| Titre : | Gestion et valorisation du stockage de l'énergie électrique dans les sytèmes de transport |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Londres : ISTE éditions, cop. 2017 |
| Collection : | Génie électrique, ISSN 0297-536X |
| ISBN/ISSN/EAN : | 978-1-78405-187-7 |
| Format : | 1 vol. (312 p.) / ill. en noir et en coul., tabl., graph., couv. ill. / 24 cm |
| Note générale : | Bibliographie p. [301]-309 |
| Langues: | Français |
| Index. décimale : | 621.312 (Production, transformation, stockage (piles et accumulateurs), centrales) |
| Catégories : |
[Agneaux] Électricité > Stockage [Agneaux] Énergie > Stockage [Agneaux] Véhicules électriques |
| Résumé : | "Les technologies modernes de stockage de l'énergie électrique sont un élément clé du développement durable. Elles permettent désormais d'envisager le déploiement de véhicules électriques aux performances acceptables et une électrification croissante de certains systèmes de transport tels que les aéronefs. Cet ouvrage met en évidence l'importance du stockage de l'énergie électrique dans un contexte de déploiement de réseaux électriques intelligents appelés smart-grids. Ces réseaux interagissent de façon croissante avec certains systèmes de transport tels que les véhicules électriques et hybrides rechargeables, les trains, métros, trams et bus électriques. Dans une démarche pédagogique, cet ouvrage présente les outils méthodologiques pour construire un système de gestion énergétique du stockage. Ces outils basés sur de l'intelligence artificielle et des techniques d'optimisation explicite sont analysés à travers des études de cas concrets. Gestion et valorisation du stockage de l'énergie électrique dans les systèmes de transport expose diverses applications intégrant des technologies modernes de stockage ? Les réseaux embarqués en aéronautique, l'intégration des véhicules électriques dans le réseau électrique, les véhicules hybrides ou encore la traction ferroviaire hybride et ses installations." [Source : 4e de couv.] |
| Sommaire : |
Préface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Eric MONMASSON Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Chapitre 1. Problématique du stockage de l’énergie électrique dans les systèmes de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1. Besoins de stockage dans les systèmes de transport . . . . . . . . . . . . 17 1.2. Difficultés du stockage de l’énergie électrique . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.Alimentation en énergie électrique des systèmes de transport . . . . . . 22 1.4. Gestion du stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4.1. Cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.2. Structure du superviseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4.3. Graphes fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4.4. Fonctions d’appartenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.4.5. Graphes opérationnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.4.6. Règles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.4.7. Indicateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.4.8. Optimisation des paramètres du superviseur . . . . . . . . . . . . . 30 1.4.9. Logique floue de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.4.10. Méthodologies mises en œuvre pour construire la gestion énergétique d’un système de stockage . . . . . . . . . . . . . . 32 6 Stockage d’énergie électrique dans les transports Chapitre 2. Réseau local en continu à échange d’énergie pour applications en aéronautique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.2. Réseau de bord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3. Réseau continu local étudié . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.4. Méthodologie de développement du superviseur . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5. Le cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.5.1. Les objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.5.2. Les contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.5.3. Les moyens d’action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.6. La structure du superviseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.6.1. Les grandeurs d’entrée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.6.2. Les grandeurs de sortie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.7. Choix des outils de développement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.8. Identification des différen Table des matières 7 2.14.1.3. Détermination des paramètres influents à l’aide des plans d’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.14.1.4. Optimisation des paramètres à l’aide des algorithmes génétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.14.2. Application aux niveaux N1 et N2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.14.2.1. Objectifs et indicateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.14.2.2. Identification des paramètres à optimiser . . . . . . . . . . . 86 2.14.2.3. Détermination des paramètres les plus influents . . . . . . . 89 2.14.2.4. Optimisation des paramètres . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 2.14.2.5. Validations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 2.15. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Chapitre 3. Véhicules électriques et hybrides . . . . . . . . . . . . . . 99 3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.2. Technologies de stockage dans les véhicules hybrides et les véhicules électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.3. Développement des véhicules électriques et interaction avec les réseaux électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.3.1. Problématique du développement des VE . . . . . . . . . . . . . . 104 3.3.2. La recharge des VE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.3.3. Problématique de l’intégration dans les réseaux électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.4. Supervision de la charge des VE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.4.2. Modèle de charge du véhicule électrique . . . . . . . . . . . . . . . 108 3.4.3. Réseau électrique de distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.4.4. Supervision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.4.4.1. Méthodologie de construction de superviseur flou . . . . . . 114 3.4.4.2. Cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.4.4.3. Structure du superviseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3.4.4.4. Graphe fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3.4.4.5. Fonctions d’appartenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.4.4.6. Graphe opérationnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.4.4.7. Règles floues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.4.4.8. Indicateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.4.4.9. Optimisation du superviseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.4.5. Résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.5. La charge réversible des véhicules électriques . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.5.