PROCEDE DE DETERMINATION DES PARAMETRES D'UN MODELE SIMPLIFIE D'UN SYSTEME DE STOCKAGE DE L'ENERGIE, PROCEDE DE PILOTAGE UTILISANT UN TEL MODELE ET DISPOSITIF ASSOCIE METHOD FOR DETERMINING THE PARAMETERS OF A SIMPLIFIED MODEL OF AN ENERGY STORAGE SYSTEM, A STEERING METHOD USING SUCH A MODEL AND ASSOCIATED DEVICE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui de la gestion de l'énergie. La présente invention concerne un procédé de détermination des paramètres d'un modèle physique et en particulier un procédé de détermination des paramètres d'un modèle simplifié d'un système de stockage de l'énergie. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The technical field of the invention is that of energy management. The present invention relates to a method for determining the parameters of a physical model and in particular to a method for determining the parameters of a simplified model of an energy storage system.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans le cadre des énergies renouvelables, il est primordial d'optimiser le stockage de l'énergie et l'utilisation de cette énergie stockée pour atténuer le caractère intermittent de certaines sources d'énergie telles que les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques. Le stockage est, de manière générale, assuré par un système de stockage de l'énergie comprenant un dispositif de stockage en charge du stockage de l'énergie proprement dit et d'un dispositif de conversion qui va assurer la charge ou la décharge du dispositif de stockage ainsi que la conversion de l'énergie stockée sous une forme adaptée à une utilisation domestique ou industrielle, par exemple en convertissant un courant continu en courant alternatif. Il est à noter qu'un système de stockage inclut souvent des auxiliaires qui peuvent être associés au dispositif de stockage ou au dispositif de conversion. Dans la suite du texte, lorsque l'on parle de système de stockage, ces systèmes auxiliaires sont considérés comme inclus dans ledit système de stockage. BACKGROUND OF THE INVENTION In the context of renewable energies, it is essential to optimize the storage of energy and the use of this stored energy to reduce the intermittent nature of certain energy sources such as wind turbines. or photovoltaic panels. The storage is, in general, provided by an energy storage system comprising a storage device in charge of storing the energy itself and a conversion device which will ensure the charging or discharging of the device. storing and converting the stored energy into a form suitable for domestic or industrial use, for example by converting a direct current to alternating current. It should be noted that a storage system often includes auxiliaries that may be associated with the storage device or the conversion device. In the following text, when we speak of storage system, these auxiliary systems are considered included in said storage system.
Afin de piloter un tel système de stockage de manière efficace, il est primordial de prévoir le comportement de ce dernier de sorte à anticiper la charge, la décharge ainsi que la puissance que le dispositif peut fournir ou absorber. Ce pilotage s'effectue par la mise à jour de consignes de fonctionnement, ladite mise à jour étant effectuée à intervalles réguliers, en général de l'ordre de la minute voire de l'heure. Afin de déterminer les consignes adaptées au pilotage de l'installation, il est
donc nécessaire de simuler le comportement du système de stockage avant rétablissement de chaque nouvelle consigne. Pour cela, un modèle représentant le dispositif de stockage et un modèle représentant le dispositif de conversion sont assemblés de sorte à constituer un modèle complexe. Afin de piloter le système de stockage de l'énergie, il peut sembler raisonnable d'effectuer une simulation avec un pas de temps du même ordre de grandeur que le pas temps de pilotage (i.e. de quelques minutes voire quelques heures), la simulation ainsi effectuée permettant de générer une consigne. Cependant, il est en général nécessaire d'adopter un pas de temps bien inférieur au pas de temps de pilotage (i.e. de l'ordre de la seconde voire de la milliseconde) afin d'obtenir une précision suffisante pour générer une consigne fiable. Ainsi, pour chaque nouvelle consigne, il est nécessaire d'effectuer une simulation gourmande en ressource de calcul et en mémoire. In order to drive such a storage system efficiently, it is essential to predict the behavior of the latter so as to anticipate the load, the discharge and the power that the device can provide or absorb. This control is performed by updating operating instructions, said updating being performed at regular intervals, generally of the order of a minute or even the hour. In order to determine the instructions adapted to the control of the installation, it is it is therefore necessary to simulate the behavior of the storage system before re-establishing each new setpoint. For this, a model representing the storage device and a model representing the conversion device are assembled so as to constitute a complex model. In order to control the energy storage system, it may seem reasonable to carry out a simulation with a time step of the same order of magnitude as the piloting time step (ie of a few minutes or even a few hours), the simulation as well performed to generate a setpoint. However, it is generally necessary to adopt a time step well below the pilot time step (ie of the order of one second or even one millisecond) in order to obtain sufficient accuracy to generate a reliable setpoint. Thus, for each new setpoint, it is necessary to perform a greedy simulation in computing resource and in memory.
Il existe donc un besoin d'un procédé de pilotage dans lequel les consignes sont générées en ayant recours à une simulation dont le pas de temps est du même ordre de grandeur que le pas de temps de pilotage lui-même, et qui nécessite ainsi une puissance de calcul moindre (ou un temps de calcul moindre pour une puissance de calcul donnée) tout en garantissant une précision suffisante. Il existe donc également un besoin d'un modèle simplifié permettant de mettre en œuvre un tel procédé de pilotage. RESUME DE L'INVENTION There is therefore a need for a control method in which the instructions are generated using a simulation whose time step is of the same order of magnitude as the time step of piloting itself, and which thus requires a less computing power (or less computing time for a given computing power) while ensuring sufficient accuracy. There is therefore also a need for a simplified model for implementing such a control method. SUMMARY OF THE INVENTION
L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant d'obtenir un modèle simplifié dont le temps de simulation est limité. En effet, le modèle simplifié obtenu à l'aide d'un procédé selon l'invention permet d'effectuer une simulation d'un système de stockage de l'énergie avec un pas de temps du même ordre de grandeur que le pas temps de pilotage dudit système, tout en garantissant une précision des résultats simulés similaire à celle obtenue avec une simulation ayant un pas de temps beaucoup plus petit que le pas de temps du pilotage lui-même.
Un premier aspect de l'invention concerne un procédé de détermination des paramètres d'un modèle simplifié d'un système de stockage de l'énergie, ledit système comprenant un dispositif de stockage de l'énergie et un dispositif de conversion, ledit système pouvant être modélisé au moyen d'un modèle complexe incluant un modèle du dispositif de stockage de l'énergie et un modèle du dispositif de conversion ; ledit modèle complexe recevant en entrée une puissance de consigne Pac sp et un état charge SOCP, et fournissant en sortie l'état de charge SOC du dispositif de stockage ainsi que la puissance Pac en sortie du dispositif de stockage ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : The invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to obtain a simplified model whose simulation time is limited. Indeed, the simplified model obtained using a method according to the invention makes it possible to perform a simulation of a system for storing energy with a time step of the same order of magnitude as the time step of piloting said system, while guaranteeing a precision simulated results similar to that obtained with a simulation having a time step much smaller than the time step of the pilot itself. A first aspect of the invention relates to a method for determining the parameters of a simplified model of an energy storage system, said system comprising an energy storage device and a conversion device, said system being able to be modeled using a complex model including a model of the energy storage device and a model of the conversion device; said complex model receiving as input a nominal power Pac sp and a charge state SOC P , and outputting the state of charge SOC of the storage device and the power P ac at the output of the storage device; said method being characterized in that it comprises:
- une première étape de mise en œuvre d'une pluralité de simulations du système de stockage de l'énergie à l'aide du modèle complexe, chaque simulation étant par exemple effectuée avec un pas de temps Δΐ ; a first step of implementing a plurality of simulations of the energy storage system using the complex model, each simulation being for example carried out with a time step Δΐ;
- une deuxième étape de calcul à partir des résultats obtenus lors de la première étape : a second calculation step based on the results obtained during the first step:
■ d'une table de la variation temporelle de l'état de charge du système en fonction de la puissance de consigne Pac_sp et de l'état de charge SOC ; ■ a table of the time variation of the load state of the system based on set power Pac_ sp and the state of charge SOC;
■ d'une table de puissance maximale fournie en fonction de l'état de charge SOC ; ■ of a maximal power table provided depending on the state of charge SOC;
■ d'une table de puissance minimale fournie en fonction de l'état de charge SOC. ■ a minimum power table provided according to the state of charge SOC.
Le modèle simplifié obtenu permet d'attribuer en fonction d'une puissance de consigne Pac sp et d'un état de charge SOCP fournis en entrée, et à partir des tables déterminées lors de la deuxième étape, une puissance Pac et un état de charge du système SOC. The simplified model obtained makes it possible to allocate, as a function of a reference power Pac sp and a state of charge SOC P supplied as input, and from the tables determined during the second stage, a power P ac and a state SOC system load.
Dans la suite, par convention, la puissance Pac lors de la charge est considérée comme négative et la puissance Pac lors de la décharge est considérée comme positive. Grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire de choisir entre un pas de temps de simulation du même ordre de grandeur que le pas de temps de pilotage (i.e. la durée séparant deux mises à jour des consignes de pilotage) conduisant à une précision insatisfaisante, et un pas de temps de simulation bien plus
faible permettant d'obtenir une simulation certes précise, mais gourmande en ressources de calcul et en mémoire. En effet, le modèle simplifié obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention permet d'adopter un pas de temps de simulation du même ordre de grandeur que le pas de temps de pilotage tout en conservant une précision suffisante pour ledit pilotage. In the following, by convention, the power Pac during charging is considered negative and the power P ac during the discharge is considered positive. Thanks to the invention, it is no longer necessary to choose between a simulation time step of the same order of magnitude as the pilot time step (ie the time separating two updates of the piloting instructions) leading to a unsatisfactory accuracy, and no more simulation time low to obtain a simulation certainly accurate, but greedy computing resources and memory. Indeed, the simplified model obtained using a method according to a first aspect of the invention makes it possible to adopt a simulation time step of the same order of magnitude as the pilot time step while maintaining a precision sufficient for said piloting.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un premier aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Avantageusement, chaque valeur de la table de la variation de l'état de charge du système est obtenue à l'aide d'une simulation d'une durée ÎESS effectuée pour un état de charge SOC(j) et une puissance de consigne Pac_sp(i) donnés et appartenant à un premier sous-ensemble de la pluralité de simulations, ladite valeur étant : In addition to the features that have just been mentioned in the preceding paragraph, the method according to a first aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination. Advantageously, each value in the table of the change in the system state of charge is obtained with a simulation of a duration iess made for a state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i) given and belonging to a first subset of the plurality of simulations, said value being:
- égale à la valeur de la variation de l'état de charge ASOC obtenue lors de ladite simulation sur le temps ÎESS si la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sp. - equal to the value of the variation of ASOC charge state obtained in said simulation time iess if the average power <P ac> during said simulation is equal to the desired power Pac_ sp.
- dans le cas contraire, égale à : interp {[Pac_sp(i - l), < Pac{i,j) >}, [*≡^, *≡ »] , Pac sp(i)} avec : - otherwise, equal to: interp {[P ac _ sp (i - l), <P ac {i, j)>}, [* ≡ ^, * ≡ "], P ac sp (i)} with:
■ d50 ^~1,;), la variation de charge obtenue ou calculée lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_sp(i- 1 ) ; ■ d50 ^ ,; ~ 1), the load variation obtained or calculated in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i-1);
■ ASOC(i,j), la variation de charge obtenue lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_sp(i) ; ■ ASOC (i, j), the variation of charge obtained in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i);
■ < i>ac(ij') >> !a valeur moyenne de la puissance Pac lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_s (i) ; ! ■ <i> ac (i, j)>> a mean value of the power P ac in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ s (i);
■ interp{[x0, xl], [y0,yi], x] est la fonction qui détermine la valeur de y correspondant à la valeur de x par interpolation à partir des valeurs de
Ainsi, il est possible d'établir la variation temporelle de l'état de charge correspondant à une simulation donnée même lorsque cette dernière n'est pas constante lors de ladite simulation. On entend par égale que la puissance Pac est égale à la puissance de consigne Pac_sp à plus ou moins 5%, voire plus ou moins 2%, de préférence plus ou moins 1 %. ■ interp {[x0, xl], [y 0, y], x] is the function that determines the value of y corresponding to the value of x by interpolation from the values of Thus, it is possible to establish the temporal variation of the state of charge corresponding to a given simulation even when the latter is not constant during said simulation. Mean that equal power P AC is equal to the desired power Pac_ sp plus or minus 5% or plus or minus 2%, preferably roughly 1%.
