Thèse 85 2016

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Mohamed Khider – Biskra
Faculté des Sciences et de la Technologie
Département de Génie Électrique
THÈSE DE DOCTORAT
En vue de l’obtention du diplôme de docteur en sciences en génie électrique
Gestion de l’énergie d’un système hybride autonome
pour application « Smart Grid »
Réalisée par : BENAOUADJ Mahdi
Soutenue publiquement le : 04 / 06 / 2016
Devant le jury composé de :
BAHRI Mebarek
Professeur
Université de Biskra
Président
ABOUBOU Abdennacer
Professeur
Université de Biskra
Rapporteur
AYAD Mohamed-Yacine
Docteur
R&D dans l’industrie, France
Co-Rapporteur
BAHI Tahar
Professeur
Université d’Annaba
Examinateur
BETKA Achour
Professeur
Université de Biskra
Examinateur
LABAR Hocine
Professeur
Université d’Annaba
Examinateur
DJERDIR Abdesslem
Professeur
UTBM, France
Invité
Année universitaire : 2015/2016

Remerciements
Remerciements
Avant tout, je remercie ALLAH le tout puissant, le miséricordieux, qui
m’a donné la force et le courage pour achever cet humble travail.
Je remercie tout particulièrement mes parents, pour leur soutien
inconditionnel au cours de ces longues années d’études.
Je tiens à remercier essentiellement mes encadreurs messieurs
ABOUBOU Abdennacer et AYAD Mohamed-Yacine pour l’intérêt qu’ils ont
apporté à ce travail de thèse.
Mes sincères remerciements s’adressent également, à messieurs les
membres du jury, pour l'honneur qu'ils me feront en participant au jugement de
ce travail.
Enfin, Je tiens à remercier vivement toute personne qui m’a aidée, de près
ou de loin, à élaborer et à réaliser cette thèse.

Résumé - صخلم - Abstract

Résumé
Gestion de l’énergie d’un système hybride autonome pour application
« Smart Grid »
Le « Smart Grid » est une dénomination d'un réseau électrique intelligent et
performant qui utilise les technologies de l’information dans le but d’optimiser la production,
la distribution et la consommation de l'électricité, entrainant la résolution du problème de la
gestion de l’énergie, ainsi que l’amélioration de l'efficacité du réseau.
Le problème de la gestion de l’énergie consiste à rechercher la répartition de puissance
la plus convenable entre les différentes sources constituant un réseau électrique d’architecture
hybride. Plusieurs critères d’évaluation interviennent pour le choix de cette répartition, tels
que : la consommation du combustible, les émissions polluantes, la puissance limitée des
sources, les états de charge des éléments de stockage, la durée de vie des composants, etc. Les
algorithmes permettant de résoudre ce type de problèmes sont appelés : « stratégies de
commande », ou « lois de gestion de l’énergie », ou aussi « stratégies de gestion de
l’énergie ».
Pour une application « Smart Grid », la présente thèse est une contribution à la
résolution du problème de la gestion de l’énergie d’un système hybride autonome composé de
piles à combustible PEM (Proton Exchange Membrane) considérées comme source
principale, de batteries lithium-ion et de supercondensateurs utilisés en tant que sources
auxiliaires.
Dans le but d’obtenir des lois de gestion de l’énergie garantissant d’avoir la meilleur
répartition de puissance en provenance des divers points de production, la commande
optimale/plate a été optée.
Basée sur l’équation d’Euler-Lagrange, et sur les propriétés de la platitude
différentielle, la stratégie adoptée a permis de satisfaire les demandes énergétiques de la
charge, en tenant compte des contraintes principales suivantes :
- Puissance limitée des piles,
- Etat de charge final des batteries, qui doit être ramené à chaque fin de cycle à un seuil
fourni par la commande optimale,
- Tension du bus continu, qui doit être stabilisée à sa valeur de référence issue de la
commande plate.

Résumé
Mots clés : Smart grid, Gestion de l’énergie, Système hybride autonome, Pile à combustible
PEM, Batterie au lithium-ion, Supercondensateur, Commande optimale, Commande plate,
Banc d’essai.