Dimensionement optimal des systèmes énergétiques intégrant la stratégie de gestion pour une maison raccordée au réseau

International audienceCet article présente une méthodologie de dimensionnement optimal intégrant la stratégie de gestion d'un système d'énergie complexe (chauffage, climatisation, PV et stockage électrochimique) pour un bâtiment raccordé au réseau. Le confort thermique, déterminé grâce à un modèle d'enveloppe thermique dynamique d'ordre réduit, et le coût sur le cycle de vie seront pris en compte comme les critères d'optimisation alors que la couverture de la charge sera considérée comme une des contraintes. Cela se traduit par la formulation d'un problème d'optimisation multi-objectif complexe avec un grand nombre de paramètres et de contraintes, mais on va montrer qu'il peut être calculé rapidement en utilisant une approche d'optimisation de type gradient. Le cas d'étude est une maison individuelle située au Sud-Est de la France. Les résultats d'optimisation que nous obtenons sont les meilleurs compromis entre confort et coût global (fabrication et utilisation).

Toward building energy management: Electric analog modeling for thermal behavior simulation

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AD for optimization in electromagnetism applied to semi analytical models combining composed functions

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Enjeux et perspectives du bâtiment intelligent pour le génie électrique: conception, supervision optimale et intégration dans les réseaux et les éco-quartiers

International audienceCette intervention fait une synthèse du contexte et des enjeux du « smart-building » comme étant un élément incontournable du « smart-grid ». A ce titre les aspects suivants sont traités :1° Contexte : Problématique énergétique et climatique globale et nécessité d’augmenter la quote-part des énergies renouvelables2° Le « smart-grid » comme une première solution mais avec la problématique des pics et des intermittences dues aux énergies renouvelables3° Le « smart building » comme un allier incontournable du « smart grid »en raison du poids grandissant du bâtiment dans la consommation électrique (En France, au Brésil), et le fait que les bâtiments peuvent être à énergie positive4° Des exemples de recherches développées dans le cadre du « smart-building » à Grenoble entre notamment les laboratoires G2ELAB et G-SCOP sur les thématiques de la Conception, de la Modélisation et de la Supervision optimale5° Entre le « smart grid » et le « smart-building » la nécessité d’étudier l’échelon de la « smart-city» et de l’ « éco-quartier »6° Le « smart-building » qui supplantera le « smart-grid » ? 7° Une recherche mise en œuvre via des plateformes expérimentales8° Conclusio

ELECTRICAL PERFORMANCE OPTIMIZATION OF AN HVAC DUAL FLOW

International audienceThis work highlight potential gains linked to the control of HVAC system used in buildings. For this, the modelling of electrical system is realized in order to optimize its behaviour. This study is based on the calculation of losses generated in ventilator motors and variable speed drivers to determine the optimal control mode and to evaluate the energy saving

A Global Optimization Approach Integrating Low Frequency Switching Harmonics Standard for Electric Actuators Design in Aircraft Electrical Networks: Harmonics/Weight Optimization

International audienceIn aircraft applications, ensuring the power quality of the electrical system is one of the critical constraints during network equipment design. This task must be done in accordance with additional constraints like the global weight, cost and volume. In order to prevent high level disturbances in aircraft networks, international standards have fixed the conducted EMI levels that power converters are allowed to emit. On the other hand, respecting these standards at the design step requires analytical and semi-analytical models that are able to achieve a real system analysis and to develop optimized equipments adapted to the network requirements. In this paper we paved the way towards an anticipatory estimation of low frequency harmonics in a typical electrical actuator topology (Filter+Converter+Motor+Reductor). Several models (Three-phase PMW inverter, passive filter, gear reducers and a permanent magnet synchronous machine) were implemented in CADES software in order to find an optimal harmonics/weight Pareto solution using a deterministic or hybrid optimization approach allowing fast optimizations with a high number of parameters and constraints

Couplage d'un modèle thermique issu de COMFIE avec un chauffage régulé électriquement pour une simulation temporelle hybride à pas variable

National audienceLe but de cet article est de présenter le couplage réalisé entre un modèle thermique de bâtiment construit à partir du logiciel COMFIE et un modèle de chauffage dans MATLAB/Simulink. Il s'agit d'une interopérabilité entre deux domaines régis par des phénomènes de natures différentes : continus pour la thermique et événementiel pour la régulation du chauffage, le tout interagissant de manière fortement couplée. La simulation par pas variable assure une bonne gestion de cette hybridation et permet de simuler rapidement les températures en tenant compte d'une manière précise de l'occurrence des évènements dus au système de contrôle. Cette étude se fait dans le cadre de la nécessité de coupler des modèles thermiques (COMFIE) et électriques (cf. régulation chauffage) dans la perspective de simulation des bâtiments BBC et à énergie positive : ceci nécessitant de gérer des problèmes d'interopérabilité entre environnements

Strong coupling of a building thermal model with a controlled electical heater for an hybrid energy simulation

International audienceThe context of this study is the coupling of thermal and electrical models in order to efficiently simulate energy consumption in buildings, which requires managing interoperability problems between simulation environments. The coupling is accomplished in MATLAB™ tool between a thermal model of a building envelope using COMFIE software and an electrical heater model. Our purpose is to study and generalize the interoperability between these two domains governed by phenomena of different natures: continuous domain for thermal one and event driven for heating, both interacting in a strongly coupled way. A variable step solver is used to ensure an efficient hybridization offering faster simulation

Comparison between system design optimization strategies for more electric aircraft network.

The aircraft electric network is a complex system, consisting of many different elements integrated to form a unique entity, designed to perform a well-defined mission. In the current state, the network conceptual design is based on standards defined by the aircraft manufacturer. As a consequence, electric subsystem suppliers are doing local optimizations to fulfill these standards in a separated way through a “mechanistic approach”. This results in a set of optimized subsystems which is not necessarily “optimal” with respect to the network level. To overcome this problem, we present a design approach called EPFM (Extended Pareto Front Method) based on separated subsystem optimizations which aims at finding an optimal configuration of the electrical network at the system level. The EPFM is discussed with regard to the computational cost and the collaboration requirements in the aeronautical industrial context and compared with the classical mechanistic approach

Integrated Planning of a Solar/Storage Collective

French regulation allows consumers in low-voltage networks to form collectives to produce, share, and consume local energy under the collective self-consumption framework. A natural consequence of collectively-owned generation projects is the need to allocate production among consumers. In long-term plans, production allocation determines each of the consumers' benefits of joining the collective. In the short-term, energy should be dynamically allocated to reflect operation. This paper presents a framework that integrates long and short-term planning of a collective that shares a solar plus energy storage system. In the long-term planning stage, we maximize the collective's welfare and equitably allocate expected energy to each consumer. For operation, we propose a model predictive control algorithm that minimizes short-term costs and allocates energy to each consumer on a 30-minute basis (as required by French regulation). We adjust the energy allotment ex-post operation to reflect the materialization of uncertainty. We present a case study where we showcase the framework for a 15 consumer collective.Comment: Final draft accepted for publication in IEEE Transactions on Smart Gri