De manière alternative, chaque valeur de la table de la variation de l'état de charge du système est obtenue à l'aide d'une simulation d'une durée ÎESS effectuée pour un état de charge SOC(j) et une puissance de consigne Pac_sp(i) donnés et appartenant à un premier sous-ensemble de la pluralité de simulations, ladite valeur étant égale à la valeur de la variation de l'état de charge ASOC obtenue lors de ladite simulation sur le temps ÎESS. Alternatively, each value of the table of the variation of the state of charge of the system is obtained by means of a simulation of a duration ÎESS carried out for a state of charge SOC (j) and a nominal power Pac_ sp (i) given and belonging to a first subset of the plurality of simulations, said value being equal to the value of the variation of ASOC charge state obtained in said simulation time iess.
Ainsi, il est possible d'établir la variation temporelle de l'état de charge correspondant à une simulation donnée même lorsque cette dernière n'est pas constante lors de ladite simulation en ayant recours à une approximation peu exigeante en ressource de calcul. En effet, les inventeurs ont mis en évidence que, de manière surprenante, cette approximation permettait d'obtenir de très bons résultats. Thus, it is possible to establish the temporal variation of the state of charge corresponding to a given simulation even when the latter is not constant during said simulation by resorting to an approximation that is not very demanding in computing resources. Indeed, the inventors have demonstrated that, surprisingly, this approximation allowed to obtain very good results.
De manière encore alternative chaque valeur de la table de la variation de l'état de charge du système est obtenue à l'aide d'une simulation d'une durée ÎESS effectuée pour un état de charge SOC(j) et une puissance de consigne Pac_sp(i) donnés et appartenant à un premier sous-ensemble de la pluralité de simulations, ladite valeur étant : Still alternatively, each value of the table of the variation of the state of charge of the system is obtained by means of a simulation of a duration SESS performed for a state of charge SOC (j) and a nominal power Pac_ sp (i) given and belonging to a first subset of the plurality of simulations, said value being:
- égale à la valeur de la variation de l'état de charge ASOC obtenue lors de ladite simulation sur le temps ÎESS si la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sp. - equal to the value of the variation of ASOC charge state obtained in said simulation time iess if the average power <P ac> during said simulation is equal to the desired power Pac_ sp.
- dans le cas contraire, égale à dsoc(™'iï ou dS0C(™>D est |a variation temporelle de charge obtenue lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOCi(j) et la puissance de consigne Pac_s (m), Pac_s (m) étant la puissance
de consigne la plus proche de la puissance de consigne Pac_sp(i) pour laquelle la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sP(m). - otherwise, equal to DSOC (™ 'II or dS0C (™> D is | a time variation of charge obtained in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and the target power Pac_ s ( m), Pac_ s (m) being the power the closest to the target power set Pac_ sp (i) for which the average power <P ac> during said simulation is equal to the desired power Pac_s P (m).
Ainsi, il est possible d'établir la variation temporelle de l'état de charge correspondant à une simulation donnée même lorsque cette dernière n'est pas constante lors de ladite simulation en ayant recours à une approximation peu exigeante en ressource de calcul. Thus, it is possible to establish the temporal variation of the state of charge corresponding to a given simulation even when the latter is not constant during said simulation by resorting to an approximation that is not very demanding in computing resources.
Avantageusement, chaque simulation du premier sous-ensemble de simulations est effectuée pour un état de charge SOC(j) et une puissance de consigne Pac_sp(i) données et en ce que chaque état de charge SOCi(j) est séparé du précédent SOC(j-1 ) et/ou du suivant SOC(j+1 ) par un pas d'état de charge adaptatif et/ou chaque puissance de consigne Pac_sp(i) est séparée de la précédente Pac_s (i-1 ) et/ou de la suivante Pac_s (i+1 ) d'un pas de puissance de consigne adaptatif. Advantageously, each simulation the first sub-set of simulations is performed to a state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i) data and in that each state of charge SOC (j) is separated from the previous SOC (j-1) and / or the next SOC (j + 1) by a step of adaptive state of charge and / or each desired power Pac_ sp (i) is separated from the previous P ac _s (i-1) and / or the following Pac_ s (i + 1) a step of adaptive target power.
Ainsi, le nombre de simulations effectuées afin de constituer la table de la variation temporelle de l'état de charge est réduit. Thus, the number of simulations performed to constitute the table of the temporal variation of the state of charge is reduced.
Avantageusement, l'étape de simulation est répétée pour une pluralité de durées ÎESS. Ainsi, il est possible d'intégrer une variable temporelle au modèle simplifié. Advantageously, the simulation step is repeated for a plurality of ISES durations. Thus, it is possible to integrate a temporal variable with the simplified model.
Avantageusement, la pluralité de simulations comporte une simulation effectuée avec un état de charge initial SOCini égal à l'état de charge maximum SOCmax, une durée égale à la durée nécessaire au déchargement complet du système de stockage tDch et une puissance de consigne Pac_s infinie positive, et le calcul de la table de puissance maximale fournie en fonction de l'état de charge SOC comporte : Advantageously, the plurality of simulations comprises a simulation carried out with an initial state of charge SOCini equal to the maximum state of charge SOCmax, a duration equal to the time necessary for the complete unloading of the storage system tDch and a reference power P ac _ s infinite positive, and the calculation of the maximum power table provided as a function of SOC state of charge comprises:
- une étape de détermination de périodes de durée ÎESS au sein de ladite simulation, chaque période étant identifiée au moyen d'un entier positif k ; a step of determining periods of duration ISESS within said simulation, each period being identified by means of a positive integer k;
- pour chacune de ces périodes, une étape de détermination de l'état de charge SOCk au début de la période k et de la puissance
moyenne <Pac>k durant la période k. for each of these periods, a step of determining the state of charge SOCk at the beginning of the period k and the power average <P ac > k during period k.
Ainsi, la pluralité de couples (SOCk, <Pac>k) vient constituer la table de puissance maximale fournie en fonction de l'état de charge SOC. On entend par une puissance de consigne Pac_sp infinie positive une puissance de consigne Pac_sp largement supérieure, en valeur absolue à la puissance que le système peut fournir. Pour rappel, par convention, une valeur positive de la puissance Pac est associée à la décharge du système de stockage. Thus, the plurality of pairs (SOCk, <P ac > k) constitute the maximum power table provided as a function of the charge state SOC. The term power sp positive infinity Pac_ set a desired power Pac_ sp much higher in absolute value to the power that the system can provide. As a reminder, by convention, a positive value of the power P ac is associated with the discharge of the storage system.
Avantageusement, la pluralité de simulations comporte une simulation effectuée avec un état de charge initial SOCini égal à l'état de charge minimum SOCmin, une durée égale à la durée nécessaire au chargement complet du système de stockage tch et une puissance de consigne Pac_sp infinie négative, et le calcul de la table de puissance minimale fournie en fonction de l'état de charge SOC comporte : Advantageously, the plurality of simulations includes a simulation carried out with an initial load state of Socini equal to the condition of minimum load SOCmin, a duration equal to the duration necessary to complete loading of tch storage system and a target power Pac_ sp infinite negative, and the calculation of the minimum power table supplied as a function of the state of charge SOC comprises:
- une étape de détermination de périodes de durée ÎESS au sein de ladite simulation, chaque période étant identifiée au moyen d'un entier positif k' ; a step of determining periods of duration ISESS within said simulation, each period being identified by means of a positive integer k ';
- pour chacune de ces périodes, une étape de détermination de l'état de charge SOCk' au début de la période k' et de la puissance moyenne <Pac>k' durant la période k' ; for each of these periods, a step of determining the state of charge SOCk 'at the beginning of the period k' and the average power <P ac > k 'during the period k';
Ainsi, la pluralité de couples (SOCk', <Pac>k ) vient constituer la table de puissance minimale fournie en fonction de l'état de charge SOC. On entend par une puissance de consigne Pac_sp infinie négative une puissance de consigne Pac_s largement supérieure, en valeur absolue à la puissance que le système peut recevoir lors de la charge. Pour rappel, par convention, une valeur négative de la puissance Pac est associée à la charge du système de stockage. Un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé de pilotage d'un système de stockage de l'énergie calculant des consignes de fonctionnement dudit système à partir d'un modèle dudit système, ledit modèle étant obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention.
Un troisième aspect de l'invention concerne un dispositif de pilotage d'un système de stockage de l'énergie comprenant des moyens pour envoyer des consignes de fonctionnement au système de stockage de l'énergie, des moyens pour recevoir des données concernant le fonctionnement du système de stockage de l'énergie et des moyens pour mettre en œuvre un procédé de pilotage selon un deuxième aspect de l'invention. Thus, the plurality of pairs (SOCk ', <P ac > k) constitutes the minimum power table supplied as a function of the state of charge SOC. Mean negative infinity sp Pac_ target power a target power P ac _ s much greater, in absolute value than the power that the system may receive during charging. As a reminder, by convention, a negative value of the power P ac is associated with the load of the storage system. A second aspect of the invention relates to a method of controlling an energy storage system calculating operating instructions of said system from a model of said system, said model being obtained using a method according to a first aspect of the invention. A third aspect of the invention relates to a device for controlling an energy storage system comprising means for sending operating instructions to the energy storage system, means for receiving data concerning the operation of the energy storage system, energy storage system and means for implementing a control method according to a second aspect of the invention.
Un quatrième aspect de l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon un premier aspect de l'invention. A fourth aspect of the invention relates to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the steps of the method according to a first aspect of the invention.
Un cinquième aspect de l'invention concerne un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui conduisent le dispositif de pilotage selon un troisième aspect de l'invention à exécuter les étapes du procédé selon un deuxième aspect de l'invention. Un sixième aspect de l'invention concerne un support lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur selon un quatrième ou un cinquième aspect de l'invention. A fifth aspect of the invention relates to a computer program product comprising instructions that drive the driver according to a third aspect of the invention to perform the steps of the method according to a second aspect of the invention. A sixth aspect of the invention relates to a computer readable medium on which the computer program according to a fourth or fifth aspect of the invention is stored.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES The invention and its various applications will be better understood by reading the following description and examining the figures that accompany it. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. The figures are presented as an indication and in no way limit the invention.
- La figure 1 montre un ordinogramme d'un mode de réalisation d'un procédé selon un premier aspect de l'invention. - Figure 1 shows a flow chart of an embodiment of a method according to a first aspect of the invention.
- La figure 2 montre une représentation schématique d'un système de stockage de l'énergie. - Figure 2 shows a schematic representation of an energy storage system.
- La figure 3 montre un schéma de principe d'un procédé selon un premier aspect de l'invention.
- Les figures 4A et 4B montrent une simulation mise en jeu dans un procédé selon un premier aspect de l'invention. - Figure 3 shows a block diagram of a method according to a first aspect of the invention. FIGS. 4A and 4B show a simulation involved in a method according to a first aspect of the invention.
- Les figures 5A et 5B montrent une simulation mise en jeu dans un procédé selon un premier aspect de l'invention. FIGS. 5A and 5B show a simulation involved in a method according to a first aspect of the invention.
- Les figures 6A et 6B montrent une illustration en 3D d'une table de la variation temporelle de l'état de charge du système selon un premier aspect de l'invention. FIGS. 6A and 6B show a 3D illustration of a table of the temporal variation of the state of charge of the system according to a first aspect of the invention.
- Les figures 7A et 7B montrent une simulation mise en jeu dans un procédé selon un premier aspect de l'invention. FIGS. 7A and 7B show a simulation involved in a method according to a first aspect of the invention.
