Thèse - "Interopérabilité HVDC au côté AC" F/H

Contexte général

La réalisation de l'interopérabilité CCHT multifournisseurs et multi-terminal est identifiée comme un objectif clé par la Commission européenne. La proposition de projet InterOPERA d'Horizon Europe est une initiative unique pour définir et valider les cadres d'interopérabilité CCHT appropriés, au travers du développement d'un démonstrateur temps-réel.

Il englobe des cadres de conception fonctionnelle et de spécification, des cadres de test d'intégration des sous-systèmes de contrôle et de protection, des cadres de coopération et des cadres d'approvisionnement. Le développement du démonstrateur consiste en la spécification, le développement technique et le test d'intégration HIL (Hardware-In-the-Loop) du système de contrôle complet d'un réseau CCHT multi-terminal avec des sous-systèmes fournis par au moins trois fabricants de convertisseurs CCHT. Ce projet d’une durée de 4 années associe 21 partenaires (Gestionnaires de Réseau de Transport, Développeurs de parcs éoliens en mer, Fabricants de convertisseurs CCHT, Fabricants d’éoliennes offshore, …).

Au sein du projet InterOPERA, SuperGrid Institute, pilotera le développement du cadre fonctionnel générique, pour la réalisation de systèmes CCHT multi-terminaux et multifournisseurs. L’objectif de ce cadre fonctionnel est double : A/ définir le découpage fonctionnel et les interfaces entre les différents sous-systèmes (certaines fonctions de protection et contrôles se situent au niveau du réseau CCHT, d’autres fonctions se situent au niveau des stations de conversion), B/ exprimer les exigences et les paramètres fonctionnels pour chacun des sous-systèmes, dans l’objectif de maximiser l’interopérabilité (propriété Plug & Play), tout en ne limitant pas le potentiel d’innovation au niveau des fournisseurs. L’interopérabilité concerne l’organisation des fonctions de protection et de contrôle du réseau DC, entre les différents niveaux suivants : système, sous-système, composant. Durant les années 1-2 du projet, SuperGrid pilotera la Tâche 2.1 : Basic functional requirements for multi-vendor HVDC Grid Systems and Subsystems. Durant les années 3-4 du projet, SuperGrid contribuera à la Tâche 2.3 : Connection network code recommendations for multi-vendor multi-terminal HVDC systems.

Dans le but de contribuer à ce travail, SuperGrid Institute planifie d’embaucher un ingénieur de recherche qui réalisera un travail de thèse de recherche sur le thème de l’interopérabilité des systèmes HVDC multiterminaux multifournisseurs, au côté AC. La thèse s’emparera notamment des questions de recherche qui, d’une part ne pourront pas être traitées par les ressources opérationnelles du projet InterOPERA (tâche 2.1) en raison de leur focalisation sur les actions prioritaires en vue du démonstrateur, et qui d’autre part ne sauraient être laissées de côté en vue des conclusions du projet. La thèse sera ainsi nourrie par la tâche 2.1, et elle contribuera plus spécifiquement à la tâche 2.3.

Description du sujet de thèse

Les sujets d’interopérabilité des convertisseurs HVDC peut se ranger en deux catégories : interopérabilité au côté AC, interopérabilité au côté DC. Alors que tous les convertisseurs d’un réseau HVDC sont soumis à l’interopérabilité au côté DC, l’interopérabilité au côté AC dépend de la configuration du système AC et elle ne se pose pas systématiquement.

Jusqu’à présent, un convertisseur HVDC qui est connecté à un réseau de ferme éolienne offshore, est contrôlé pour former le réseau offshore AC, et évacuer la puissance produite par la ferme, selon un mode de contrôle souvent dénommé Vf. Un seul convertisseur HVDC étant connecté à une seule ferme éolienne.

Dans un proche futur, les fermes éoliennes offshore seront connectées par des liens HVDC bipolaires de 2GW, au lieu de la configuration monopolaire 900MW. Il peut alors être avantageux pour la disponibilité de l’opération de la ferme éolienne, d’interconnecter chacun des deux convertisseurs offshore (convertisseurs du pôle positif et du pôle négatif) à l’ensemble du réseau offshore de la ferme éolienne (un seul réseau AC offshore, au lieu de deux séparés), Les deux convertisseurs doivent alors se répartir la fonction de formation du réseau et l’évacuation de la puissance. Ceci constitue un sujet d’interopérabilité au côté AC (#1).

A moyenne échéance, les fermes éoliennes offshore connectées au travers de lien HVDC, devront être capables de fournir des services de formation du réseau AC onshore (grid forming). Cette exigence entrainera une nouvelle manière d’opérer et de contrôler le réseau de ferme éolienne offshore. Le convertisseur HVDC offshore et les turbines éoliennes devront coopérer d’une manière nouvelle pour assurer la formation du réseau AC offshore, tout en délivrant une puissance répondant au besoin du réseau onshore. Ceci constitue un sujet d’interopérabilité au côté AC (#2).

La thèse s’inscrit dans ce contexte, et elle pourra également aborder des problématiques complémentaires qui émergeront du projet InterOPERA.

Objectifs / Missions

• Un travail bibliographique d’état de l’art

• La sélection de questions de recherche et de verrous scientifiques

• La modélisation de systèmes HVDC et de systèmes de ferme éolienne offshore dans un environnement de simulation adapté à l’étude de transitoires électromagnétiques

• L’approche théorique des questions d’interopérabilité AC, au moyen de modèles simplifiés

• La formalisation de concepts de contrôle au côté AC pouvant fournir un cadre d’interopérabilité

• L’évaluation des différentes options de cadre d’interopérabilité proposées

• La validation des principaux résultats, le cas échéant sur la plateforme de simulation temps réel HIL de SuperGrid Institute

*Les objectifs de la thèse et son contenu seront définis en fonction des éléments en provenance de la tâche 2.1 et des besoins du projet InterOPERA.

Références

[1] Düllmann P. , et Al.: European Offshore  grid : On protection system design for radial bipolar multi-terminal HVDC networks – Publication 11087 CIGRE Paris 2022

[2] Equinor : multivendor hvdc links providing O&G installations, perspectives and challenges - https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/10._sharifabadi_kamran_-_multivendor_hvdc_links_supplying_oil_and_gas_installations.pdf

Profil du candidat

Titulaire d’un diplôme d’Ingénieur ou d’un Master en Génie Electrique, vous avez des appétences pour :

• Les réseaux électriques

• L’électronique de puissance

• Le contrôle-commande

Savoir-être

• Capacité de travail en équipe au sein d’un groupe de recherche et d’un projet collaboratif

• Communication écrite et orale en langue anglaise

Ce que nous pouvons vous offrir :

• Vous intégrez un institut pour la transition énergétique, un domaine d’activité porteur et stimulant,

• Un environnement de travail jeune et dynamique,

• Des équipes mixtes et internationales (+25 nationalités),

• Participation aux frais de repas (restaurant d’entreprise),

• Possibilité de télétravail,

• Activité sportive au sein de l’entreprise (yoga sur place, foot, course à pied…),

• Prêt de vélos accessible à tous,

• CSE, Mutuelle, Prévoyance,

• Rémunération : selon votre expérience.

Autres informations

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