Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).

Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).

Dans le contexte de la transition énergétique, il existe des inconnues liées à la fonctionnalité du réseau électrique futur avec l’augmentation de la consommation et l’introduction de nouvelles formes de production. L’adaptation du système actuel est inévitable, néanmoins, les solutions efficaces sont difficiles à définir. Les stratégies actuelles de la planification du réseau de distribution ne répondent pas précisément aux problématiques des nouvelles productions décentralisées, le changement du profil de la consommation, l’automation du réseau de distribution avec de nouvelles stratégies de gestion du réseau ainsi que la déréglementation du marché de l’électricité. De plus, la visibilité et la contrôlabilité du réseau de distribution est limité, l’implémentation d’une gestion active optimale n’est pas à présent une réalité. L’évaluation du réseau intelligent est critique pour comparer aux solutions traditionnelles.L’objectif principal de cette thèse est d’explorer les barrières technico-économiques pour l’intégration massive des énergies renouvelables sur le réseau de distribution. Cette thèse explore plusieurs solutions au travers d’algorithmes d’optimisation de type flux de puissance qui utilisent des relaxations convexes. Pour le cas du réseau électrique basse tension, des systèmes triphasés déséquilibrés sont considérés. Pour analyser les incertitudes associées avec la génération et la demande, des algorithmes stochastiques sont abordés. Ces outils sont utilisés pour i) l’optimisation de l’emplacement et le dimensionnement des batteries, ii) l’optimisation des stratégies de gestion de la demande, iii) l’évaluation des stratégies d’opération de flexibilité du réseau centralisé et aussi décentralisé et iv) étudier l’impact de différents scénarios de pénétration des énergies renouvelables sur les réseaux existants. / In the context of the energy transition, there are many unknowns related to the required capabilities of future electric distribution systems to meet the growing electric load and new forms of electric production. The transformation of current electric distribution systems is inevitable, however, the most cost-effective investments are difficult to evaluate. Current electric distribution grid planning strategies are inadequate to take into account the accommodation of massive decentralized production, increased electric load with higher volatility, automation of distribution grids and unbundling of electricity markets. Due to a lack of observability and controllability in the distribution grid, the feasibility of optimal power flow management is not currently a reality. The quantification of smart distribution grids is critical to evaluate the added benefit of this solution in comparison to infrastructure upgrades.The primary objective of my PhD is to explore the techno-economical barriers of massive renewable energy integration into the distribution grid. This thesis will explore different solutions through convex relaxations of optimal power flow analysis. For the low voltage distribution grid case, three-phase unbalanced power flow analysis is considered. In order to consider realistically the uncertainties related to renewable generation and demand, stochastic optimal power flow (OPF) algorithms are proposed. These tools are used among others to i) optimize placement and sizing of grid connected storage, ii) optimize demand response strategies, iii) study different operation strategies for storage devices including centralized and decentralized ones and iv) study the impact of different renewable energy integration scenarios into real-world distribution grids.