- Les figures 8A et 8B montrent une simulation mise en jeu dans un procédé selon un premier aspect de l'invention. FIGS. 8A and 8B show a simulation involved in a method according to a first aspect of the invention.
- La figure 9 montre un graphique illustrant les performances en temps et en précision d'un modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION FIG. 9 shows a graph illustrating the time and precision performances of a model obtained using a method according to a first aspect of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Unless otherwise specified, the same element appearing in different figures has a unique reference.
Un premier mode de réalisation d'un procédé selon un premier aspect de l'invention illustré à la figure 1 concerne un procédé 100 de détermination des paramètres d'un modèle simplifié MS d'un système de stockage de l'énergie ESS. Le système de stockage de l'énergie ESS illustré à la figure 2 comprend un dispositif de stockage de l'énergie DSE, par exemple une batterie, et un dispositif de conversion DC et peut être modélisé au moyen d'un modèle complexe MC illustré à la figure 3 incluant un modèle du dispositif de stockage de l'énergie MCS et un modèle du dispositif de conversion MCC. Le modèle complexe MC reçoit en entrée une puissance de consigne Pac sp et un état de charge SOCP, et fournit en sortie l'état de charge SOC du dispositif de stockage ainsi que la puissance Pac en sortie du système de stockage de l'énergie. Le procédé 100 selon l'invention comprend une première étape 101 de mise en œuvre d'une pluralité de simulations du système de stockage
de l'énergie SSE à l'aide du modèle complexe MC, chaque simulation étant par exemple effectuée avec un pas de temps Δΐ. Lors de ces simulations, l'état de charge SOCP fourni en entrée du modèle complexe est l'état de charge initial du système pour la première itération puis, pour les itérations suivantes, l'état de charge calculé lors de l'itération précédente. A first embodiment of a method according to a first aspect of the invention illustrated in FIG. 1 concerns a method 100 for determining the parameters of a simplified model MS of an energy storage system ESS. The ESS energy storage system illustrated in FIG. 2 comprises an energy storage device DSE, for example a battery, and a DC conversion device, and can be modeled by means of a complex model MC illustrated in FIG. Figure 3 including a model of the MCS energy storage device and a model of the MCC converter device. The complex model MC receives as input a reference power Pac sp and a state of charge SOC P , and outputs the state of charge SOC of the storage device and the power P ac at the output of the storage system of the energy. The method 100 according to the invention comprises a first step 101 of implementing a plurality of simulations of the storage system SSE energy using the complex model MC, each simulation being performed for example with a time step Δΐ. During these simulations, the state of charge SOC P supplied at the input of the complex model is the initial state of charge of the system for the first iteration then, for the following iterations, the state of charge calculated during the previous iteration .
Le procédé selon un premier aspect de l'invention comprend également une deuxième étape 102 de calcul à partir des résultats obtenus lors de la première étape 101 : The method according to a first aspect of the invention also comprises a second calculation step 102 based on the results obtained during the first step 101:
- d'une table SOCV_TC de la variation temporelle de l'état de charge du système en fonction de la puissance de consigne Pac_sp et de l'état de charge- a SOCV_TC table of the time variation of the load state of the system depending on the desired power Pac_ sp and the state of charge
SOC ; SOC;
- d'une table PAC_MAX_TC de puissance maximale en fonction de l'état de charge SOC ; a PAC_MAX_TC table of maximum power as a function of the state of charge SOC;
- d'une table PAC MIN TC de puissance minimale en fonction de l'état de charge SOC. - a PAC MIN TC table with minimum power depending on the state of charge SOC.
Pour rappel, par convention, la puissance Pac lors de la charge est considérée comme négative car elle est absorbée et la puissance Pac lors de la décharge est considérée comme positive car elle est fournie à l'extérieur du système considéré. Ainsi, pour un état de charge donnée, la puissance minimale constitue la puissance minimale Pac_min (négative) que peut absorbée le système pour ledit état de charge et la puissance maximale fournie constitue la puissance maximale Pac_max (positive) que peut fournir le système pour ledit état de charge. As a reminder, by convention, the power P ac during charging is considered negative because it is absorbed and the power P ac during the discharge is considered positive because it is supplied outside the considered system. Thus, for a given state of charge, the minimum power is the minimum Pac_min power (negative) that can be absorbed system for said state of charge and the maximum power output is the maximum P ac _max power (positive) that can provide the system for said state of charge.
Le modèle simplifié obtenu permet d'attribuer en fonction d'une puissance de consigne ac sp et d'un état de charge SOCP fournis en entrée, et à partir des tables SOCV_TC, PAC_MAX_TC, PAC_MIN_TC déterminées lors de la deuxième étape 102, une puissance Pac et un état de charge du système SOC. En effet, à partir d'une puissance de consigne Pac_sp ainsi que d'un état de charge SOCp fourni en entrée du modèle, il est possible de déterminer la puissance minimale à l'aide de la table PACJVIIN TC de puissance minimale et la puissance maximale à l'aide de la table PAC_MAX_TC de puissance maximale. Si la puissance de consigne
Pac_sP est située dans cet intervalle, alors la puissance délivrée par le système est égale à ladite consigne Pac_sp, sinon elle est égale à la valeur limite la plus proche de ladite consigne. Il est également possible, à partir de la puissance de consigne Pac sp une fois saturée et de l'état de charge SOCP fournis en entrée, de déterminer la variation temporelle de l'état de charge à l'aide de la table SOCV TC de la variation temporelle de l'état de charge du système de stockage de l'énergie ESS. L'état de charge SOCp fourni en entrée pourra par exemple correspondre à un état de charge d'une itération précédente lorsque le modèle simplifié est utilisé pour effectuer une simulation. Ainsi, le modèle obtenu permet de modéliser un système de stockage de l'énergie ESS de manière rapide sans pour autant remettre en cause la précision des simulations permettant de modéliser ledit système. The simplified model obtained makes it possible to allocate as a function of a reference power ac sp and a charge state SOC P provided as input, and from the tables SOCV_TC, PAC_MAX_TC, PAC_MIN_TC determined during the second step 102, a Pac power and a state of charge of the SOC system. Indeed, from a target power Pac_ sp SOCP and a state of charge provided as input to the model, it is possible to determine the minimum power with the minimum power PACJVIIN table TC and maximum power using the maximum power table PAC_MAX_TC. If the target power Pac_s P is in this range, then the power delivered by the system is equal to said Pac_ sp set, otherwise it is equal to the limit value closest to said target. It is also possible, from the saturated Pac sp once saturated power and SOC P charge state input, to determine the temporal variation of the state of charge using the SOCV TC table. the temporal variation of the state of charge of the ESS energy storage system. The state of charge SOCp provided input may for example correspond to a state of charge of a previous iteration when the simplified model is used to perform a simulation. Thus, the model obtained makes it possible to model an ESS energy storage system in a rapid manner without calling into question the accuracy of the simulations making it possible to model said system.
Dans un mode de réalisation, chaque valeur de la table SOCV TC de la variation temporelle de l'état de charge du système est obtenue à l'aide d'une simulation effectuée pour un état de charge SOC(j) choisi comme état de charge initial SOCini et une puissance de consigne Pac_sp(i) donnés et appartenant à un premier sous- ensemble de la pluralité de simulations, ladite simulation étant effectuée sur une durée ÎESS. Cette simulation va permettre d'associer à chaque puissance de consigne ac sp (i) et à chaque état de charge SOC(j) une variation temporelle de l'état de charge ^ (ij') . Dans un mode de réalisation, le pas de temps At utilisé pour les simulations à l'aide du modèle complexe est choisi de sorte que 1 02At<tEss, de préférence 1 03At<tEss. In one embodiment, each value of the SOCV table TC of the temporal variation of the state of charge of the system is obtained by means of a simulation performed for a state of charge SOC (j) chosen as state of charge. Socini initial and a target power Pac_ sp (i) given and belonging to a first subset of the plurality of simulations, said simulation being performed on a iess duration. This simulation will make it possible to associate with each reference power ac sp (i) and with each state of charge SOC (j) a temporal variation of the state of charge ^ (ij ' ). In one embodiment, the time step At used for the simulations using the complex model is chosen such that 1 0 2 At <tEss, preferably 1 0 3 At <tEss.
Les figures 4A-4B et 5A-5B illustrent deux simulations du premier sous ensemble de la pluralité de simulations effectuées pour deux états de charge SOC différents et pour un même temps de simulation ÎESS. Les figures 4A et 5A reproduisent la puissance Pac en sortie du système de gestion de l'énergie en fonction du temps et les figures 4B et 5B reproduisent l'état de charge SOC du système de gestion de l'énergie en fonction du temps.
