iii.3. modelisation et optimisation du systeme - TEL (Thèses-en-ligne)

UNIVERSITE DE CORSE PASQUALE PAOLI
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES THESE
PRESENTÉE EN VUE DE L'OBTENTION LE GRADE DE
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE DE CORSE
(Spécialité : ÉnergÉtique et GÉnie des ProcÉdÉs)
Présentée et soutenue publiquement Par Valérie ACQUAVIVA
le 11 juillet 2009 Titre : ANALYSE DE l'INTEGRATION DES SYSTEMES ENERGETIQUES A SOURCES RENOUVELABLES
DANS LES RESEAUX ELECTRIQUES INSULAIRES
_______
Directeur de Thèse :
Philippe POGGI, Maitre de Conférences, HDR, Université de Corse
Commission d'examen : Rapporteurs : Fréderic MIRANVILLE, Maitre de Conférences, HDR, Université
de la Réunion
Dominique LAMBERT, Maitre de Conférences, HDR, Université de
Toulouse Examinateurs : Florence MATTERA, Ingénieur-Chercheur, CEA-INES Bourget-du-
Lac
Marc MUSELLI , Maitre de Conférences, HDR, Université de
Corse
Stefka NEDELTCHVA, Professeur à l'Université Technique de
Sofia, Bulgarie
Philippe POGGI, Maitre de Conférences, HDR, Université de
Corse Je profite de l'occasion qui m'est offerte par cette page de
remerciements pour exprimer toute ma gratitude à Monsieur Jean-François
Bernardini, Directeur de l'école doctorale de l'Université de Corse, pour
m'avoir permis de terminer ce travail après plusieurs années
d'interruption.
Je remercie Monsieur Frédéric Miranville, Maître de Conférences HDR à
l'Université de la Réunion et Monsieur Dominique Lambert, Maître de
Conférences HDR à l'Université de Toulouse pour avoir bien voulu rapporter
ma thèse et participer à ce jury. Je remercie également Mesdames Stefka
Nedeltcheva, Professeur à l'Université Technique de Sofia, et Florence
Mattera, Ingénieur au CEA - INES d'avoir examinée mes travaux.
Je remercie vivement Monsieur Philippe Poggi, mon Directeur de Thèse,
car sans lui ce travail n'aurait pu aboutir. Il a su, malgré un emploi du
temps très chargé, se rendre disponible et trouver de précieux moments pour
que je puisse terminer ce doctorat. Son aide, son soutien et sa bonne
humeur y ont largement contribués.
Je souhaite également remercier Monsieur Marc Muselli pour l'intérêt
qu'il a porté à ce travail mais également pour tous ces échanges que nous
avons eus tout au long des trois années passées dans le laboratoire de
Vignola. Je tiens également à saluer sa sympathie.
Je remercie tout particulièrement mon père pour l'obstination dont il
a fait preuve.
SOMMAIRE
INTRODUCTION..................................................................
.....................1
CHAPITRE I :
L'APPORT DU PHOTOVOLTAIQUE DANS LE RESEAU DE DISTRIBUTION
D'ELECTRICITE........................................................8
I.1.
INTRODUCTION................................................................
..........9
I.2. LE RESEAU ELECTRIQUE
CORSE................................................11
I.2.1. Caractéristiques du réseau électrique
Corse..................................11
I.2.2.
Constat.....................................................................
........16 I.3. METHODOLOGIE : DEFINITION DES PARAMETRES ETUDIES.........17
I.3.1.
Introduction..................................................................
.....17
I.3.2. Détermination de la coïncidence entre la puissance
fournie par la centrale PV et la charge appelée sur le
réseau................................................18
I.3.3. Détermination des paramètres définissant le Taux de
Disponibilité
Effectif.........................................................
...........................19
I.3.4. Détermination du taux de disponibilité effectif ou
TDE....................27
I.4.
RESULTATS.....................................................................
..........27 I.4.1. Probabilité de
coïncidence......................................................28
I.4.1.a. Probabilité de coïncidence annuelle pour une
centrale photovoltaïque
............................................................
.....28
I.4.1.b. Probabilité de coïncidence mensuelle pour une
centrale PV...31
I.4.1.c. Probabilité de coïncidence pendant la période
estivale pour une centrale
PV............................................................
.........35
I.4.2. Probabilités de disponibilité de la ressource aux heures
de consommation
pointe............................................................
.........................37
I.4.2.a. Probabilité annuelle de disponibilité de la
ressource aux heures de consommation
pointe......................................................
37
I.4.2.b. Probabilité estivale de disponibilité de la
ressource aux heures de consommation
pointe......................................................
38
I.4.2.c. Probabilité mensuelle (janvier et août) de
disponibilité de la ressource aux heures de consommation
pointe.............................40
I.4.3. Puissance effective
(PE)........................................................41 I.4.4. Stockage d'énergie minimum
nécessaire.....................................45
I.4.5. Valeur de l'énergie
PV .........................................................50
II.4.6. Le Taux de Disponibilité
Effectif ............................................52 I.5.
CONCLUSION..................................................................
....................56 CHAPITRE II : RENFORCEMENT DES BOUTS DE LIGNE ELECTRIQUE :
LA SOLUTION PHOTOVOLTAÏQUE
.....................................................58 II.1.
INTRODUCTION................................................................
..59
II.2. LES CHUTES DE
TENSION............................................................61
II.2.1. Quelques rappels sur le réseau électrique français
(EDF).................61 II.2.2. Critères de
qualité.........................................................62
II.2.3. Définition et calcul des chutes de
tension....................................63
II.2.4. Renforcement des bouts de ligne
électriques................................64
II.3. REDUCTION DES CHUTES DE TENSION - LA SOLUTION PV.........68
II.3.1.
Introduction..................................................................
....68
II.3.2. Principe de
fonctionnement...................................................69
II.3.3
Avantages.....................................................................
....70
II.4. METHODOLOGIE ET
ANALYSE....................................................72 II.4.1. Présentation du bout de ligne
étudié..........................................72 II.4.1.a. Critères de
sélection.................................................73 II.4.1.b. Description du bout de ligne
étudié...............................74 II.4.1.c. Profil de
consommation.............................................75 II.4.2. Dimensionnement du système en
toiture....................................77
II.4.2.a. Synopsis de la méthode de
dimensionnement....................78 II.4.2.b. Calcul de la chute de tension avec et sans
système PV connecté en
toiture......................................................
..................80
II.4.2.c. Stratégies
d'étude....................................................82
II.4.2.d. Nombre de chutes de
tension.......................................87 II.4.2.e. Estimation de la taille du
champ...................................88
II.4.3. Hypothèses économiques - Coût du kWh
consommé.....................93 II.4.3. a. Evaluation du coût d'investissement
initial.....................94
II.4.3. b. Le crédit d'impôt (Ministère de l'Economie, des
Finances et de l'Industrie,
2005).........................................................
..96
II.4.3. c. L'investissement
brut...............................................97
II.4.3. d. Evaluation du coût d'investissement
initial.....................98
II.4.3. e. Coût de