Doctorat ParisTech T H È S E l`École Nationale Supérieure d

N°: 2009 ENAM XXXX
Arts et Métiers ParisTech - Centre de Lille
Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance de Lille - L2EP
2012-ENAM-0027
École doctorale n° 432 : SMI
présentée et soutenue publiquement par
Pascal MONJEAN
le 26 Septembre 2012
Optimisation de l’architecture et des flux énergétiques de centrales à
énergies renouvelables offshore et onshore équipées de liaisons en
continu
Doc
torat ParisTech
T H È S E
pour obtenir le grade de docteur délivré par
l’École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers
Spécialité “ Génie Electrique ”
Directeur de thèse : Benoît ROBYNS
Co-encadrement de la thèse : Jérôme DELANOË - Christophe SAUDEMONT
T
H
È
S
E
Jury
M. Eric MONMASSON, Professeur , SATIE, Université de Cergy-Pontoise Président
M. Xavier ROBOAM, Professeur , LAPLACE, Université de Toulouse Rapporteur
M. Farid MEIBODY-TABAR, Professeur
, GREEN, ENSEM Rapporteur
M. Benoît ROBYNS, Professeur , L2EP, HEI Examinateur
M. Xavier GUILLAUD, Professeur , L2EP, Centrale Lille Examinateur
M. Christophe SAUDEMONT, Maître de Conférences, L2EP, HEI Examinateur
M. Jérôme DELANOË, Ingénieur-Docteur , GE Energy Power Conversion Invité

Table des mati`eres
Table des abr´eviations vii
Remerciements ix
Introduction G´en´erale 1
1 Etat de l’art sur l’´eolien et l’hydrolien offshore et les liaisons de transport
d’´energie en offshore 7
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Eolien offshore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2 Technologies mises en œuvre dans l’´eolien offshore . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.2.1 G´en´eralit´es sur l’´eolienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.2.2 Comparaison des g´en´eratrices `a vitesse fixe et vitesse variable . . 12
1.2.2.3 Topologies de g´en´eratrices ´eoliennes `a vitesse variable . . . . . . 13
1.2.2.4 Comparaison des diff´erentes g´en´eratrices ´eoliennes et crit`eres de
choix d’une g´en´eratrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.2.5 Tendances technologiques concernant les g´en´eratrices ´eoliennes . 15
1.2.3 Fermes ´eoliennes offshore dans le monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.4 Possibilit´e de r´eseaux intercontinentaux avec des fermes ´eoliennes offshore 17
1.3 Mod´elisation de l’´eolienne et de son convertisseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.1 Mod´elisation de la turbine et de la g´en´eratrice . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.2 Mod´elisation du convertisseur enti`erement command´e . . . . . . . . . . . 18
1.3.3 Contrˆole-commande de l’´eolienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.3.1 Strat´egie de maximisation de la puissance en sortie d’´eolienne . 18
1.3.3.2 Structure de commande du convertisseur connect´e `a la g´en´eratrice 19
1.3.4 Exemple de caract´eristiques d’une ´eolienne de 5 MW . . . . . . . . . . . . 20
1.4 Hydroliennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.4.1 Principes de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.4.2 Etat de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4.3 Comparaison entre la production ´eolienne et hydrolienne . . . . . . . . . . 23
1.5 Transport de l’´energie de la centrale offshore au r´eseau `a terre . . . . . . . . . . . 24
1.5.1 Liaisons HVAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
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