La simulation illustrée aux figures 4A et 4B décrit une simulation dans laquelle la puissance Pac en sortie du système de stockage de l'énergie sur toute la durée ÎESS de la simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sp. On entend par égale que la puissance Pac en sortie du le système ESS est égale à la puissance de consigne Pac_sp à plus ou moins 5%, voire plus ou moins 2%, de préférence plus ou moins 1 %. Lors de cette simulation, l'état de charge SOC décroît de manière constante de sorte qu'il est aisé, à partir de cette simulation, d'extraire une valeur de la variation temporelle de l'état de charge Les figures 5A et 5B décrivent quant à elles une simulation dans laquelle la puissance Pac en sortie du système de stockage de l'énergie sur toutes la durée ÎESS de la simulation n'est pas constante, mais varie au cours de la simulation. Cette variation peut par exemple s'expliquer par le fait que le dispositif de stockage DS du système de stockage de l'énergie ESS est presque totalement chargé (ou déchargé). Lors de cette simulation, la variation temporelle de l'état de charge ^p du système de stockage ESS n'est plus constante, l'état de charge SOC ayant tendance à former un plateau sur la fin de la simulation pour les raisons qui viennent d'être évoquées. Dans ce cas de figure, il peut être plus difficile d'attribuer une valeur représentant correctement la variation temporelle de l'état de charge pp du système de stockage de l'énergie associée à la puissance de consigne Pac_sp pour un état de charge donné SOC. Afin de prendre en compte ces deux cas de figure, dans un mode de réalisation dit « avec interpolation », le procédé selon un premier aspect de l'invention prévoit que chaque valeur de la table SOCV TC de correspondance est : FIGS. 4A-4B and 5A-5B illustrate two simulations of the first subset of the plurality of simulations performed for two different SOC load states and for the same ISE simulation time. FIGS. 4A and 5A reproduce the power P ac at the output of the energy management system as a function of time, and FIGS. 4B and 5B reproduce the state of charge SOC of the energy management system as a function of time. The simulation illustrated in Figures 4A and 4B describes a simulation in which the power P ac output of the energy storage system on the whole iess simulation time is equal to the power setpoint Pac_ sp. Equals means that the power P ac at the output of the system ESS is equal to the reference power Pac_p sp at plus or minus 5%, or more or less 2%, preferably plus or minus 1%. During this simulation, the state of charge SOC decreases steadily so that it is easy, from this simulation, to extract a value of the temporal variation of the state of charge FIGS. 5A and 5B describe for their part, a simulation in which the power Pac at the output of the energy storage system over the duration ISESS of the simulation is not constant, but varies during the simulation. This variation can for example be explained by the fact that the storage device DS of the energy storage system ESS is almost fully loaded (or discharged). During this simulation, the temporal variation of the state of charge ^ p of the storage system ESS is no longer constant, the state of charge SOC having a tendency to form a plateau on the end of the simulation for the reasons that come to be mentioned. In this case, it may be difficult to assign a value properly representing the time variation of the state of charge pp of the energy storage system associated with the desired power Pac_ sp for a given state of charge SOC. In order to take these two cases into account, in an embodiment called "with interpolation", the method according to a first aspect of the invention provides that each value of the correspondence table SOCV TC is:
- égale à la valeur de la variation de l'état de charge ASOC obtenue lors de ladite simulation sur le temps ÎESS si la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sp (situation illustrée aux figures 2A et 2B) ; - equal to the value of the variation of ASOC charge state obtained in said simulation time iess if the average power <P ac> during said simulation is equal to the power sp Pac_ setpoint (position illustrated in Figures 2A and 2B);
- dans le cas contraire (situation illustrée aux figures 3A et 3B), égale à : interp { [Pac sp{i - 1), < Pac(i ) >]>in the opposite case (situation illustrated in FIGS. 3A and 3B), equal to: interp {[P ac sp {i - 1), <P ac (i)>]>
avec
dSOC(i-l,j) with DSOC (it, j)
-, la variation temporelle de charge obtenue lors de la dt -, the temporal variation of load obtained during the dt
simulation ou calculée correspondant à l'état de charge SOC(j) et à un puissance de consigne Pac_sp(i-1 ) ; simulation or calculated corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i-1);
ASOC(i,j), la variation de charge obtenue lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_sp(i) ; ASOC (i, j), the variation of charge obtained in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i);
< i>ac (ij') >> la valeur moyenne de la puissance Pac lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_sp(i) ; <I> ac (i, j)>> the average value of the power P ac in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i);
interp{[x0, xl], [y0, yi], x] est la fonction qui détermine la valeur de y correspondant à la valeur de x par interpolation à partir des valeurs de interp {[x 0 , xl], [y 0 , yi], x] is the function that determines the value of y corresponding to the value of x by interpolation from the values of
Autrement dit, on réalise une interpolation à l'aide des simulations précédemment effectuées. Afin de réaliser cette interpolation, il est par exemple envisageable de réaliser, à partir des simulations du premier sous-ensemble, un premier tableau dans lequel les colonnes représentent des états de charges SOC différents, les lignes représentent des puissances de consigne Pac_sp différentes et dont les cases contiennent la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation (cf. tableau 1 ) et un deuxième tableau dans lequel les colonnes représentent des états de charges SOC différents, les lignes représentent des puissances de consigne Pac_s différentes et dont les cases contiennent la variation totale de l'état de charge ASOC au cours de la simulation (cf. tableau 2). Plus particulièrement, pour chaque état de charge SOC, une simulation est effectuée pour une puissance de consigne Pac_s nulle puis les simulations suivantes sont effectuée pour des puissances de consignes Pac_s allant croissantes. Ainsi, lorsque l'on atteint une puissance Pac_s qui ne peut pas être maintenue lors de la simulation et qui nécessite donc une interpolation, la variation temporelle de l'état de charge dSOC(i-l,j) In other words, an interpolation is performed using simulations previously performed. To realize this interpolation, it is for example conceivable to carry out, from simulations of the first subset, a first table in which the columns represent different states of SOC fillers, rows represent different target powers Pac_ sp and whose cells contain the average power <P ac> during said simulation (see table 1) and a second table wherein the columns represent different states of SOC fillers, lines represent target powers Pac_ s different and which the boxes contain the total variation of the ASOC load state during the simulation (see Table 2). Specifically, for each charge state SOC, a simulation is performed for a nominal power P ac _ s zero then the following simulations are performed for powers instructions ac P _ s growing up. Thus, when one reaches a power P ac _ s which can not be maintained during the simulation and which therefore requires interpolation, the temporal variation of the state of charge dSOC (il, j)
obtenue à la simulation précédente peut être utilisée pour ladite dt obtained at the previous simulation can be used for the said
interpolation. Il est procédé de la même façon pour les valeurs négatives de la puissance de consigne Pac_s . Autrement dit, si l'on souhaite calculer la table
variation temporelle de l'état de charge pour des puissances de consigne Pac_sp allant de -Ps à Ps, on effectue les simulations en commençant par une puissance de consigne Pac_sp nulle que l'on fait croître entre chaque simulation jusqu'à une valeur de puissance de consigne égale à Ps. Puis, on effectue ensuite les simulations en commençant par une puissance de consigne Pac_sp nulle que l'on fait décroître entre chaque simulation jusqu'à une valeur de puissance de consigne égale à -Ps.interpolation. The same is true of the negative values of the desired power P ac _ s . In other words, if we want to calculate the table temporal variation of the charge state for the set powers Pac_ sp from Ps to Ps, simulations are carried out starting with a zero target power Pac_ that sp is grown between each simulation to a value equal to Ps setpoint power. then, then performs the simulation by starting with a target power Pac_ sp zero that is decreased between each simulation up to a desired power value equal to Ps.
Tableau 1
Table 1
SOC(O) SOC(j-1 ) SOC(j) SOCO+1 ) SOC(k')SOC (O) SOC (d-1) SOC (d) SOCO + 1) SOC (k ')
Pac sp(k) ASOC(k,0) ASOC(k,j-1 ) ASOC(kJ) ASOC(k,j+1 ) ASOC(k,k') Pac sp (k) ASOC (k, 0) ASOC (k, j-1) ASOC (k) ASOC (k, j + 1) ASOC (k, k ')
Pac_sp(i + 1 ) ASOC(i+1 ,0) ASOC(i+1 ,j-1 ) ASOC(i+1 j) ASOC(i+1 j+1 ) ASOC(i+1 ,k')Pac_sp (i + 1) ASOC (i + 1, 0) ASOC (i + 1, j-1) ASOC (i + 1) ASOC (i + 1 j + 1) ASOC (i + 1, k ')
Pac sp(l) ASOC(i,0) ASOC(i,j-1 ) ASOC(ij) ASOC(i,j+1 ) ASOC(i,k')Pac sp (1) ASOC (i, 0) ASOC (i, j-1) ASOC (ij) ASOC (i, j + 1) ASOC (i, k ')
Pac_sp(i"1 ) ASOC(i-1 ,0) ASOC(i-1 ,j-1 ) ASOC(i-1 j) ASOC(i-1 ,j+1 ) ASOC(i-1 ,k') Pac_sp (i-1) ASOC (i-1, 0) ASOC (i-1, j-1) ASOC (i-1) ASOC (i-1, j + 1) ASOC (i-1, k ')
Pac sp(O) ASOC(0,0) ASOC(0,j-1 ) ASOC(Oj) ASOC(0,j+1 ) ASOC(0,k') Pac sp (O) ASOC (0.0) ASOC (0, j-1) ASOC (O) ASOC (0, j + 1) ASOC (0, k ')
Tableau 2 Table 2
Les figures 6A et 6B illustrent en 3D la table de la variation de l'état de charge SOCV TC du système (selon l'axe z) en fonction de la puissance de consigne Pac_sp et de l'état de charge SOC. On voit clairement apparaître sur ces deux figures deux zones séparées par deux lignes noires qui correspondent aux limites imposées par la puissance minimale et la puissance maximale, ces valeurs limites variant en fonction de l'état de charge SOC comme cela sera décrit plus loin. Cette représentation permet de faire apparaître un aspect important concernant la table de la variation de l'état de charge SOCV TC du système : elle permet d'attribuer une valeur à la variation temporelle de l'état de charge pour des puissances de consigne Pac_sp supérieures (en valeur absolue) aux valeurs limites que sont la puissance maximale et la puissance minimale pour un état de charge donné. Ceci n'est rendu possible que par le recours à l'interpolation comme cela vient d'être décrit ou bien encore en utilisant deux autres variantes dites « sans interpolation » ou « avec la valeur précédente » que nous allons décrire maintenant. Il est à noter que l'objectif de cette interpolation n'est pas de renseigner la table pour des valeurs qui dans tous les cas ne seront pas utilisées car non atteignables, mais de rendre plus précis les points à la limite des zones précédemment décrites.
Dans un mode de réalisation alternatif dit « sans interpolation », chaque valeur de la table SOCV TC de correspondance est égale à A50 (t,;), avec ASOC(i,j) la tESS 6A and 6B illustrate 3D table the change in TC SOCV load state of the system (along the z axis) as a function of the desired power Pac_ sp and the state of charge SOC. These two figures clearly show two zones separated by two black lines which correspond to the limits imposed by the minimum power and the maximum power, these limit values varying according to SOC state of charge as will be described later. This representation allows to reveal an important aspect on the table of the change in SOCV TC charge state of the system: it can assign a value to the time variation of the state of charge for setpoint powers Pac_ sp higher (in absolute value) than the limit values which are the maximum power and the minimum power for a given state of charge. This is made possible only by the use of interpolation as just described or by using two other variants called "without interpolation" or "with the previous value" that we will describe now. It should be noted that the purpose of this interpolation is not to inform the table for values which in all cases will not be used because they are not attainable, but to make the points at the edge of the previously described zones more precise. In an alternative embodiment called "without interpolation", each value of the SOCV TC match table is equal to A50 (t ,;) , with ASOC (i, j) the tESS
variation de charge obtenue lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et à une puissance de consigne Pac_sp(i). En effet, les inventeurs ont mis en évidence que, de manière surprenante, cette approximation permettait d'obtenir de très bons résultats pour un coût moindre en termes de puissance de calcul (cet aspect de l'invention sera illustré dans la suite). load variation obtained in the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and a desired power Pac_ sp (i). In fact, the inventors have demonstrated that, surprisingly, this approximation makes it possible to obtain very good results at a lower cost in terms of computing power (this aspect of the invention will be illustrated hereinafter).
Dans un mode de réalisation alternatif dit « avec la valeur précédente », chaque valeur de la table de la variation de l'état de charge SOCV TC du système est égale à : In an alternative embodiment called "with the previous value", each value of the table of the variation of the state of charge SOCV TC of the system is equal to:
- la valeur de la variation de l'état de charge ASOC obtenue lors de ladite simulation sur le temps ÎESS si la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_sp. - the value of the variation of the state of charge ASOC obtained in said simulation time iess if the average power <P ac> during said simulation is equal to the desired power Pac_ sp.
- dans le cas contraire, ou est la variation de charge obtenue dt dt 3 lors de la simulation correspondant à l'état de charge SOC(j) et la puissance de consigne Pac_sP(m), Pac_sP(m) étant la puissance de consigne la plus proche de la puissance de consigne Pac_s (i) pour laquelle la puissance moyenne <Pac> au cours de ladite simulation est égale à la puissance de consigne Pac_s (m). Ainsi, lorsque la puissance de consigne Pac_s ne peut pas être maintenue lors de la simulation, les résultats d'une simulation précédente sont utilisés afin d'attribuer une valeur à la variation temporelle de l'état de charge du système de stockage de l'énergie ESS. Cet aspect permet de limiter les calculs nécessaires à l'obtention de la table SOCV TC de la variation temporelle de l'état de charge du système avec cependant certaines limitations abordées dans la suite et illustrées à la figure 9. in the opposite case, where is the variation of the charge obtained dt dt 3 during the simulation corresponding to the state of charge SOC (j) and the reference power Pac_s P (m), Pac_s P (m) being the power from nearest set the desired power Pac_ s (i) for which the average power <P ac> during said simulation is equal to the desired power Pac_ s (m). Thus, when the target power P ac _ s can not be maintained during the simulation, the results of a previous simulation are used to assign a value to the time variation of the state of charge of the storage system ESS energy. This aspect makes it possible to limit the calculations necessary to obtain the SOCV TC table of the temporal variation of the state of charge of the system with however some limitations discussed in the following and illustrated in FIG. 9.
