École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

✉ elearning@epiniger.edu.ne    🌐 epiniger.edu.ne

EPI e-Learning

L'école du nouveau monde · Plateforme e-Learning

Unité d’enseignement : Master GEEL · S2 · UE4 — Systèmes de Production d’Énergie

  • Intégration des EnR dans les Réseaux

    Le cours IRE2402 — Intégration des EnR dans les Réseaux (Master GEEL, M1, semestre 2, 3 crédits) traite d’une question devenue centrale pour les gestionnaires de réseaux d’Afrique de l’Ouest : comment accueillir une part croissante de production photovoltaïque et éolienne, raccordée par électronique de puissance, sans dégrader la stabilité, la tension et la qualité de l’énergie. Le Niger, dont le réseau interconnecté de l’Ouest (zone de Niamey) est de taille modeste et alimenté en partie par l’interconnexion avec le Nigeria et par des groupes thermiques, est particulièrement concerné : chaque centrale PV de quelques mégawatts y représente une fraction importante de la demande instantanée. Le cours combine modélisation (inertie, statisme, chute de tension, critère des aires), analyse des exigences réglementaires (grid codes) et études de cas simulées sous DIgSILENT PowerFactory ou PSS/E.

    Objectifs d’apprentissage

    • Analyser l’impact de la forte pénétration des EnR sur la stabilité des réseaux de transport et de distribution.
    • Maîtriser les services système que les onduleurs EnR peuvent fournir (inertie virtuelle, puissance réactive, réglage de fréquence).
    • Évaluer les contraintes de raccordement réseau selon les grid codes en vigueur (RfG, DCC, WAPP, exigences NIGELEC).
    • Simuler l’intégration d’une centrale PV ou éolienne dans un réseau réel avec PSS/E ou PowerFactory et rédiger une étude d’impact.

    Prérequis

    Réseaux Électriques Avancés & Qualité (REA1201) ; Énergie Éolienne (EOL4401). Sont supposés acquis : calcul en valeurs réduites (pu), écoulement de puissance, composantes symétriques, fonctionnement des onduleurs et de la machine asynchrone à double alimentation (MADA).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Impact des EnR sur les Réseaux Électriques
    2. Leçon 2 — Services Système Fournis par les Onduleurs
    3. Leçon 3 — Grid Codes et Exigences de Raccordement
    4. Leçon 4 — Études de Cas et Simulation

    Travaux pratiques

    • TP guidé (Leçon 4) : simulation sous DIgSILENT PowerFactory de l’intégration d’une centrale PV de 5 MWc au réseau HTA 20 kV de Niamey (écoulement de puissance, court-circuit, qualité de l’énergie).
    • TP guidé (Leçon 4) : stabilité transitoire d’un réseau comportant une centrale éolienne à MADA soumise à un défaut triphasé.

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 18 h, TD 6 h, TP 6 h, TPE 30 h (charge totale 60 h). Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, quiz), examen terminal 60 %. Nature : mixte (écrit et rapport d’étude d’impact).

    Bibliographie

    • Ackermann T. (dir.), Wind Power in Power Systems, Wiley.
    • IRENA, Planning for the Renewable Future, 2017.
    • Kundur P., Power System Stability and Control, McGraw-Hill.
    • ENTSO-E, Règlement (UE) 2016/631 « Requirements for Generators » (RfG) et documents de mise en œuvre.

  • Micro-réseaux et Systèmes Autonomes

    Ce cours de M1 (semestre 2) forme l’ingénieur GEEL à la conception et à la conduite des micro-réseaux, solution centrale de l’électrification rurale au Niger. Il couvre l’architecture et la classification des micro-réseaux (AC, DC, hybrides), leurs composants (PV, éolien, diesel, stockage BESS, charges critiques et délestables), les modes connecté et îloté avec la synchronisation, le cadre normatif (IEEE 2030.7, IEC 62898), puis la hiérarchie de commande : contrôle primaire par statisme (droop), générateur synchrone virtuel (VSG), contrôle secondaire distribué par systèmes multi-agents, contrôle tertiaire économique. Il traite ensuite la stabilité petit-signal, les interactions entre convertisseurs par la méthode de l’impédance, les harmoniques, le déséquilibre et le filtrage actif, avant d’aboutir au dimensionnement d’un mini smart grid pour un village nigérien de 500 foyers (méthode HOMER, communication LoRaWAN + SCADA, modèles économiques PAYGO, retours d’expérience).

    Objectifs d’apprentissage

    • Concevoir l’architecture électrique et de contrôle d’un micro-réseau autonome (islanded microgrid).
    • Implémenter les stratégies de contrôle primaire (droop) et secondaire (restauration) d’un micro-réseau.
    • Analyser la stabilité et la qualité de l’énergie dans un micro-réseau à forte pénétration EnR.
    • Dimensionner et optimiser un mini smart grid rural pour l’électrification au Niger.

    Prérequis

    Systèmes Hybrides EnR (SYH4402) ; Smart Grid et Gestion de l’Énergie (SGE1202). Commande des onduleurs, représentation d’état, notions de puissance réactive et de composantes symétriques.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Architecture et classification des micro-réseaux
    2. Leçon 2 — Contrôle des micro-réseaux
    3. Leçon 3 — Stabilité et qualité dans les micro-réseaux
    4. Leçon 4 — Micro-réseaux ruraux au Niger

    Travaux pratiques

    • Simulation du partage de charge par droop et de la restauration secondaire entre plusieurs onduleurs (Leçon 2).
    • Étude de stabilité d’un bus DC alimentant des charges à puissance constante (Leçon 3).
    • Dimensionnement HOMER d’un mini smart grid pour un village de 500 foyers (Leçon 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 18 h, TD 6 h, TP 6 h, TPE 30 h (CTT 60 h) — 3 crédits. Évaluation mixte : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, étude de dimensionnement) et examen terminal 60 %.

    Bibliographie

    • Lasseter R. H., Microgrids and Distributed Generation, IEEE Power & Energy.
    • IRENA, Minigrids for Rural Electrification of Developing Countries (2016).
    • Hatziargyriou N. (dir.), Microgrids: Architectures and Control, Wiley-IEEE Press.
    • ESMAP / Banque mondiale, Mini Grids for Half a Billion People (2019).