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Journée Doctorale Groupe SNCF – 14/12/2015
OBJECTIF
Dimensionnement et gestion
par optimisation de systèmes
de stockage d’énergie pour les
réseaux électriques ferroviaires Olivier BOSSI
EPIC SNCF / Innovation & Recherche
Encadrant : Julien Pouget (I&R/PSF)
Directeurs de thèse : Nicolas Retière, Laurent Gerbaud (Université Grenoble Alpes)
Laboratoire: Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab)
Début de thèse : Janvier 2013
CONTEXTE
Producteurs
d’électricité
RTE
Poste RTE Lignes
électriques
Sous Station de Traction
Caténaire (Feeder)
63-400kV
RTE 1500V DC
25kV AC
La traction électrique : ~7.5TWh, ~600M€ et 90% du trafic
Distance à la sous-station
Puis
sance d
isponib
le
En 1
500V
Continu >8MW
<2MW
~15km
Le réseau d’électrification est indispensable
aux performances de l’exploitation
« Saturation » du
réseau d’électrification ferroviaire
Etude de nouvelles solutions technologies
pour le renforcement
Doter I&P d’outils pour mieux
étudier ces nouvelles technologies
METHODE
Stockage : système énergétique dynamique
Gestion dépendant du
dimensionnement Dimensionnement dépendant
de la commande
Un système complexe
Un nombre très élevé de paramètres à considérer
Une approche système est nécessaire
Proposer une méthodologie basée sur l’utilisation
d’outils d’optimisation
L’ingénierie SNCF ne dispose pas d’outils adaptés à l’étude de ce type
de systèmes : des méthodologies doivent être développées
Electronique de puissance
Villenoy HVB
(SNCF)
Systèmes de
stockage d’énergie
Ushiku Sectioning Post
(Japon)
2x1500V
(SNCF)
RESULTATS
Utilisation de méthodes d’optimisation
Formulation d’un problème et validation
de la méthodologie
RER C : Branche Brétigny – Dourdan. Utilisation d’un système de stockage pour renforcer l’alimentation
Exploitation nominale dans la zone du
système de stockage
Gain sur la consommation électrique
Amélioration de la qualité d’alimentation
CONCLUSIONS
Alimentation dégradée
(tension trop faible)
Ajout d’un
système de stockage
Sous-stations
Trains
Réseau électrique
Système de stockage
Contraintes
Objectif
Saisie des équations
Résolution du problème
Analyse
Tension minimale Consommation (16h-20h) Gain de consommation
Référence (sans stockage) 15,3kWh 0%
1390V 14,1kWh -7,76%
Puissance maximale
(charge)
5,9MW
Puissance maximale
(décharge)
3,8MW
Capacité minimale 351kWh
Constante de temps 214s
Dimensionnement avec pilotage optimal
• Nouvel outil pour l’étude des systèmes de stockage d’énergie
• Introduction de l’optimisation dans les outils de conception
• Extension prévue de la méthodologie à d’autres systèmes actifs (HVB, FACTS…)
Exploitation nominale
assurée
Exploitation
dégradée
Plan de tension initial Plan de tension avec système de stockage
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