Dans un mode de réalisation illustré aux figures 7 A et 7B, afin d'obtenir la table PAC_MAX_TC de puissance maximale en fonction de l'état de charge SOC, la pluralité de simulations comporte une simulation effectuée avec un état de charge
initial SOCini égal à l'état de charge maximum SOCmax, une durée égale à la durée nécessaire au déchargement complet du système de stockage tDch (c'est-à-dire jusqu'à que l'état de charge atteigne la valeur de l'état de charge minimum SOCmin) et une puissance de consigne Pac_sp infinie positive. On entend par une puissance de consigne Pac_sp infinie positive une puissance de consigne Pac_sp largement supérieure à la puissance que le système peut fournir. Ainsi, la puissance moyenne <Pac>k sur un intervalle donné peut être considérée comme la puissance maximale pour l'état de charge SOCk correspondant audit intervalle. De plus, le calcul de la table PAC_MAX_TC de puissance maximale en fonction de l'état de charge SOC comporte : In one embodiment illustrated in FIGS. 7A and 7B, in order to obtain the table PAC_MAX_TC of maximum power as a function of the state of charge SOC, the plurality of simulations comprises a simulation carried out with a state of charge. initial SOCini equal to the state of maximum load SOCmax, a duration equal to the time necessary for the complete unloading of the storage system tDch (that is to say until the state of charge reaches the value of the minimum charge state SOCmin) and a power Pac_ sp positive infinite set. The term power sp positive infinity Pac_ set a desired power Pac_ sp much greater than the power that the system can provide. Thus, the average power <Pac> k over a given interval can be considered as the maximum power for the state of charge SOCk corresponding to said interval. In addition, the calculation of the table PAC_MAX_TC of maximum power as a function of the state of charge SOC comprises:
- une étape de détermination de périodes de durée ÎESS au sein de ladite simulation, chaque période étant identifiée au moyen d'un entier positif k ; a step of determining periods of duration ISESS within said simulation, each period being identified by means of a positive integer k;
- pour chacune de ces périodes, une étape de détermination de l'état de charge SOCk au début de la période k et de la puissance moyenne <Pac>k durant la période k. for each of these periods, a step of determining the state of charge SOCk at the beginning of the period k and the average power <P ac > k during the period k.
La pluralité de couples (SOCk, <Pac>k) vient alors constituer la table PAC_MAX_TC de puissance maximale en fonction de l'état de charge SOC de sorte que pour chaque état de charge SOCk donné, il est possible d'attribuer une puissance maximale (égale à <Pac>k). Dans un mode de réalisation illustré aux figures 8A et 8B, afin d'obtenir la table PACJVIIN TC de puissance minimale en fonction de l'état de charge SOC, la pluralité de simulations comporte une simulation effectuée avec un état de charge initial SOCini égal à l'état de charge minimale SOCmin, une durée égale à la durée nécessaire au chargement complet du système de stockage tcn (c'est-à-dire jusqu'à que l'état de charge atteigne la valeur de l'état de charge maximum SOCmax) et une puissance de consigne Pac_sp infinie négative. On entend par une puissance de consigne Pac_s infinie négative une puissance de consigne Pac_s largement supérieure à la puissance que le système peut accepter lors de la charge. Ainsi, la puissance moyenne <Pac>k sur un intervalle donné peut être considérée comme la puissance minimale pour l'état de charge SOCk' correspondant audit intervalle. De plus, le calcul de la table PACJVIIN TC de puissance minimale en fonction de l'état
de charge SOC comporte : The plurality of pairs (SOCk, <P ac > k) then constitutes the table PAC_MAX_TC of maximum power as a function of the state of charge SOC so that for each state of charge SOCk given, it is possible to attribute a power maximum (equal to <P ac > k). In one embodiment illustrated in FIGS. 8A and 8B, in order to obtain the PACJVIIN table TC of minimum power as a function of the state of charge SOC, the plurality of simulations comprises a simulation carried out with an initial state of charge SOCini equal to the minimum state of charge SOCmin, a duration equal to the time necessary for the complete charging of the storage system tcn (that is to say until the state of charge reaches the value of the maximum state of charge SOCmax) and a negative power of infinite sp Pac_ set. Shall mean a set of ac power P _ s infinite negative a nominal power P ac _ s much greater than the power that the system can accept when charging. Thus, the average power <P ac > k over a given interval can be considered as the minimum power for the state of charge SOCk 'corresponding to said interval. In addition, the calculation of the table PACJVIIN TC of minimum power according to the state SOC charge includes:
- une étape de détermination de périodes de durée ÎESS au sein de ladite simulation, chaque période étant identifiée au moyen d'un entier positif k' ; a step of determining periods of duration ISESS within said simulation, each period being identified by means of a positive integer k ';
- pour chacune de ces périodes, une étape de détermination de l'état de charge SOCk au début de la période k' et de la puissance moyenne <Pac>k' durant la période k'. for each of these periods, a step of determining the state of charge SOCk at the beginning of the period k 'and the average power <P ac >k' during the period k '.
La pluralité de couples (SOCk, <Pac>k) vient alors constituer la table PAC_MIN_TC de puissance minimale en fonction de l'état de charge SOC de sorte que pour chaque état de charge SOCk' donné, il est possible d'attribuer une puissance minimale (égale à <Pac>k ). The plurality of pairs (SOCk, <P ac > k) then constitutes the table PAC_MIN_TC of minimum power as a function of the state of charge SOC so that for each state of charge SOCk 'given, it is possible to assign a minimum power (equal to <Pac> k).
Dans un mode de réalisation, chaque simulation d'un premier sous-ensemble de simulations est effectué pour un état de charge SOC(j) et une puissance de consigne ac sp (i) donnés et chaque état de charge SOC(j) est séparé du précédent SOC(j-1 ) et/ou du suivant SOC(j+1 ) par un pas d'état de charge adaptatif et/ou chaque puissance de consigne Pac_sp(i) est séparée de la précédente Pac_sp(i-1 ) et/ou de la puissance suivante Pac_sP(i+1 ) d'un pas de puissance de consigne adaptatif. In one embodiment, each simulation of a first subset of simulations is performed for a charge state SOC (j) and a given ac power sp (i) and each state of charge SOC (j) is separated. SOC of the previous (j-1) and / or the next SOC (j + 1) by a step of adaptive state of charge and / or each desired power Pac_ sp (i) is separated from the previous Pac_ sp (i- 1) and / or the next power Pac_s P (i + 1) of an adaptive nominal power step.
Dans un mode de réalisation, l'étape de simulation est répétée pour une pluralité de durées ÎESS. Ainsi, l'on constitue une table de correspondance par durée de simulation ÎESS, la table de correspondance utilisée par le système de pilotage étant choisie en fonction de la précision nécessaire. In one embodiment, the simulation step is repeated for a plurality of ISES durations. Thus, one establishes a correspondence table simulation duration ÎESS, the correspondence table used by the control system being chosen according to the required accuracy.
La figure 9 permet de mettre en avant les avantages du modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de la présente invention. Le premier histogramme HMC correspond au temps de simulation lorsque la simulation est effectuée à l'aide d'un système complexe et avec un pas de temps Δΐ égal à 1 seconde. Le graphique comprend également cinq groupements H1 , H2, H3, H4, H5 de quatre histogrammes, chaque groupement correspondant à une simulation identique à celle effectuée avec le modèle complexe, mais effectuée à l'aide d'un modèle simplifié obtenu par un procédé selon un premier aspect de l'invention et pour un temps de simulation ÎESS donné. Autrement dit, chaque groupement correspond à
une simulation effectuée avec un modèle simplifié et avec un pas de temps de simulation égal au temps de simulation ÎESS utilisé lors du procédé de détermination des paramètres dudit modèle simplifié. FIG. 9 makes it possible to highlight the advantages of the model obtained by means of a method according to a first aspect of the present invention. The first HMC histogram corresponds to the simulation time when the simulation is performed using a complex system and with a time step Δΐ equal to 1 second. The graph also comprises five groups H1, H2, H3, H4, H5 of four histograms, each group corresponding to a simulation identical to that performed with the complex model, but carried out using a simplified model obtained by a method according to a first aspect of the invention and for a given simulation time. In other words, each grouping corresponds to a simulation performed with a simplified model and with a simulation time step equal to the simulation time ÎESS used during the method for determining the parameters of said simplified model.
Dans chaque groupement, le premier histogramme concerne le temps de simulation et les deuxième, troisième et quatrième histogrammes concernent : In each grouping, the first histogram concerns the simulation time and the second, third and fourth histograms relate to:
- pour le deuxième histogramme, l'erreur RMSE entre la simulation utilisant le modèle complexe et une simulation utilisant un modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention dans le mode de réalisation dit « avec interpolation » ; for the second histogram, the RMSE error between the simulation using the complex model and a simulation using a model obtained by means of a method according to a first aspect of the invention in the so-called "interpolation" embodiment ;
- pour le troisième histogramme, l'erreur RMSE entre la simulation utilisant le modèle complexe et une simulation utilisant un modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention dans le mode de réalisation dit « sans interpolation » ; for the third histogram, the RMSE error between the simulation using the complex model and a simulation using a model obtained by means of a method according to a first aspect of the invention in the so-called "no interpolation" embodiment ;
- pour le quatrième histogramme, l'erreur RMSE entre la simulation utilisant le modèle complexe et une simulation utilisant un modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention dans le mode de réalisation dit « avec la valeur précédente ». for the fourth histogram, the RMSE error between the simulation using the complex model and a simulation using a model obtained using a method according to a first aspect of the invention in the embodiment with the value former ".
Le groupement H1 concerne un cas où le temps ÎESS est égal à 926 secondes. Dans ce cas de figure, la précision obtenue avec les méthodes « avec interpolation » et « sans interpolation » est sensiblement identique tandis que la précision obtenue avec la méthode « avec la valeur précédente » est inférieure. De plus, le temps de simulation à l'aide d'un modèle obtenu par un procédé selon l'invention est largement inférieur au temps de simulation à l'aide d'un modèle complexe selon l'état de l'art antérieur. Le groupement H2 concerne un cas où le temps ÎESS est égal à 463 secondes. On constate que la précision des méthodes « avec interpolation » et « sans interpolation » est améliorée de manière significative alors que la précision avec la méthode « avec la valeur précédente » s'est nettement dégradée. The grouping H1 relates to a case where the time ISESS is equal to 926 seconds. In this case, the precision obtained with the methods "with interpolation" and "without interpolation" is substantially identical while the precision obtained with the method "with the previous value" is lower. In addition, the simulation time using a model obtained by a method according to the invention is significantly less than the simulation time using a complex model according to the state of the prior art. The group H2 relates to a case where the time ISESS is equal to 463 seconds. It can be seen that the accuracy of the "interpolation" and "non-interpolation" methods is significantly improved while the precision with the "with the previous value" method has deteriorated significantly.
Les groupements H3 concernant un cas où le temps ÎESS est égal à 93 secondes, H4 concernant un cas où le temps ÎESS est égal à 47 secondes et H5 concernant un
cas où le temps ÎESS est égal à 10 secondes ne font que confirmer les tendances observées dans les deux groupements précédents à savoir que l'erreur diminue lorsque le temps ÎESS diminue et que les méthodes « avec interpolation » et « sans interpolation » permettent d'obtenir des résultats similaires tandis que la méthode « avec la valeur précédente » est toujours moins performante. H3 groupings for a case where the time ISESS is equal to 93 seconds, H4 for a case where the time ISESS is equal to 47 seconds and H5 for a time the case where the time ISE is equal to 10 seconds only confirms the trends observed in the two preceding groupings, namely that the error decreases when the time ISESS decreases and the methods "with interpolation" and "without interpolation" make it possible to get similar results while the "with the previous value" method is always less efficient.
