Contribution à l’étude de l’optimisation de la compensation de l’énergie réactive

Abstract

L’accroissement de la demande en énergie électrique et le libre marché des échanges d’électricité, ont poussé les organismes distributeurs à prêter une grande attention à la qualité et au coût de cette dernière, particulièrement dans les réseaux de distribution. Afin de réduire les pertes de puissance (estimées entre 10% et 25%) dues au transit de forts courants réactifs et améliorer le profil de la tension des lignes de distribution, le moyen le plus indiqué est le placement de batteries de condensateurs shunts. C’est d’ailleurs dans ce but que le présent sujet de thèse a été proposé. L’objectif qu’on s’est assigné est donc la détermination des puissances des batteries et leurs emplacements pour réduire au mieux les pertes de puissance, améliorer le profil de la tension et par là augmenter la capacité de transmission de ces lignes. Le problème est donc un problème d’optimisation avec ou sans contraintes. Deux voies ont été adoptées pour atteindre le but fixé. La première voie de solution choisie est analytique. Dans cette méthode, de nouveaux modèles donnant les réductions des pertes de puissance et d’énergie dues à une batterie donnée en fonction des puissances du restant des batteries ont été donnés. De plus, la méthode de détermination des tailles optimales des batteries que nous avons proposée est itérative et ne nécessite donc aucune inversion de matrices. Le second modèle quant à lui, il utilise des techniques heuristiques dont les principaux avantages sont la réduction du nombre de variables de contrôle et permet une simple modélisation mathématique du problème. Dans ce modèle, le choix des noeuds candidats pour recevoir les batteries dont les tailles optimales ont été préalablement calculées analytiquement, est fait de deux manières différentes. La première est basée sur la sensibilité des pertes de puissance totales de la ligne à la charge réactive d’un noeud donné. La seconde par contre utilise les index de stabilité de chacun des noeuds de la ligne. Mais avant toute chose et afin de pouvoir parler de la conduite rationnelle de la compensation de l’énergie réactive, on ne peut se passer du calcul de l’écoulement de charge. Dans ce but, deux méthodes non newtoniennes de calcul de l’écoulement de charge ont été proposées. Ces méthodes sont simples à comprendre et à mettre en oeuvre. Dans ces dernières, la convergence du problème est assurée avec un nombre d’itérations réduit et un temps de calcul relativement très court. Si dans l’optimisation de la compensation de l’énergie réactive par méthode analytique, on n’a considéré que des lignes en échelle du fait de la complexité de la modélisation mathématique du problème lorsqu’il s’agit de lignes en antenne dans celle utilisant les techniques heuristiques, les lignes considérées sont soit en échelle soit avec ramifications. Les résultats auxquels nous avons abouti sont comparables à ceux donnés par d’autres auteurs voir meilleurs lorsque dans la méthode heuristique les noeuds candidats à recevoir les batteries de condensateurs shunts sont déterminés par les index de stabilité.