Contribution à l'étude et l'amélioration de la stabilité d'un réseau électrique hybride AC/DC en présence des sources dispersées
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
The global energy transition towards renewable sources has accelerated, driven by climate policies to reduce CO₂ emissions. This transformation changes electrical systems from centralized architectures to complex hybrid AC/DC networks integrating dispersed renewables. While offering sustainable opportunities, it introduces stability challenges due to intermittency, reduced inertia, and power electronics interfaces.
This thesis improves stability in hybrid AC/DC systems with dispersed sources by developing innovative modeling, analysis, and control tools. The research reconciles electrical security with energy transition demands, proposing robust solutions for large-scale renewable integration. The work establishes a comprehensive framework through extended stability classification, expanding IEEE categories to include resonance and converter-induced stability for high renewable penetration. Significant advances in VSC-HVDC analysis through a PLL-less method offer architectural simplification and computational reductions while maintaining performance. For DFIG wind systems, coordinated strategies combining virtual inertia and droop control transform decoupled generators into active frequency contributors through software implementation. The approach culminates with BESS integration in DFIG farms, creating hybrid solutions combining renewable flexibility with storage reactivity.
Methodologies combine modal analysis, time-domain analysis, and decentralized control, validated through MATLAB/Simulink. This research advances hybrid AC/DC grid knowledge, enabling massive renewable integration without compromising stability and reliability.
Description
La transition énergétique mondiale vers les sources renouvelables s'est accélérée, stimulée par les politiques climatiques visant à réduire les émissions de CO₂. Cette transformation fait évoluer les systèmes électriques d'architecture centralisée vers des réseaux hybrides AC/DC complexes intégrant des énergies renouvelables dispersées. Bien qu'offrant des opportunités durables, elles introduisent des défis de stabilité liés à l'intermittence, à l'inertie réduite et aux interfaces d'électronique de puissance. Cette thèse améliore la stabilité des systèmes hybrides AC/DC avec sources dispersées en développant des outils innovants de modélisation, d'analyse et de contrôle. La recherche concilie la sécurité électrique et les exigences de la transition énergétique, en proposant des solutions robustes pour l'intégration à grande échelle des énergies renouvelables. Le travail établit un cadre complet en proposant une classification étendue de la stabilité, en élargissant les catégories IEEE pour inclure la stabilité de résonance et la stabilité induite par des convertisseurs, afin d’assurer une forte pénétration des renouvelables. Des avancées significatives dans l'analyse VSC-HVDC grâce à une méthode sans PLL offrent une simplification architecturale et des gains de performance computationnelle. Pour les systèmes éoliens GADA, des stratégies coordonnées combinant inertie virtuelle et statisme transforment les générateurs découplés en contributeurs actifs de fréquence grâce à une implémentation logicielle. L'approche culmine avec l'intégration de BESS dans les parcs éoliens, créant des solutions hybrides alliant la flexibilité des énergies renouvelables et la réactivité du stockage. Les méthodologies combinent l'analyse modale, temporelle et le contrôle décentralisé, validées avec MATLAB/Simulink. Cette recherche fait progresser les connaissances sur les réseaux hybrides AC/DC, permettant une intégration massive des énergies renouvelables sans compromettre la stabilité et la fiabilité.