Afin d'illustrer le déroulé du procédé selon un premier aspect de l'invention, nous allons dans la suite présenter un modèle complexe comprenant un modèle relatif à un dispositif de conversion ainsi qu'un modèle relatif à un dispositif de stockage. Il est important de noter que le procédé selon un premier aspect de l'invention ne dépend pas du type de modèle complexe utilisé et le modèle complexe qui va suivre est donné à titre purement illustratif. Il permettra de faire apparaître l'avantage en termes de simplification de la modélisation (et de donc du pilotage) d'un système de stockage de l'énergie que procure le modèle obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention. Dans la suite, les valeurs d'entrée sont initialisées lors de la première itération puis mises à jour lors des itérations suivantes. Les valeurs de sortie sont quant à elles calculées en fonction des valeurs d'entrée ainsi que des paramètres du modèle. Les paramètres du modèle sont, en règle générale, fournis par le constructeur du dispositif de conversion ou du dispositif de stockage, mais peuvent également être déterminés à partir de tests et de mesures expérimentales. Par ailleurs, on notera X la valeur de la grandeur X à l'itération t. De plus, la fonction liée à une table de correspondance Y sera notée fv. Il est également supposé que lorsqu'une valeur n'est pas directement disponible dans une table de correspondance, cette dernière est obtenue par interpolation, par exemple interpolation linéaire, à partir des valeurs disponibles dans ladite table de correspondance (il s'agit d'une méthode standard d'utilisation d'une table de correspondance). In order to illustrate the flow of the method according to a first aspect of the invention, we will now present a complex model comprising a model relating to a conversion device and a model relating to a storage device. It is important to note that the method according to a first aspect of the invention does not depend on the type of complex model used and the following complex model is given for purely illustrative purposes. It will make it possible to show the advantage in terms of simplification of the modeling (and therefore of the piloting) of an energy storage system that the model obtained by using a method according to a first aspect of the invention. In the following, the input values are initialized during the first iteration and then updated during the following iterations. The output values are calculated according to the input values as well as the model parameters. The model parameters are usually provided by the manufacturer of the conversion device or storage device, but can also be determined from experimental tests and measurements. On the other hand, we note X the value of the magnitude X at the iteration t. In addition, the function related to a correspondence table Y will be noted fv. It is also assumed that when a value is not directly available in a correspondence table, the latter is obtained by interpolation, for example linear interpolation, from the values available in said correspondence table (it is a standard method of using a lookup table).
L'utilisation du modèle relatif à un dispositif de conversion va maintenant être détaillée. Les entrées, paramètres et sorties relatives audit modèle seront introduits au fur et à mesure. Le modèle permet tout d'abord de calculer l'angle de déphasage φ entre la partie active Pac_sp et la partie réactive Qac_spde la puissance de consigne.
La partie active Pac_sp et la partie réactive Qac_sP de la puissance de consignes sont des entrées du modèle. L'angle de déphase s'obtient simplement à l'aide de la relation suivante :
Toutefois, afin de simplifier l'exposé qui va suivre, la puissance réactive de consigne Qac_sp, est considérée nulle sur l'ensemble de la simulation et donc la valeur de l'angle de déphasage φ ne dépend pas de l'itération. The use of the model relating to a conversion device will now be detailed. The inputs, parameters and outputs relating to the model will be introduced as and when. The model allows firstly to calculate the φ phase angle between the active part Pac_ sp and sp Qac_ the reactive part of the target power. The active part Pac_ sp and the reactive part Qac_s P of the power set points are inputs of the model. The angle of departure is simply obtained using the following relation: However, to simplify the description that follows, the reactive power setpoint Qac_ sp, is null the entire simulation and thus the value of the phase angle φ is independent of iteration.
Une fois l'angle de déphase connu, le modèle permet de calculer la puissance maximale apparente Smax_LUT à l'aide d'une table de correspondance Smax_LUT fournissant la puissance maximale apparente Smax en fonction de l'angle de déphasage φ de sorte que : Once the known phase angle is known, the model makes it possible to calculate the apparent maximum power Smax_LUT by means of a correspondence table Smax_LUT providing the maximum apparent power Smax as a function of the phase shift angle φ so that:
Smax = fsmaxLUT (Φ) Smax = fs max LUT (Φ)
Le modèle permet ensuite de calculer les puissances active Pac sat et réactive Qac_stat maximales que le système de conversion peut absorber. Ce calcul s'effectue à l'aide d'une fonction de saturation fonction fsat qui modélise la saturation appliquée aux consignes de puissances active et réactive. Autrement dit : The model then makes it possible to calculate the active powers Pac sat and reactive Qac_stat maximum that the conversion system can absorb. This calculation is carried out using a saturation function fsat which models the saturation applied to the active and reactive power setpoints. In other words :
>ac_sat>
Pac_sp> Qac_sp) > ac_sat> Pac_sp> Qac_sp)
Comme mentionné précédemment, la puissance réactive de consigne Qac_sp est considérée nulle sur l'ensemble de la simulation et donc, il en est de même de Qac_sat. La relation précédente peut donc être réécrite de la manière suivante :
As mentioned above, the reactive power Qac_ sp set is null throughout the simulation and thus, it is the same Q ac _sat. The previous relationship can be rewritten as follows:
Cette condition permet de s'assurer que même si la puissance de consigne Pac_sp est supérieure à la puissance maximale Smax pouvant être fournie par le dispositif de conversion, la puissance réellement fournie est limitée par la puissance maximale que le dispositif de conversion peut fournir.
Le modèle permet ensuite de calculer la puissance continue Pdc correspondant à la puissance de consigne Pac_sp à l'aide de la table de correspondance Pac_LUT donnant la puissance alternative Pac en fonction de la puissance continue Pdc, la puissance réactive Ckc, de la tension Udc reçue en entrée et de la tension Uac ; autrement dit : This condition ensures that even if the sp Pac_ power setpoint is greater than the maximum S max power that can be supplied by the conversion device, the power actually delivered is limited by the maximum power conversion device can provide. The model then calculates the DC power Pdc corresponding to the target power Pac_ sp using the correspondence table giving Pac_LUT alternative ac power P as a function of the DC power Pdc, reactive power Ckc, tension Udc received at the input and the voltage U ac ; in other words :
Pac = fpac_LUT (Pdc> Qao U do U ac) Pac = fp ac _LUT (Pdc> Qao U do U ac)
Il convient ensuite d'utiliser la relation précédente afin de déterminer Pdc. Pour cela, les valeurs de Pac et Qac sont choisies de sorte que Pac = Pec sp et Qac = Ckc_sp, la tension Uac étant connue et égale à la tension nominale du système de conversion U nom fournie en entrée, et la méthode de Newton-Raphson est utilisée pour résoudre la minimisation suivante : mm(| ^ ac_sp — fpac_LUT (Pdc> Qac_sp> ^ do ^ ac) \ où P*dc est la valeur initiale prise égale à Pac_sp à partir de laquelle est effectué la minimisation, ladite minimisation permettant d'obtenir la puissance continue Pdc. Le modèle permet ensuite d'envoyer le courant de consigne de la batterie ldc_sp au modèle du dispositif de stockage après que ce dernier est été calculé à l'aide de la relation suivante : The previous relationship should then be used to determine Pdc. For this, the values of P ac and Q ac are chosen so that P has c = Pec sp and Q a c = Ckc_sp, the voltage U ac being known and equal to the nominal voltage of the conversion system U input name input , and the method of Newton-Raphson is used to solve the following minimization: m m (| ^ ac_sp - fp ac _LUT (Pdc>Qac_sp> ^ do ^ ac) \ where P * dc is the initial value taken equal to P ac _ sp from which the minimization is carried out, said minimization making it possible to obtain the continuous power Pdc. The model then makes it possible to send the target current of the battery ldc_ sp to the model of the storage device after the latter has been calculated using the following relationship:
Le modèle permet par ailleurs de calculer la puissance active Pac à l'aide de la table de correspondance Pac_LUT introduite auparavant de sorte que : The model also makes it possible to calculate the active power P ac using the correspondence table P ac _LUT introduced previously so that:
Pac = fpac_LUT ÎPdo Qao U do U ac) Pac = fp ac _LUT ISPdo Qao U do U ac)
Comme mentionné précédemment, la puissance réactive de consigne Qac_sp est considérée nulle sur l'ensemble de la simulation et donc, il en est de même de Qac. Il est également important de noter que la tension de sortie Uac est imposée par le système de sorte à ne pas avoir une tension fluctuante et sa valeur est donnée par
la tension alternative nominale du système de conversion Unom, cette dernière étant un paramètre du modèle. As mentioned above, the set reactive power Q ac _ sp is considered to be zero throughout the simulation and therefore the same is true of Q ac . It is also important to note that the output voltage U ac is imposed by the system so that it does not have a fluctuating voltage and its value is given by the nominal AC voltage of the Unom conversion system, the latter being a parameter of the model.
Dans ce même exemple de réalisation, on considère un modèle relatif à un dispositif de stockage prenant en entrées le courant de consigne ldc_sp (fourni par le dispositif de conversion) et la température. Ce modèle est couplé au modèle détaillé précédemment pour constituer le modèle complexe du système de stockage de l'énergie ESS. Dans la suite, on considère que la température du dispositif de stockage est fournie par un modèle externe au modèle complexe et fournie en entrée de ce dernier. De plus, l'hypothèse est faite que la température n'influe pas sur le comportement de la batterie ou que la température est maintenue par un dispositif externe. Dans ce cas la température en entrée reste constante et égale à la température initiale. Il ne s'agit cependant que d'un exemple de réalisation et il est également envisageable de coupler le modèle complexe avec un modèle thermique lorsque les hypothèses précédentes ne sont plus respectées. Le modèle permet tout d'abord de calculer la puissance perdue dans le système auxiliaire à l'aide d'une table de correspondant Pdc_aux_LUT fournissant la puissance perdue Pdc_aux dans le système auxiliaire du dispositif de stockage en fonction du courant de consigne ldc_sp reçu par le dispositif de stockage de sorte que : In this same embodiment, we consider a model on a storage device that inputs the reference current ldc_ sp (supplied by the conversion device) and temperature. This model is coupled to the previously detailed model to form the complex model of the ESS energy storage system. In the following, we consider that the temperature of the storage device is provided by a model external to the complex model and provided at the input of the latter. In addition, the assumption is made that the temperature does not influence the behavior of the battery or that the temperature is maintained by an external device. In this case the inlet temperature remains constant and equal to the initial temperature. However, this is only an example of implementation and it is also conceivable to couple the complex model with a thermal model when the previous assumptions are no longer respected. The model initially used to calculate the power lost in the auxiliary system using a corresponding table Pdc_aux_LUT providing power lost Pdc_aux in the auxiliary storage device system according to the setpoint current ldc_ sp received by the storage device so that:
^dc_aux ~ fPdc_auxLUT 0dc_s ) En considérant que les éléments du système auxiliaire (les ventilateurs par exemple) fonctionnent à leur tension optimale connue de l'utilisateur et égale à Udc_aux, le courant consommé par ledit système auxiliaire, le modèle permet d'obtenir le courant auxiliaire I de aux à l'aide de la relation suivante :
^ dc_aux ~ fPdc_aux LUT 0dc_s) Considering that the elements of the auxiliary system (the fans for example) operate at their optimum voltage known to the user and equal to Udc_aux, the current consumed by said auxiliary system, the model makes it possible to obtain the auxiliary current I of to using the following relation:
dcjiux dcjiux
Une fois le courant consommé par ledit système auxiliaire ldc_aux connu, le modèle permet d'évaluer l'influence de ce dernier sur le courant de consigne ldc_sp afin d'obtenir un courant de consigne modifié Idc' à l'aide de la relation suivante :
dc ldc_sp ldc_aux Once the current consumed by said auxiliary system ldc_aux known, the model is used to evaluate the influence of the latter on the setpoint current ldc_ sp in order to obtain a modified setpoint current Idc 'using the following relation : dc l dc_sp l dc_aux
Autrement dit, lorsque le dispositif de stockage est chargé avec un courant ldc_sp, le courant servant réellement à ladite charge est égal à Idc'. De la même manière, lorsque le dispositif de stockage est déchargé par un courant ldc_sp, le courant que le système de stockage peut réellement fournir est égal à Idc'. In other words, when the storage device is charged at a current ldc_ sp, the current actually used for said filler is equal to Idc. In the same way, when the storage device is discharged by a current ldc_ sp , the current that the storage system can actually provide is equal to Idc '.
