GHOUARI Adel

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université de Batna -2-
Faculté de Technologie
Département de Génie Industriel
THÈSE
Présentée pour l’obtention du diplôme de
DOCTORAT 3ème Cycle LMD
Spécialité: Génie Industriel
Option: Informatique Industrielle et Productique
Par
Adel Ghouari
Thème
Étude théorique et expérimentale des réseaux intelligents
appliqués dans la gestion d’énergie des systèmes
photovoltaïques connectés au réseau électrique
Soutenue le : 23/05 /2017 Devant le jury composé de :
Mohamed Djamel MOUSS Pr. Université de Batna 2 Président
Chaâbane HAMOUDA MCA Université de Batna 2 Rapporteur
Abdelaziz CHAGHI Pr Université de Batna 2 Co-Rapporteur
Ali MALEK Directeur de Recherche CDER, Bouzaréah-Alger Examinateur
Samir ABDELHAMID MCA Université de Batna 2 Examinateur
Ahmed LOUCHENE Pr Université de Batna 2 Examinateur
Kamel BALA MCB Université de Batna 2 Invité

i
Remerciements
Je remercie vivement Monsieur Chaâbane Hamouda, mon directeur de
Thèse, car sans lui ce travail n’aurait pu aboutir. Il a su, malgré un emploi du
temps très chargé, se rendre disponible et trouver de précieux moments pour
que je puisse terminer ce doctorat. Son aide, son soutien et sa bonne humeur y
ont largement contribués.
Je souhaiterais aussi adresser ma gratitude à Monsieur Mohamed Chahdi
pour ses conseils et son temps consacré pour corriger mon anglais. Grâce à vous
j’ai publié mes travaux de recherche en toute confiance.
Monsieur Abdaziz Chaghi m’a fait l’honneur d’être mon co-directeur de ma
thèse, il a pris le temps de m’écouter et de discuter avec moi l’évolution de mon
travail. Ses remarques m’ont permis de mener à bien ce travail. Pour tout cela je
le remercie.
Je tiens à remercier les membres du jury d’avoir accepté d’évaluer mes
travaux de thèse et de s’être déplacés (pour certains de très loin) pour assister
à ma soutenance de thèse. Je remercie vivement Monsieur Ali Malek pour avoir
accepté d’éxaminer et de discuter ce travail.
Je remercie Monsieur Ahmed Louchene pour avoir accepté de participer à
mon jury de thèse et pour sa participation scientifique ainsi que le temps qu’il a
consacré à ma recherche. Je remercie également Monsieur Samir Abdelhamid
pour l’honneur qu’il me fait d’être dans mon jury de thèse.
Mes remerciements sont adréssé à Monsieur Mohamed Djamel Mouss pour
avoir accepté de présidé le jury de ma thèse.
Je suis également très reconnaissant à l’aide précieuse de Monsieur Amor
Gama pour ses conseils et sa contribution dans la programmation.
Je souhaite également remercier Monsieur Kamel Bala pour l’intérêt qu’il a
porté à ce travail mais également pour tous ces échanges que nous avons eus tout
au long des trois années passées dans le laboratoire. Je tiens également à le
saluer pour sa sympathie.
Je tiens également à remercier ma famille qui m’a apporté son soutien de près
ou de loin. Particulièrement, Mes parents qui m’ont permis de faire de bonnes
détente quand je leur rendais visite et qui n’ont jamais cessé de me soutenir.
Merci à mes frères, Rimel, Mounir-Ahlam-Israa, Nawel, Saleh-Sabah, Rabie*,
Chamessa et khaoula.

ii
Cette thèse n’aurait pas pu se finir dans les temps sans l’aide, le soutien,
l’encouragement et la présence de mon collègue Badreddine Boutaghriout merci
d’avoir été là.
Pour finir, un grand Merci à mes amis (Rafik*, Massoaud*, Fahim*, Hmed*,
Merzaka*, Karima, Mohand, Ilham, Karim, Ali, Imed, Djamel, Youssaf, Khaled, :
Moussa, Raouf, Hanane, Yazid, Bilal, Azdin, Nasim, Soufian, Halim, Tarek,
Hichem, Bouznag, Mystro, et …) de m’avoir réconforté dans tous mes moments
de doute. Milles merci pour tout ce que vous m’avez apporté et pour tout le
bonheur qu’on a partagé.
Merci a tous !

