Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les dernières décennies ont été marquées par une prise de conscience mondiale sur les envolées du cours des énergies primaires et la multiplication des dérèglements climatiques. L'une des pistes de solution les plus prometteuses consiste à développer et à adopter de nouveaux modes de production et d'exploitation de l'énergie électrique. L'orientation du développement des réseaux actuels vers les réseaux plus intelligents ("Smartgrid") constitue une piste de solution âprement explorée par la communauté scientifique à travers la planète. Dans la même veine, la présente thèse est une contribution au développement et au déploiement des microréseaux électriques (MRE) qui sont l'implémentation à une échelle réduite des concepts liés aux réseaux intelligents. Basé sur une littérature scientifique très fournie sur le sujet, ce travail représente un défi multidisciplinaire proposant un ensemble de solutions éprouvées en laboratoire. La première contribution de cette thèse est la conception et la construction d'un prototype pour l'étude en laboratoire des microréseaux électriques. Un tel équipement est un atout majeur dans l'étude de l'interaction entre les différentes composantes d'un réseau intelligent. Ce dernier a permis la mise en oeuvre d'une procédure d'identification des paramètres du générateur diesel qui est la pierre angulaire de l'alimentation en énergie des régions isolées, notamment au Nord du Québec (Îles-de-la-Madeleine). En outre, cette thèse présente une étude détaillée du système de stockage inertiel comme solution de stabilisation à court terme de la fréquence du MRE opérant en mode autonome. À partir des résultats pratiques obtenus sur le prototype construit, elle propose des solutions améliorant la dynamique d'injection de puissances (actives et réactives) à l'aide des onduleurs de support synchronisés au MRE.

The last decades have been marked by a global awareness of the surge in primary energy prices and the proliferation of climate disruption. One of the most promising solutions is to develop and adopt new paradigms of production and exploitation of the electrical energy. The development of current electrical grids towards smarter networks, the smartgrid paradigm, is a solution track that has been fiercely explored by the scientific community around the world. In the same vein, this thesis is a contribution to the development and deployment of micro-grids, which are the implementation on a small scale of concepts related to smart grids. Based on a rich scientific literature on the subject, this work represents a multidisciplinary challenge proposing a set of proven solutions in the laboratory. Gearing up in this direction, the present thesis is a contribution to the development and deployment of Microgrids, which are the implementation on a small scale of concepts related to the smartgrids paradigm. Based on a rich scientific literature, this work represents a multidisciplinary challenge proposing a set of proven solutions in the laboratory. The first contribution of this thesis is the design and construction of a microgrid's prototype for laboratory studies and suitable for the training. Such equipment is an essential asset in the study of interactions between components of the microgrid that has allowed the implementation of a procedure for identifying the parameters of a diesel genset, which is the cornerstone of the power supply in remote areas, particularly in the Magdalen Islands, in northern Quebec. This thesis also presents a detailed study of a flywheel energy storage system, as a short-term stabilization solution, and proposes improvements of the grid-support-inverter, tied to the microgrid for the active and reactive powers injection.