Le modèle permet également de prendre en compte le fait que le courant Idc' est limité par un courant maximum IchMax lors de la charge du système de stockage et un courant maximum i DchMax lors de la décharge dudit système. Pour cela, le courant maximum IchMax lors de la charge est déterminé à l'aide d'une table de correspondance lchMax_LUT fournissant le courant maximum I chMax lors de la charge en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et de la température T : lchliax =
0Ht j rt) The model also makes it possible to take into account the fact that the current Idc 'is limited by a maximum current IchMax during the charging of the storage system and a maximum current i DchMax during the discharge of said system. For this, the maximum current IchMax during charging is determined using a correspondence table lchMax_LUT providing the maximum current I chMax during charging according to the state of charge SOC, the state of health SOH and temperature T: lchliax = 0H t j r t )
De même, le courant maximum I DchMax lors de la décharge est obtenu à l'aide de table de correspondance l DchMax_LUT fournissant le courant maximum I DchMax lors de la décharge en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et de la température T : Similarly, the maximum current I DchMax during the discharge is obtained using correspondence table l DchMax_LUT providing the maximum current I DchMax during the discharge according to the state of charge SOC, the state of health SOH and temperature T:
'ûchMax ~ flDchMax-L T ÎSOC^ SOH^ T1) chMax ~ flDchMax-L T ÎSOC ^ SOH ^ T 1 )
Autrement dit, le courant Idc peut être déterminé à l'aide de la relation suivante : axIn other words, the current Idc can be determined using the following relation: ax
Le modèle permet en outre de calculer la variation de l'état de charge du dispositif de stockage. Cette variation peut être obtenue à l'aide d'une table de correspondance SOCsPeed_LUT fournissant la variation temporelle de l'état de charge en fonction de de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH , du courant Idc et de la température T de sorte que :
The model also makes it possible to calculate the variation of the state of charge of the storage device. This variation can be obtained using a SOCs P eed_LUT correspondence table providing the temporal variation of the state of charge as a function of SOC state of charge, SOH state of health, Idc current. and the temperature T so that:
L'état de charge initial étant connu, le modèle est en mesure de calculer les états de charges correspondant aux itérations suivantes à l'aide des relations suivantes : dSOC* The initial state of charge being known, the model is able to calculate the states of charges corresponding to the following iterations using the following relations: dSOC *
SOCt+1 = SOC1 +—■ x At SOC t + 1 = SOC 1 + - ■ x At
dt dt
où Δΐ est le pas de temps entre deux itérations successives. where Δΐ is the time step between two successive iterations.
Le modèle permet également de calculer l'état de santé du moyen de stockage. Cet état de santé est estimé à travers un vieillissement qui correspond à une variation d'état de santé. Ce vieillissement comporte deux composantes (qui sont négatives) : The model also makes it possible to calculate the state of health of the storage means. This state of health is estimated through aging that corresponds to a change in health status. This aging has two components (which are negative):
- le vieillissement dû au temps (dit calendaire) Α50Η α15ρββά ; et aging due to time (called calendar) Α50Η α15ρββά ; and
- le vieillissement dû aux cycles ASOHçycSpeed. aging due to ASOH CycSpeed cycles.
Le modèle permet de déterminer le vieillissement dû au temps ASOHjalSpeed à l'aide d'une la table de correspondance ASOHcaisPeed_LUT fournissant le vieillissement dans le temps en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé et de la température de sorte que :
The model makes it possible to determine aging due to time ASOHj alSpeed by means of a mapping table ASOHcais P eed_LUT providing aging over time as a function of state of charge SOC, state of health and the temperature so that:
De même, le modèle permet de déterminer le vieillissement dû au cyclageASOHcycspeed à l'aide d'une table de correspondance ASOHcycsPeed_LUT fournissant le vieillissement dû au cyclage en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH, du courant Idc et de la température T de sorte que : Similarly, the model makes it possible to determine the aging due to the cyclization ASOHcycspee d using a correspondence table ASOHcycs P eed_LUT providing the aging due to the cycling as a function of the state of charge SOC, the state of health SOH , the current Idc and the temperature T so that:
ASOH^Speed = /ASOHcycSpeed ÇSOHt, Tt, SOCt, Iac) ASOH ^ Speed = / ASOH cycSpeed SSOH t , T t , SOC t , I ac )
L'état de santé est alors calculé l'aide de la relation suivante The state of health is then calculated using the following relationship
A5OHf — ASOHçalSpped + ASOHçycspeed
Le modèle permet ensuite de déterminer la résistance Rch du système durant la charge à l'aide d'une la table de correspondance Rch_LUT fournissant la résistance Rch du système durant la charge en fonction du courant Idc lors de la charge, de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et de la température T de sorte que : A5OH f - ASOH çalSpped + ASOH çycspeed The model then makes it possible to determine the resistance Rch of the system during charging by means of a correspondence table Rch_LUT providing the resistor Rch of the system during charging as a function of the current Idc during charging, the state of SOC load, SOH health status and T temperature so that:
RCH1 = fRch_LUT (SOHT, TT , SOCT, I^1) RCH 1 = fR ch _LUT (SOH T , T T , SOC T , I ^ 1 )
De même, le modèle permet de déterminer la résistance Rûch du système durant la décharge à l'aide d'une table de correspondance RDch_LUT fournissant la résistance Rûch du système durant la décharge en fonction du courant Idc lors de la décharge, de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et de la température T de sorte que :
In the same way, the model allows to determine the system resistance Rûch during the discharge using a correspondence table RDch_LUT providing the resistance Rûch of the system during the discharge according to the current Idc during the discharge, the state of charge SOC, state of health SOH and temperature T so that:
Par ailleurs, le modèle permet de connaître la tension de circuit ouvert OCVch lors de la charge à l'aide d'une table de correspondance OCVch_LUT fournissant la tension de circuit ouvert OCVch lors de la charge en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et du courant Idc de sorte que :
On the other hand, the model makes it possible to know the open circuit voltage OCVch during charging by means of a correspondence table OCVch_LUT providing the open circuit voltage OCVch during charging as a function of the charge state SOC, of the state of health SOH and current Idc so that:
De même, le modèle permet de connaître la tension de circuit ouvert OCVûch lors de la décharge à l'aide d'une table de correspondance OCVDch_LUT fournissant la tension de circuit ouvert OCVûch lors de la décharge en fonction de l'état de charge SOC, de l'état de santé SOH et du courant Idc de sorte que :
Similarly, the model makes it possible to know the open circuit voltage OCVuch during the discharge by means of a correspondence table OCVDch_LUT supplying the open circuit voltage OCVuch during the discharge as a function of the state of charge SOC, of the state of health SOH and current Idc so that:
En outre, le modèle permet de déterminer la tension continue Udc aux bornes du système de stockage en utilisant la loi d'Ohm au moyen de la relation suivante : Udc = OCVçh/Dch — ldc x Rch/och
où I est négatif lors de la charge et positif lors de la décharge. Il est à noter que lorsque la valeur obtenue pour tension continue Udc aux bornes du système de stockage excède la tension maximale U^axch, un indicateur de dépassement de la tension maximale Umax_limit_status est mis à jour. Cette tension maximale peut être calculée à l'aide de la relation suivante : In addition, the model makes it possible to determine the DC voltage Udc at the terminals of the storage system using Ohm's law by means of the following relation: U dc = OCVc h / Dch - l dc x Rch / och where I is negative when charging and positive when discharging. It should be noted that when the value obtained for DC voltage Udc at the terminals of the storage system exceeds the maximum voltage U ^ axch , an indicator for exceeding the maximum voltage Umax_limit_status is updated. This maximum voltage can be calculated using the following relation:
U ChMax = OCVt — lChMax x RCh U ChMax = OCV t - l C hMax x RCh
De même, lorsque la valeur obtenue pour tension continue Udc aux bornes du système de stockage est inférieure à la tension minimale ItachMax, un indicateur de dépassement de et la tension minimale Umin_limit_status est mis à jour. Cette tension maximale de décharge peut être calculée à l'aide de la relation suivante : Similarly, when the value obtained for DC voltage Udc at the terminals of the storage system is lower than the minimum voltage ItachMax, an overflow indicator and the minimum voltage Umin_limit_status is updated. This maximum discharge voltage can be calculated using the following relation:
^DchMax = OCVt — IochMax x RDch ^ DchMax = OCV t - IochMax x RDch
Le modèle permet ensuite de calculer la puissance fournie par la batterie Pdc à l'aide de la relation suivante : The model then makes it possible to calculate the power supplied by the battery Pdc by means of the following relation:
?dc = Ud.c X ld.c Bien entendu, cette valeur de puissance est bornée par les tensions et les courants limites de sorte que : ? dc = Ud.c X ld.c Of course, this power value is limited by the voltages and the limit currents so that:
PfnaxCh ~ ^maxCh x ^maxCh PfnaxCh ~ ^ maxCh x ^ maxCh
— -
maxDch 'maxDch Λ umaxDch maxDch 'maxDch Λ u maxDch
Comme déjà mentionné, le modèle de dispositif de conversion est combiné avec le modèle de dispositif de stockage afin d'obtenir un modèle complexe susceptible de modéliser un dispositif de gestion de l'énergie. Ainsi, le dispositif de stockage de l'énergie peut être simulé. Cependant, comme cela vient d'être détaillé, le modèle complexe comprend un grand nombre de paramètres et de variables à calculer et est difficilement utilisable pour un pilotage efficace d'une telle installation, d'autant que le pas de temps de pilotage d'un tel système est de quelques minutes, voire quelques heures alors que le pas de temps de simulation dans le cas d'un modèle complexe doit être de l'ordre de la seconde voire inférieur à la seconde afin de ne pas perdre en précision dans les résultats obtenus. Avec les solutions de l'art
antérieur et ne disposant que du modèle complexe que l'on vient de détailler, l'utilisateur se trouve donc placé face à deux options toutes deux insatisfaisantes : As already mentioned, the conversion device model is combined with the storage device model to obtain a complex model capable of modeling an energy management device. Thus, the energy storage device can be simulated. However, as has just been detailed, the complex model comprises a large number of parameters and variables to be calculated and is difficult to use for efficient control of such an installation, especially since the pilot's time step of such a system is of a few minutes, even a few hours, whereas the step of simulation time in the case of a complex model must be of the order of one second or even less than the second so as not to lose precision in the results obtained. With the solutions of art previous and having only the complex model that has just been detailed, the user is therefore placed in front of two options both unsatisfactory:
- soit il choisit un pas de temps de simulation du même ordre de grandeur que le pas de temps de pilotage afin de limiter la puissance de calcul nécessaire, mais la précision des résultats de la simulation (et donc du pilotage) seront insatisfaisant ; or it chooses a simulation time step of the same order of magnitude as the pilot time step in order to limit the computing power required, but the accuracy of the results of the simulation (and therefore of the piloting) will be unsatisfactory;
- soit il maintient un pas de temps de simulation faible pour conserver une bonne précision, mais les ressources utilisées pour effectuer l'ensemble des calculs sont alors beaucoup plus importantes et peuvent ne pas être disponibles. - Or it maintains a low simulation time step to maintain good accuracy, but the resources used to perform all calculations are then much larger and may not be available.
Ainsi, aucune solution permettant de conserver l'avantage de chacune de ces options n'est disponible, et cette absence est comblée par la présente invention. Cette dernière propose pour cela, comme cela a été décrit précédemment, une pluralité de simulations est effectuée à l'aide d'un modèle complexe tel que l'on vient de le décrire de sorte à obtenir trois tables de correspondance : Thus, no solution to retain the advantage of each of these options is available, and this absence is filled by the present invention. The latter proposes for this, as has been described above, a plurality of simulations is performed using a complex model as just described so as to obtain three tables of correspondence:
- d'une table de la variation de l'état de charge (SOCV TC) du système en fonction de la puissance de consigne Pac_sp et de l'état de charge SOC ;- a table of the variation of the state of charge (SOCV TC) system depending on the desired power Pac_ sp and the state of charge SOC;
- d'une table de puissance maximale (PAC_MAX_TC) en fonction de l'état de charge SOC ; a maximum power table (PAC_MAX_TC) according to the state of charge SOC;
- d'une table de puissance minimale (PAC_MIN_TC) en fonction de l'état de charge SOC. - a minimum power table (PAC_MIN_TC) according to the state of charge SOC.
