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