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 8 Stockage d’énergie électrique dans les transports 3.5.2. Vehicle-to-Grid et apport de la charge réversible aux réseaux électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.5.3. Vehicle-to-Home et apport de la charge réversible aux bâtiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 3.6. Architectures et principe de fonctionnement des véhicules hybrides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.6.1. Niveaux d’hybridation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.6.2. Architecture des chaînes de traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.6.2.1. Hybride série . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.6.2.2. Hybride parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.6.2.3. Hybride série-parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.7. Gestion énergétique d’un véhicule hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.7.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.7.2. Logique floue pour la gestion énergétique . . . . . . . . . . . . . . 132 3.7.3. Logique floue de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 3.7.3.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 3.7.3.2. Quelques définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.7.3.3. Traitement d’un système flou de type 2 . . . . . . . . . . . . 136 3.7.4. Application à la gestion d’énergie d’un véhicule électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 3.7.4.1. Cas d’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 3.7.4.2. Objectifs de la gestion énergétique proposée . . . . . . . . . 141 3.7.4.3. Pilotage énergétique du système pile à combustible . . . . . 141 3.7.4.4. Résultats des essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.8. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Chapitre 4. Système ferroviaire : chaîne de traction diesel électrique hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.2. Conception d’une locomotive hybride autonome . . . . . . . . . . . . . 151 4.2.1. Introduction à la problématique de conception et de gestion d’énergie dans le contexte du projet PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.2.1.1. Le projet PLATHEE : contraintes et objectifs du projet . . . 151 4.2.1.2. Quels objectifs, quelles contraintes de conception ? . . . . . 155 4.2.2. Stratégie de gestion fréquentielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.2.3. Importance et traitement des missions ferroviaires . . . . . . . . . 161 4.2.3.1. Indicateurs de dimensionnement liés aux missions ferroviaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 4.2.3.2. Indicateurs d’hybridabilité liés aux missions ferroviaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Table des matières 9 4.2.3.3. Autres indicateurs liés aux performances de la locomotive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 4.2.3.4. Classification des missions ferroviaires . . . . . . . . . . . . . 165 4.2.3.5. Synthèse de missions dimensionnantes . . . . . . . . . . . . . 167 4.2.4. Conception séquentielle : du dimensionnement à l’analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 4.2.4.1. Processus séquentiel : architecture, gestion, dimensions . . . 169 4.2.4.2. Modèles de conception des principaux éléments (NBT, NSC, PGEN) 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 4.2.4.3. Synthèse énergétique des équipements à bord de PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 4.2.4.4. Analyse multicritère du dimensionnement. . . . . . . . . . . 185 4.2.4.5. Conclusion et autres travaux sur la conception de la locomotive PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 4.2.5. Mise en œuvre du démonstrateur PLATHEE . . . . . . . . . . . . . 194 4.2.5.1. Méthodologie de développement du démonstrateur . . . . . 194 4.2.5.2. Définitions et objectifs de la simulation Hardware In the Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 4.2.5.3. Simulateur Hardware In the Loop signal de la locomotive hybride PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 4.3. Conclusion du projet PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 4.4. Exercice : définition des besoins du système ferroviaire et application du stockage à la traction électrique . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4.4.1. Etude cinématique d’un train . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4.4.1.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4.4.1.2. Enoncé de l’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 4.4.1.3. Réponses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 4.4.2. Etude de l’effort et du profil énergétique d’un train . . . . . . . . . 219 4.4.2.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.4.2.2. Enoncé de l’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 4.4.2.3. Réponses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 4.4.3. Dimensionnement basique et comparaison des technologies de système de stockage d’énergie pour les applications ferroviaires . . . 228 4.4.3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 4.4.3.2. Enoncé de l’étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 4.4.3.3. Réponses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 4.5. Annexes: caractéristiques techniques des sources et organes de stockage embarqués à bord de PLATHEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 10 Stockage d’énergie électrique dans les transports Chapitre 5. Système ferroviaire : installation fixe de traction électrique hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 5.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 5.2. Installations fixes de traction électrique hybride . . . . . . . . . . . . . . 246 5.2.1. Problématiques du système d’électrification ferroviaire . . . . . . 246 5.2.2. La solution des IFTEH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 5.2.3. Etat de l’art des IFTEH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 5.2.3.1. Services rendus par le stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 5.2.3.2. Exemples d’installation fixe de traction électrique hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 5.3. Gestion énergétique d’IFTEH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 5.3.1. Méthodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 5.3.2. Cahier des charges et spécifications techniques . . . . . . . . . . . 263 5.3.3. Structure du superviseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 5.3.4. Détermination des graphes fonctionnels du gestionnaire court terme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 5.3.5. Fonctions d’appartenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 5.3.6. Détermination des graphes opérationnels . . . . . . . . . . . . . . . 273 5.3.7. Règles floues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 5.3.8. Indicateurs de performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 5.3.9. Modélisation et résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 5.3.10. Optimisation de la gestion énergétique . . . . . . . . . . . . . . . 284 5.4. Expérimentation d’une IFTEH et analyse de sensibilité . . . . . . . . . . 291 5.5. Perspective de smart-grid ferroviaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 5.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 |
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| SI8/3186 | Livre | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Magazin | |
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