Contribution à l’évaluation du coefficient du couple synchronisant et analyse de son impact sur un réseau électrique à faible inertie

Faced with the challenges of climate change and environmental constraints related to fossil fuels, more and more countries have opted for renewable energies (RE), mainly intermittent types such as wind and solar. However, the integration of these energy sources into the grid is not without consequences and poses real challenges. Indeed, some of these energy technologies have no inherent inertia, such as solar photovoltaic, and others cannot effectively contribute to the inertia of the grid due to the power electronics interface through which the energy is injected iin the power system. Thus, a scenario of the replacement of synchronous machines by this type of technology may eventually impact the power system's stability. The goal of the work carried out in this thesis was, therefore, to deepen the understanding of the impact of non-synchronous power penetration on stability through the evaluation and analysis of the evolution of the power system's synchronizing torque coefficients evolution. For this purpose, two STC evaluation methods have been adapted and implemented as two average wind farm models (MASDA and MSAP). Thus, the different works carried out on different complexity power system models (four machines, three modified machines, ten machines) have highlighted an impact of the replacement of synchronous machines by non-synchronous powers on the synchronizing torque coefficient. A downward trend in these coefficients was observed for a simple power system of 4 machines with a symmetrical topology. However, this trend could not be generalized to more complex networks. Moreover, the realization of a power flow optimization based on the maximization of the STC improved the power system's resilience following a disturbance by a lesser deviation of the rotor speed variation rate, thus opening the way to better management of the studied context.Face aux défis climatiques et aux contraintes environnementales liées aux énergies fossiles, de plus en plus de pays ont fait le pari des énergies renouvelables (EnR), essentiellement de types intermittents comme l’éolien ou le solaire. Cependant l’intégration de ces sources d’énergies au réseau n’est pas sans conséquence et pose de réels défis. En effet, certaines de ces technologies énergétiques sont dépourvues d’inertie inhérente telle que le solaire photovoltaïque et d’autres ne peuvent contribuer efficacement à l’inertie du réseau du fait l’interface d’électronique de puissance à travers laquelle l’énergie est injectée au réseau. Ainsi, un scénario de remplacement des machines synchrones par ce type de technologie risque à terme d’impacter la stabilité du réseau. L’objectif des travaux menés dans cette thèse était donc d’approfondir la compréhension de l’impact de la pénétration de puissances non synchrones sur la stabilité à travers l’évaluation et l’analyse de l’évolution des coefficients du couple synchronisant des machines du réseau. Dans ce but, deux méthodes d’évaluation du CCS ont été adaptées et implémentées, de même pour deux modèles moyens de parc éolien (MASDA et MSAP). Ainsi, les différents travaux réalisés sur des modèles de réseaux de complexité différente (4 machines, 3 machines modifié, 10 machines) ont permis de mettre en évidence un impact du remplacement de machines synchrones par des puissances non synchrones sur le coefficient du couple synchronisant. Une tendance à la baisse de ces coefficients a été observée pour un réseau simple de 4 machines avec une topologie symétrique. Cependant cette tendance n’a pu être généralisée sur des réseaux plus complexes. Par ailleurs, la réalisation d’une optimisation des flux de puissance basée sur la maximisation du CCS a permis d’améliorer la résilience du réseau à la suite d’une perturbation par un dévoiement moindre du taux de variation de la vitesse rotorique, ouvrant ainsi la voie à une meilleure gestion du contexte étudié