iii
«The only way to do great work is to love what you do»
Steve Jobs 2005
«La seule énergie propre est celle que l’on ne consomme pas»
Bon sens…

iv
Résumé
Les réseaux intelligents « Smart Grid » désignent essentiellement une nouvelle génération des réseaux
électriques équipées des technologies de l’information et de communication (TIC). Ces derniers permettent la
gestion optimale de l’électricité entre les producteurs et les consommateurs. L’utilité des réseaux intelligents est
d’établir un équilibre entre l’offre et la demande d’énergie ainsi que de minimiser les pertes d’électricité dans le
réseau de distribution. Les réseaux intelligents intègrent les différentes sources pour la production de l’électricité
(gaz naturel, pétrole, charbon, etc.), ainsi que les sources renouvelables (solaire, éolien, géothermie, etc.). La
maison intelligente, « Smart Home », constitue le noyau du réseau intelligent. Elle est caractérisée par une
plateforme logicielle ayant pour objectif la rationalisation de la consommation et, par conséquent, la
minimisation des coûts d’énergie. Ainsi l’ensemble des maisons intelligentes forment un réseau décentralisé de
production de l’électricité d’origine renouvelable. En effet, l’énergie produite est injectée dans le réseau
électrique ou utilisée dans la consommation propre. Dans ce travail, une analyse du contexte énergétique national
est présentée suivie par une présentation des différentes problématiques du réseau électrique. Ensuite, un état de
l’art des réseaux intelligents est donné, ceci, en mettant l’accent sur son architecture et ses composants. Une
attention particulière est acordée à la maison intelligente comme composant principal du réseau intelligent.
Aussi, ce travail présente une analyse des performances d’un système photovoltaïque à injection dans le réseau
installé au laboratoire énergie solaire à l’université de Batna 2. Cette analyse à pour objectif de déterminer le
potentiel d’application des systèmes photovoltaïques décentralisés en Algérie. Pour ce faire, une étude
expérimentale d’un système photovoltaïque de 1.6kWp est menée en tenant en compte trois années de tests et de
mesures. Par suite, une approche de monitoring appliquée à une maison intelligente est développée en utilisant
des logiciels libres. De plus, des modèles de simulation sous Trnsys, du système PV à injection dans le réseau et
des profils de consommations pour une maison, sont élaborés et validés en utilisant les résultats expérimentaux.
Enfin, l’étude est conclue par une analyse économique des systèmes PV à injection dans le réseau.
Les mots clés
Les réseaux intelligents ; monitoring ; gestion de l’énergie ; logiciels libres ; système photovoltaïque connecté au
réseau ; TRNSYS ; l’économie des systèmes photovoltaïques, courbe de charge, TIC.
Abstract
The Smart Grid (SG) systems essentially are a new generation of electrical networks which are equipped by the
information and communication technologies (ICT). The ICT are used to optimize the energy management
between suppliers and customers. The utility of smart grids is to establish a balance between energy supply and
demand as well as to minimize electricity losses from the distribution network. The smart grids include different
conventional energy sources (natural gas, oil, coal and others) for the electricity generation and renewable ones
(photovoltaic, CSP, wind, and others). The Smart Home is the kernel of the smart grid. It is characterized by the
use of the software platforms to optimize the energy management which lead to energy costs minimization. The
whole smart homes form a decentralized network for the generation of renewable electricity. In fact, the
generated energy is used for self-consumption or injected in the grid network. In this work, an analysis of the
national energy context is presented followed by the issues related the national electrical grid. After, a state of
the art of the smart grids is given with a detail of its architecture and components. A particular attention is given
to the smart home as a principal component of the smart grid. Also, this work presents an important section of a
grid connected photovoltaic system performances analysis, this system is installed in the solar laboratory at
Batna 2 University. This section is intended to establish the potential of the decentralized photovoltaic systems in
Algeria. In order to do this, an experimental photovoltaic system of 1.6kWp is presented with taking into account
three years of tests and measures. Moreover, a monitoring approach applied to a smart home is developed using
open source environment. Next, simulation models under Trnsys of the grid connected PV system and the
consumption profiles are elaborated and validated using the experimental results. Last, the study is concluded by
an economic analysis of the grid connected PV systems.