A l'aide du modèle ainsi obtenu et à partie d'une puissance de consigne Pac_sp, et d'un état de charge SOCp fournis en entrée (noté ici SOC1 car sa valeur est donnée par l'itération t), il est possible de calculer la puissance minimale et maximale en sortie du système à l'aide de la table de puissance maximale PAC_MAX_TC fournie en fonction de l'état de charge SOC et de la table de puissance maximale PACJVIIN TC acceptée en fonction de l'état de charge SOC. Plus particulièrement, la puissance maximale est donnée par : Using the model thus obtained and to part of a target power Pac_ sp, and a charge state SOCP inputted (SOC 1 noted here because its value is given by the iteration t), it is It is possible to calculate the minimum and maximum output power of the system using the maximum power table PAC_MAX_TC provided according to the state of charge SOC and the maximum power table PACJVIIN TC accepted according to the state of SOC load. More particularly, the maximum power is given by:
PACM X = fpAC_MAx_Tc (SOCT) PACM X = fpAC_MAx_Tc (SOC T )
De même, la puissance minimale est donnée par :
PlcMin — PAC_MI _TC ('5OCÎ:) Similarly, the minimum power is given by: PlcMin - PAC_MI _TC ( ' 5OC Î :)
Si la puissance de consigne est dans l'intervalle [ΡΑΟΜΙΠ, ΡΑΟΜΒΧ], alors la puissance Pac est égale à la puissance de consigne Pac_sp. Dans le cas contraire, la puissance Pac est égale à la puissance limite PACMin/PACMax la plus proche de la puissance de consigne Pac_sp. If the power set point is in the range [ΡΑΟΜΙΠ, ΡΑΟΜΒΧ], then the Pac power is equal to the power setpoint Pac_ sp. Otherwise, the Pac power is equal to the power limit PACMin / PACmax closest to the target power Pac_ sp.
De plus, la variation temporelle de l'état de charge peut être calculée à l'aide de la table de la variation de l'état de charge (SOCV TC) du système en fonction de la puissance de consigne Pac_sp et d'un état de charge SOC à l'aide de la relation suivante : dSOC* _ t t In addition, the time variation of the state of charge can be calculated using the table of the variation of the state of charge (SOCV TC) of the system according to the target power and a Pac_ sp state of charge SOC using the following relation: dSOC * _ tt
~~dt~ ~ fsOCVTC (.SOC > Pac_sp) ~ ~ dt ~ ~ fsOCV TC (.SOC> Pac_sp)
Il est intéressant de noter que seule la valeur initiale de l'état de charge SOCini est nécessaire, les valeurs suivantes de l'état de charge étant déterminées à l'aide de la relation suivante : It is interesting to note that only the initial value of the SOCini state of charge is necessary, the following values of the state of charge being determined using the following relation:
, dSOC' , dSOC '
soct+1 = so +—— x tESS soc t + 1 = so + - xt ESS
dt t II est important de noter ici que lorsque le système est simulé à l'aide d'un modèle selon l'invention, le pas de temps entre deux itérations n'est pas égal à Δΐ comme, mais à la durée ÎESS utilisée lors de la mise en œuvre du procédé selon un premier aspect de l'invention. Cependant, les tables de correspondance du modèle ayant été calculées à partir de simulations effectuées avec un pas de temps Δΐ, la précision des résultats obtenus avec le modèle simplifié reste très proche (cf. figure 9) de ceux obtenus avec un modèle complexe, sans toutefois nécessiter autant de ressource de calcul. Autrement dit, le modèle simplifié obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention permet de passer d'un pas de temps de simulation égal Δΐ à un pas de simulation égal à ÎESS sans perte significative dans la précision des résultats obtenus. On comprend alors tout l'intérêt que peut avoir un tel modèle, en particulier dans le pilotage d'un système de stockage de l'énergie.
Pour cela, un mode de réalisation d'un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé de pilotage d'un système de stockage de l'énergie ESS calculant des consignes de fonctionnement dudit système ESS à partir d'un modèle dudit système caractérisé en ce que ledit modèle est obtenu à l'aide d'un procédé 100 selon l'une des revendications précédentes. t dt It is important to note here that when the system is simulated using a model according to the invention, the time step between two iterations is not equal to Δΐ like, but the term used when iess implementation of the method according to a first aspect of the invention. However, since the model's correspondence tables were calculated from simulations performed with a time step Δΐ, the precision of the results obtained with the simplified model remains very close (see Figure 9) of those obtained with a complex model, without however, require as much computing resource. In other words, the simplified model obtained using a method according to a first aspect of the invention makes it possible to go from a simulation time step equal to Δΐ to a simulation step equal to ÎESS without significant loss in accuracy. results obtained. We understand then all the interest that can have such a model, especially in the control of a storage system energy. For this, an embodiment of a second aspect of the invention relates to a method for controlling an energy storage system ESS calculating operating instructions of said ESS system from a model of said system characterized by said model is obtained using a method 100 according to one of the preceding claims.
Par exemple, le procédé peut comprendre une première phase d'initialisation lors de laquelle est mis en œuvre un procédé 100 selon un premier aspect de l'invention. A l'issue de cette première phase, le procédé comprend une deuxième phase lors de laquelle des consignes à destination du système de stockage de l'énergie sont générées à intervalles réguliers à l'aide du modèle obtenu lors de la phase d'initialisation de sorte à piloter ledit système ESS. De manière générale, lesdites consignes prennent la forme d'une trajectoire optimale de pilotage dont le calcul est effectué pour un horizon temporel donné, typiquement de l'ordre de plusieurs heures, par exemple 12h. Cette trajectoire est mise à jour régulièrement selon une période de mise à jour ÎPIL, en général plusieurs fois par heure, par exemple toutes les 15 minutes. Pour chaque mise à jour (toutes les 15 min par exemple), une simulation sur couvrant l'horizon de la trajectoire (12h par exemple) doit être réalisée au sein du système de pilotage. Cette mise à jour tient compte de l'évolution de l'état de charge du système de stockage et, éventuellement, d'informations concernant des paramètres susceptibles d'influencer l'évolution du système (comme les informations de prévisions météorologiques si le système de stockage est connecté à une source d'énergie renouvelable par exemple). Cette mise à jour est effectuée à l'aide d'une simulation dont le pas de temps est égal à la durée ÎESS, par exemple 1 minute, ladite simulation étant effectuée à l'aide d'un modèle simplifié obtenu par un procédé selon un premier aspect de l'invention. Il est intéressant de noter qu'avec un modèle complexe selon l'art antérieur, un pas de temps de simulation d'une minute ne permettrait pas d'obtenir une précision suffisante pour effectuer une mise à jour de la trajectoire de pilotage. Il serait donc nécessaire de diminuer le pas de temps de simulation et donc d'accroître le temps de calcul ainsi que les ressources nécessaires à ce calcul. Le modèle simplifié obtenu à l'aide d'un procédé selon un premier aspect de l'invention permet de résoudre ce problème technique en permettant justement d'adopter un pas de temps beaucoup plus élevé
que celui de l'art antérieur sans que cela n'entraine de pertes significatives dans la précision de la trajectoire de pilotage. For example, the method may comprise a first initialization phase during which a method 100 according to a first aspect of the invention is implemented. At the end of this first phase, the method comprises a second phase during which instructions to the energy storage system are generated at regular intervals using the model obtained during the initialization phase of the system. to drive said ESS system. In general, said setpoints take the form of an optimal flight path whose calculation is performed for a given time horizon, typically of the order of several hours, for example 12h. This trajectory is updated regularly according to a period of PEI update, usually several times per hour, for example every 15 minutes. For each update (every 15 min for example), a simulation covering the horizon of the trajectory (12h for example) must be carried out within the control system. This update takes into account the evolution of the state of charge of the storage system and, possibly, information concerning parameters likely to influence the evolution of the system (such as weather forecast information if the system of storage is connected to a renewable energy source for example). This update is performed using a simulation whose time step is equal to the duration ISESS, for example 1 minute, said simulation being carried out using a simplified model obtained by a method according to a first aspect of the invention. It is interesting to note that with a complex model according to the prior art, a simulation time step of one minute would not make it possible to obtain sufficient accuracy to update the flight path. It would therefore be necessary to reduce the simulation time step and thus increase the calculation time and the resources required for this calculation. The simplified model obtained by means of a method according to a first aspect of the invention makes it possible to solve this technical problem by allowing precisely to adopt a much higher time step. than that of the prior art without this entailing significant losses in the precision of the flight path.
Lors de la première phase d'initialisation, il est donc préférable de tenir compte de la durée ÎPIL séparant deux mises à jour de la trajectoire. Pour cela, dans un mode de réalisation, la durée de simulation ÎESS est choisie de sorte que ÎESS < ÎPIL, de préférence de sorte que nxtEss = ÎPIL, avec n un entier positif. Ainsi, connaissant la durée ÎPIL séparant deux mises à jour de la trajectoire de pilotage, il est possible de choisir le pas de temps de simulation de simulation ÎESS la plus adaptée. During the first initialization phase, it is therefore preferable to take into account the duration ÎPIL separating two updates of the trajectory. For this purpose, in one embodiment, the simulation duration ESSESS is chosen such that ÎESS <ÎPIL, preferably such that nxtEss = ÎPIL, with n a positive integer. Thus, knowing the duration ÎPIL separating two updates of the pilot trajectory, it is possible to choose the most appropriate simulation simulation time step ÎESS.
Afin de mettre en œuvre un tel procédé, un mode de réalisation d'un troisième aspect de l'invention concerne un dispositif de pilotage d'un système de stockage de l'énergie ESS comprenant des moyens pour envoyer des consignes de fonctionnement au système de stockage de l'énergie ESS et des moyens pour recevoir des données concernant le fonctionnement du système de stockage de l'énergie ESS. Par exemple, le dispositif de pilotage et le système de stockage de l'énergie ESS communiquent par l'intermédiaire d'un réseau Ethernet et le dispositif de pilotage comporte une carte réseau de type Ethernet. Le dispositif de pilotage comporte également des moyens pour mettre en œuvre un procédé 100 de régulation selon la revendication précédente. Le dispositif de pilotage peut notamment comporter des moyens de saisie des données concernant le modèle complexe relatif au dispositif de stockage de l'énergie DSE et/ou au dispositif de conversion DC, comme un clavier associé à un écran ou bien encore un écran tactile. De manière alternative ou complémentaire, le dispositif de pilotage comporte un moyen de connexion à un réseau, par exemple Internet, et les données concernant le modèle complexe associé au système de stockage de l'énergie ESS sont récupérées sur un serveur, par exemple le serveur du fabricant des dispositifs de conversion DC et de stockage de l'énergie DE que comprend ledit système ESS. Le dispositif de pilotage comporte également des moyens de calcul, par exemple un processeur ou une carte ASIC, lesdits moyens de calcul permettant de réaliser les étapes du procédé selon un premier aspect de l'invention afin d'obtenir un modèle simplifié du système de stockage de l'énergie, mais également de générer des consignes de fonctionnent à partir dudit modèle simplifié.
In order to implement such a method, an embodiment of a third aspect of the invention relates to a control device of an energy storage system ESS comprising means for sending operating instructions to the system of storage. storing the ESS energy and means for receiving data relating to the operation of the ESS energy storage system. For example, the control device and the ESS energy storage system communicate via an Ethernet network and the control device comprises an Ethernet type network card. The control device also comprises means for implementing a control method 100 according to the preceding claim. The control device may in particular comprise data acquisition means relating to the complex model relating to the energy storage device DSE and / or the conversion device DC, such as a keyboard associated with a screen or even a touch screen. Alternatively or additionally, the control device comprises means of connection to a network, for example the Internet, and the data relating to the complex model associated with the energy storage system ESS are retrieved from a server, for example the server of the manufacturer of the DC conversion and energy storage devices DE that comprises said ESS system. The control device also comprises calculation means, for example a processor or an ASIC card, said calculation means making it possible to carry out the steps of the method according to a first aspect of the invention in order to obtain a simplified model of the storage system. energy, but also to generate operating instructions from said simplified model.