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Gionfra, Nicolo
Universite Paris-Saclay, Ecole doctorale no. 580 - Science et technologies de l'information et de la communication- STIC, Espace Technologique, Immeuble Discovery, Route de l'Orme aux Merisiers RD 128, 91190 Saint-Aubin (France); CentraleSupelec, Laboratoire des Signaux et Systemes - L2S, Gif-sur-Yvette (France); Universita di Roma, La Sapienza, Dipartimento di ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti - DIAG (Italy)2018
Universite Paris-Saclay, Ecole doctorale no. 580 - Science et technologies de l'information et de la communication- STIC, Espace Technologique, Immeuble Discovery, Route de l'Orme aux Merisiers RD 128, 91190 Saint-Aubin (France); CentraleSupelec, Laboratoire des Signaux et Systemes - L2S, Gif-sur-Yvette (France); Universita di Roma, La Sapienza, Dipartimento di ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Antonio Ruberti - DIAG (Italy)2018
AbstractAbstract
[en] In this PhD work we focus on the wind farm (WF) active power control since some of the new set grid requirements of interest can be expressed as specifications on its injection in the electric grid. Besides, one of our main objectives is related to the wind farm power maximization problem under the presence on non-negligible wake effect. The chosen WF control architecture has a two-layer hierarchical distributed structure. First of all, the wind turbine (WT) control is addressed. Here, a nonlinear controller lets a WT work in classic zones of functioning as well as track general deloaded power references. This last feature is a necessary condition to accomplish the WF control specifications. Secondly, the high level WF control problem is formulated as an optimization problem distributed among the WTs. Two novel distributed optimization algorithms are proposed, and their performance tested on different WF examples. Both are based on the well-known particle swarm optimization algorithm, which we modify and extend to be applicable in the multi-agent system framework. Finally, the overall WF control is evaluated by taking into account the WTs controlled dynamics. Simulations show potential significant power gains. Eventually, the introduction of a new control level in the hierarchical structure between the WF optimization and the WTs controllers is proposed. The idea is to let further cooperation among the WT local controllers, via a consensus-based technique, to enhance the overall system performance. (author)
[fr]
Les travaux de these s'interessent au reglage de la puissance active injectee dans le reseau, ce qui represente aujourd'hui l'une des problematiques principales du pilotage des parcs eoliens participant a la gestion du reseau. Dans le meme temps, l'un des buts reste de maximiser la puissance extraite du vent en considerant les effets de couplage aerodynamique entre les eoliennes. La structure du controle-commande choisie est de type hierarchisee et distribuee. Dans la premiere partie de la these, les travaux portent sur la commande de la turbine d'une eolienne autour des points de fonctionnement classiques mais egalement autour des points a puissance extraite reduite. En fait, cela releve d'une condition de fonctionnement necessaire pour l'atteinte des objectifs imposes au pilotage d'un parc eolien. Dans la deuxieme partie, le probleme du controle a l'echelle d'un parc est pose sous la forme d'une optimisation distribuee parmi les turbines. Deux nouveaux algorithmes d'optimisation metaheuristique sont proposes et leur performance testee sur differents exemples de parcs eoliens. Les deux algorithmes s'appuient sur la methode d'optimisation par essaim particulaire, qui est ici modifiee et adaptee pour les cas d'application aux systemes multi agents. L'architecture de controlecommande globale est enfin evaluee en considerant les dynamiques des turbines controlees. Les simulations effectuees montrent des gains potentiels significatifs en puissance. Finalement, dans la troisieme partie de la these, l'introduction d'une nouvelle etape de cooperation au niveau des controleurs locaux des turbines, par l'utilisation de la technique de controle par consensus, permet d'ameliorer les performances du systeme global. (auteur)Original Title
Strategies de commande distribuee pour l'optimisation de la production des fermes eoliennes
Primary Subject
Source
15 Mar 2018; 299 p; [180 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Universite Paris-Saclay, Specialite: Automatique
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue