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Optimisation de la production et de la structure d'énergie électrique par les colonies de fourmis

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par Sihem Bouri
Université Jilali Liabès - Doctorat 2007
  

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8.5. Optimisation globale du réseau électrique

8.5.1. Description du réseau à optimiser

Partant de la matière brute (fioul charbon, mazout, nucléaire pour une centrale thermique), production de l'électricité dans la 1ère colonne (Sous Système 1).

Ce produit final se caractérise par les paramètres de mesure capacité ou performance (puissances actives P réactives Q apparente S ou bien par intensité de courant I) sous une tension moyenne U qui tends vers 20-30 kV au bornes des composants de cette colonne qui sont les générateurs. Ensuite, l'énergie électrique passe à la 2ème Colonne (Sous Système 2) ou une transformation est subite par un ensemble de transformateurs MT/HT mis en parallèle, cette contrainte en tension est primordiale au transport.

Après transformation, le produit passe à la 3ème Colonne (Sous Système 3) ou il est transporté à haute tension par les lignes haute tension, un maillage de la structure est formé par ces lignes de transport raccorder sur un ensemble de noeuds producteurs et consommateurs. Les opérations dans ce maillage sont à double rôle transport et distribution. Après transport et distribution, une seconde transformation doit être subie par une 4ème Colonne (Sous Système 4) qui renferme un ensemble de transformateurs HT/MT, ensuite un autre transport s'effectue à la base d'un maillage de lignes MT irrigant un ensemble de noeuds consommateurs.

Ces lignes sont au même potentiel, alors elles se comportent comme des lignes parallèles et cela s'effectue par la dernière colonne qui est la 5ème Colonne (Sous Système 5). Les figures (8-4) et (8-5) montrent le détail et le synoptique du système série parallèle de production transport et répartition du produit dans le système électro-énergétique.

Fig. (8-3) : Schéma du réseau électrique parallèle- série

Fig. (8-4) : Schéma synoptique du réseau électrique parallèle- série

8.5.2. Caractéristiques globales du réseau à optimiser

La structure du parc réseau électrique, fait intervenir les colonnes (sous-systèmes) suivantes pour exécuter l'ensemble des phases concernant la production transformation répartition et distribution d'énergie. Ces colonnes sont illustrées ci-dessous:

Gi : Représente la performance ou bien la capacité en % de la puissance totale.

pi : Représente la fiabilité de l'élément considéré en %.

Ci : Représente le coût en % de l'investissement sur chaque colonne (sou système).

1-Colonne {1} représente le sous-système 1 (production d'énergie) qui comprend quatre (04) générateurs de puissance de 4. 200 Mw.

 

1

2

3

4

Gi %

100

98

95

120

Pi %

89.9

99.7

78

79.7

Ci %

45

115

2.5

15

2-Colonne {2} représente le sous-système 2 (Colonne de transformation d'énergie. Les transformateurs MT / HT qui comporte quatre (04) transformateurs :

 

1

2

3

4

Gi %

100

97

99

80

Pi %

89.9

96

69.7

89.7

Ci %

140

215.6

30

74

3-Colonne {3} représente le sous-système 3 (Colonne des lignes de transport HT) qui comporte cinq (05) lignes.

 

1

2

3

4

5

Gi %

100

100

98

100

120

Pi %

78

79.8

98

79.8

89.8

Ci %

21

32

50

21

80.1

4-Colonne {4} représente le Sous-système 4 (Colonne des transformateurs HT/MT) qui comporte trois (04) transformateurs.

 

1

2

3

4

Gi %

96

98

100

100

Pi %

97

79.7

98

89.5

Ci %

39

75

120

25

5-Colonne {5} représente le sous-système 5 (Colonne des lignes MT) qui comporte sept (07) lignes.

 

1

2

3

4

5

6

7

Gi %

98

100

95

90

100

96

85

Pi %

95

89.5

79.5

65

85

89.8

79.9

Ci %

41.5

210

10

61

81

99

110

Le tableau (8-7) pressente les caractéristiques des composants ou éléments prédisposés pour la conception d'un design pour le système réseau de répartition. Ces caractéristiques varient en forme et taille pour chaque composants (Type qui la version k et la performance ou capacité G) ainsi sur leurs prix C et fiabilité P ou disponibilité A.

