
Project HyMES
Excerpt
Hybrid modeling for multi-energy systems
Bruno Lacarrière, Professor, IMT Atlantique
The HyMES project aims to explore hybrid modeling solutions for dealing with the complexity of multi-energy systems and networks. Indeed, this complexity is characterized by: different time dynamics depending on the energy vectors, non-linearities whose conventional treatment limits the real representation of physical phenomena, limited access to certain system parameters (demand and production), a need to take into account certain uncertainties in system description… Hybrid modeling is understood as the combination of physical and data-based models at several model levels and in different forms: data models assisted by physical models, estimation of physical model parameters by learning, chaining of models of different natures and cosimulation…
Keywords: Multi-energy systems and networks; Hybrid modeling; Benchmark; Electrical networks; Thermal networks
Tasks
Our researches
Hybrid modeling of multi-energy systems and networks
The project will explore the very principles of hybrid modeling, while investigating the relevance and performance of different model hybridization solutions, depending on the scale involved, as well as the changes in scale required to study complex energy systems.
Spatial and temporal scales
The spatial scale studied corresponds to the minimum scale required to achieve the desired complexity on a set of distribution networks (set of neighborhoods, industrial activity zones, etc.). Temporal dynamics will also be taken into account, depending on the modeling objectives (e.g. control), the technologies to be modeled (e.g. storage dynamics) and the differences between the dynamics associated with each vector (e.g. electrical networks versus thermal networks).
Technologies considered
These range from energy conversion and storage technologies, through their association within the distribution networks of the various energy carriers (themselves considered in the modeling), to the multiple interactions between networks via a range of coupling technologies.
Consortium
The consortium includes 6 CNRS mixed units and 2 CEA laboratories.
Le résultat de ces travaux permettra le développement d’un modèle de référence de réseau multi-énergies (jusqu’ici inexistant dans la communauté scientifique). Celui-ci sera documenté par des choix de composition du cas d’étude (technologies, systèmes, réseaux) de l’ensemble de données qualifiées utilisées et des solutions de modélisation hybrides retenues. Par ailleurs, ce modèle de référence sera testé quant à sa pertinence pour évaluer les effets de l’intégration d’une technologie émergente dans les réseaux multi-énergie. La technologie retenue est celle de nouveaux panneaux photovoltaïques, dont la modélisation à l’échelle système sera développée en suivant également une approche hybride le cas échéant.
L’impact environnemental réside dans le déploiement de réseaux d’énergie couplés entre eux par les technologies de conversion et de stockage. Ces technologies permettront un gain d’efficacité et une meilleure intégration des EnR non pilotables. Leur conception et les stratégies de leur pilotage passe par le développement d’outils de modélisation appropriés.
Le projet regroupe les expertises complémentaires de 7 laboratoires, couvrant l’ensemble des compétences nécessaires au traitement de la complexité du sujet. Ainsi les expertises en machine learning, modélisation et optimisation complètent celles en contrôle-commande et systèmes énergétiques. Le projet s’appuie sur les travaux de 5 doctorants et de 2 post-doctorants en complément des chercheurs et enseignants-chercheurs qui participent au projet.

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