Xavier GUILLAUD, Professeur, Ecole Centrale de Lille, L2EP

Invite:
Stephane BISCAGLIA, Docteur, ADEME, Valbonne





Resume:
l integration croissante de la production eolienne ne participant pas au reglage de frequence induit de nouvelles difficultes de gestion des systemes electriques. Ces problemes sont d�autant plus significatifs que le reseau est faible. La presente these vise a evaluer la performance et la fiabilite du reglage de frequence des eoliennes a l echelle du systeme electrique. Les etudes sont appliquees sur un reseau insulaire. D abord, l impact d�un fort taux de penetration de la production eolienne sur l allocation de la reserve primaire et sur le comportement dynamique du reseau est caracterise. Il est montre que la participation des eoliennes au reglage de frequence est techniquement indispensable pour le maintien de la surete du systeme electrique a partir d�un certain taux de penetration. Deux solutions permettant aux eoliennes de contribuer au reglage de frequence sont ensuite etudiees par simulations dynamiques. La performance d�une inertie emulee est caracterisee en considerant l impact du point de fonctionnement initial des eoliennes et des parametres du controleur. La contribution de la reserve eolienne a l amelioration de la performance dynamique du systeme est egalement identifiee. Afin d�evaluer le potentiel et la fiabilite de la reserve eolienne, la derniere partie de ce travail est consacree aux etudes statistiques prenant en compte la variabilite et l incertitude de la prevision de la production. Deux strategies du placement de reserve sont proposees et comparees. l impact des erreurs de prevision sur le potentiel de reserve eolienne est egalement mis en evidence. Enfin l energie reglante d�une ferme et la plage de reglage du statisme eolien sont caracterisees. fonctionnement du systeme eolien.

Mots-cles:
reseau electrique, eolienne, reglage primaire, frequence, commande,



Le jury


Plan :

Introduction generale
Chapter I Production eolienne et systemes electriques faibles
Chapter II Impact sur le reglage primaire de frequence de l integration de la production renouvelable passive en milieu insulaire
Chapter III Adaptation de la commande des eoliennes a vitesse variable en vue de la participation au reglage de frequence
Chapter IV Etudes des performances dynamiques du reglage de frequence
Chapter V Impact de la variabilite et de l erreur de prevision sur le potentiel du reglage primaire des eoliennes
Conclusion generale

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Proclamation des resultats



Publications

[J1] Y. Wang, X. Guillaud, J. Duval, B. Francois,
" High Wind Power Penetration in Isolated Power Systems: Assessment of wind inertial and primary frequency responses",
IEEE Transactions On Power Systems, Vol. 8, No.3, pp. 2412-2420, August 2013.

[J2] WANG Ye, BAYEM Herman, GIRALT-DEVANT Maria, SILVA Vera, GUILLAUD Xavier, FRANCOIS Bruno,
" Methods for Assessing Available Wind Primary Power Reserve ",
IEEE Transactions On Sustainable Energy, Vol. 6, pages. 272 - 280, 01/2015

[C1] Y. Wang, X. Guillaud, J. Duval et B. Francois,
" Enhanced design of a deloaded wind turbine controller for frequency regulation participation ",
9th Inter. Workshop on Large-scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Plants, Quebec city, Canada, 18-19 octobre 2010.

[C2] Y. Wang, G. Delille, X. Guillaud, F. Colas et B. Francois,
" Real-time simulation : the missing link in the design process of advanced grid equipment ",
, 201 IEEE PES General Meeting, Minneapolis, USA, 25-29 juillet 2010.



Au travail





Photo souvenir: Ye, Bruno, Di