A New Efficient Stochastic Energy Management Technique for Interconnected AC Microgrids

Cooperating interconnected microgrids with the Distribution System Operation (DSO) can lead to an improvement in terms of operation and reliability. This paper investigates the optimal operation and scheduling of interconnected microgrids highly penetrated by renewable energy resources (DERs). Moreover, an efficient stochastic framework based on the Unscented Transform (UT) method is proposed to model uncertainties associated with the hourly market price, hourly load demand and DERs output power. Prior to the energy management, a newly developed linearization technique is employed to linearize nodal equations extracted from the AC power flow. The proposed stochastic problem is formulated as a single-objective optimization problem minimizing the interconnected AC MGs cost function. In order to validate the proposed technique, a modified IEEE 69 bus network is studied as the test case

Renewable hydrogen supply chains: A planning matrix and an agenda for future research

Worldwide, energy systems are experiencing a transition to more sustainable systems. According to the Hydrogen Roadmap Europe (FCH EU, 2019), hydrogen will play an important role in future energy systems due to its ability to support sustainability goals and will account for approximately 13% of the total energy mix in the coming future. Correct hydrogen supply chain (HSC) planning is therefore vital to enable a sustainable transition, in particular when hydrogen is produced by water electrolysis using electricity from renewable sources (renewable hydrogen). However, due to the operational characteristics of the renewable HSC, its planning is complicated. Renewable hydrogen supply can be diverse: Hydrogen can be produced de-centrally with renewables, such as wind and solar energy, or centrally by using electricity generated from a hydro power plant with a large volume. Similarly, demand for hydrogen can also be diverse, with many new applications, such as fuels for fuel cell electrical vehicles and electricity generation, feedstocks in industrial processes, and heating for buildings. The HSC consists of various stages (production, storage, distribution, and applications) in different forms, with strong interdependencies, which further increase HSC complexity. Finally, planning of an HSC depends on the status of hydrogen adoption and market development, and on how mature technologies are, and both factors are characterised by high uncertainties. Directly adapting the traditional approaches of supply chain (SC) planning for HSCs is insufficient. Therefore, in this study we develop a planning matrix with related planning tasks, leveraging a systematic literature review to cope with the characteristics of HSCs. We focus only on renewable hydrogen due to its relevance to the future low-carbon economy. Furthermore, we outline an agenda for future research, from the supply chain management perspective, in order to support renewable HSC development, considering the different phases of renewable HSCs adoption and market development

Développement d'un outil de conception de micro-réseaux énergétiques mixtes électricité/hydrogène : prise en compte de l'impact écologique par analyse de cycle de vie

Pour répondre aux enjeux environnementaux, le développement de sources d’énergie primaires peu émettrices de gaz à effet de serre est une nécessité. En ce sens, des technologies permettant la génération d’électricité peu carbonée se sont développées durant ces 2 dernières décennies. En particulier, les technologies renouvelables connaissent un essor important avec une forte augmentation du nombre d’installations solaires photovoltaïques et éoliennes. Ces sources de production décentralisées entrainent le développement de systèmes de stockage permettant de pallier leurs intermittences et leurs fluctuations. Parmi les technologies de stockage énergétique disponibles, l’hydrogène apparait comme un candidat intéressant. La combinaison électrolyseur – stockage – pile à combustible est souvent reportée dans la littérature scientifique, mais il est aussi possible de brûler l’hydrogène plutôt que de le retransformer en électricité. L’objet de l’étude est un micro-réseau comprenant un générateur photovoltaïque, un stockage par batterie et un stockage hydrogène couplé à des brûleurs pour fournir de la chaleur et de l’électricité à un bâtiment isolé. Les travaux de cette thèse s’articulent en deux grandes parties. La première partie est une partie qui traite de la modélisation des différents éléments du micro-réseau. Les modèles techniques et économiques utilisés pour simuler le système sont présentés. En particulier, des modèles semi-empiriques sont développés pour deux technologies : un électrolyseur PEM et un réservoir d’hydrure métallique de type AB5. Ces modèles, obtenus par analogie électrique, s’appuient sur une base de données expérimentales obtenues à différentes conditions opératoires. Les différents paramètres des modèles sont obtenus par correspondance modèle/expérience. Les modèles techniques sont ensuite implémentés dans un outil de simulation que nous utilisons pour concevoir et optimiser le dimensionnement d'un microgrid. Dans un second temps, la question du dimensionnement des différents éléments du micro-réseau est abordée à travers deux cas d’étude. Le premier cas d’étude est un refuge de montagne isolé dans les Pyrénées. Nous supposons que le refuge est alimenté par trois sources d’énergie conventionnelles : le bois pour chauffer le bâtiment, le propane pour cuisiner et le diesel pour fournir de l’électricité. Nous proposons de fournir la totalité de cette énergie avec le micro-réseau étudié dans nos travaux. Le dimensionnement technico-économique du micro-réseau permet d’estimer le coût de l’énergie et de le comparer à une solution conventionnelle. Nous réalisons également une analyse de cycle de vie des éléments du micro-réseau. Cette analyse de cycle de vie a pour objectif de comparer les émissions de gaz à effet de serre émises par la fabrication et l’installation du micro-réseau avec les émissions de la solution conventionnelle « bois-propanediesel ». Le second cas d’étude porte sur une maison familiale isolée du réseau central dans la campagne Occitane. Nous réalisons un dimensionnement pour lequel les résultats des analyses de cycle de vie peuvent directement influencer le dimensionnement du micro-réseau. Nous montrons à travers différents choix de dimensionnement que l’optimum économique n’est pas nécessairement un optimum écologique. Ce cas d’étude a pour but de montrer qu’une analyse de cycle de vie, ou a minima une estimation de l’impact écologique d’une solution dimensionnée, offre des informations intéressantes d’aide à la prise de décision