TABLEAU 8-7

CARACTÉRISTIQUES DES ÉLÉMENTS PRÉDISPOSÉS

 
 

Technologie #

Sous- Systèmes #

Composants

# 1

# 2

# 3

# 4

# 5

# 6

# 7

Générateurs

1

fiabilité

0.898

0.997

0.780

0.797

/

/

/

coût

0.45

1.15

0.025

0.15

/

/

/

performance

100

98

95

120

/

/

/

Transformateurs

2

fiabilité

0.898

0.96

0.697

0.897

/

/

/

coût

1.4

2.156

0.3

0.74

/

/

/

performance

100

97

99

80

/

/

/

Lignes HT

3

fiabilité

0.78

0.798

0.98

0.798

0.898

/

/

coût

0.21

0.32

0.5

0.21

0.801

/

/

performance

100

100

98

100

120

/

/

Transformateurs

4

fiabilité

0.97

0.797

0.98

0.895

/

/

/

coût

0.39

0.75

1.2

0.25

/

/

/

performance

96

98

100

100

/

/

/

Lignes MT

5

fiabilité

0.95

0.895

0.795

0.65

0.85

0.898

0.799

coût

0.415

2.1

0.1

0.61

0.81

0.99

1.1

performance

98

100

95

90

100

96

85

La demande de la clientes HT et MT qui représentent les 20% en HT et 80% en MT pour l'année en cours est estimée à une puissance de 800 Mw sur le réseau électrique. Cette demande est estimée sur la base annuelle de 8760 h. La demande est de 100 % pour un pic annuel de valeur semestrielle qui se réduit à 75% pendant un trimestre ainsi la réduction se suit de 50 et 25% pendant les deux autres trimestres restants. Le tableau (8-8) illustre cette demande cumulative.

TABLEAU 8-8

DONNÉES DE LA DEMANDE CUMULATIVE ANNUELLE

Niveau

de demande (%)

100

75

50

25

Durée (h)

4380

1095

1095

1095

Probabilité (%)

50

12.5

12.5

12.5

Pour analyser au mieux l'application de notre programme ACF sur la robustesse et l'efficacité, nous allons tester ce programme d'optimisation par une variation des caractéristiques touchant profondément le Coût et la Fiabilité par deux autres tests par rapport au système de référence (système analyser) et un troisième test touchera la variation de ces deux variables (Coût et Fiabilité).

8.5.2.1. Test N°1 par rapport à la référence

TABLEAU 8-9

CARACTÉRISTIQUES DES ÉLÉMENTS PRÉDISPOSÉS

 
 

Technologie #

Sous- Systèmes #

Composants

# 1

# 2

# 3

# 4

# 5

# 6

# 7

Générateurs

1

fiabilité

0.898

0.997

0.780

0.797

/

/

/

coût

0.100

0.95

0.44

1.23

/

/

/

performance

100

98

95

120

/

/

/

Transformateurs

2

fiabilité

0.898

0.96

0.697

0.897

/

/

/

coût

0.82

1.09

0.5

2.15

/

/

/

Performance

100

97

99

80

/

/

/

Lignes HT

3

fiabilité

0.78

0.798

0.98

0.798

0.898

/

/

coût

0.18

2.09

1.1

0.59

0.3

/

/

performance

100

100

98

100

120

/

/

Transformateurs

4

fiabilité

0.97

0.797

0.98

0.895

/

/

/

coût

1.55

1.2

0.73

0.29

/

/

/

performance

96

98

100

100

/

/

/

Lignes MT

5

fiabilité

0.95

0.895

0.795

0.65

0.85

0.898

0.799

coût

1.135

1.25

0.734

0.23

0.645

0.971

2.09

performance

98

100

95

90

100

96

85

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"Il faudrait pour le bonheur des états que les philosophes fussent roi ou que les rois fussent philosophes"   Platon