Etude et analyse d’un système HVDC-VSC connecté à une ferme d’énergie éolienne

Abstract

L’électricité étant majoritairement produite par de grosses centrales à flamme ou nucléaires, les gestionnaires de réseaux de transport et de distribution s’appuient traditionnellement sur la nature modulable de cette production pour compenser l’inélasticité et la fluctuation de la demande. La montée en puissance des énergies renouvelables (EnR), telles que l’éolien, change la donne: elles ont en effet le défaut d’être plus délicates à piloter et à anticiper. Les réseaux doivent alors pouvoir réagir rapidement, dans des conditions optimales de fiabilité et d’économie, à la grande variabilité et imprévisibilité de la puissance délivrée. La technologie HVDC, plus particulièrement sa version HVDC-VSC, autorise un réglage rapide et précis des tensions et flux de puissance. Fiable et économique, elle peut renforcer la flexibilité des réseaux en courant alternatif (CA) existants. HVDC-VSC est aussi « sur le pont » pour raccorder les grands parcs éoliens marins aux réseaux CA à terre. Les grands parcs éoliens reliés au réseau électrique, peuvent potentiellement apporter une contribution significative à l’exploitation des réseaux de transport CA, avec, par exemple, la régulation de la fréquence ou la stabilisation du réseau. L’aptitude de la technologie HVDC-VSC, à fournir un contrôle de puissance active et réactive indépendant peut être utilisée pour soutenir le réseau de transport CA, se traduisant par des avantages techniques et économiques non négligeables pour les opérateurs des réseaux. Essentiellement, en raison de l'augmentation de la taille de l’installation éolienne, le bruit, pollution visuelle et aussi grâce à des valeurs élevées de la vitesse du vent, les applications éoliennes en mer sont de plus en plus gagnantes de terrain. Mais le placement des fermes éoliennes en mer se lève beaucoup de défis liés à la construction, l’installation et la transmission d'énergie. Cette dernière exige un grand effort pour rendre les fermes éoliennes en mer fiable, surtout pour les longues distances entre elles et la cote. La solution qui peut résoudre le problème ci-dessus est l'utilisation d’un système de transmission basé sur la technologie VSC (Voltage Source Converter). Les principaux avantages de ces systèmes de transmission sont en relation avec les pertes de transmission ainsi que les coûts. L'objectif de cette thèse, est de modéliser et analyser le comportement dynamique du système de transmission HVDC-VSC basé sur un redresseur non commandé relié à une ferme éolienne en mer.