Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les futurs réseaux de distribution d’électricité devront héberger une part importante et croissante de sources d’énergies renouvelables intermittentes. De plus, ils devront faire face à une part croissante de véhicules électriques. Ces tendances induisent le besoin de nouveaux paradigmes et architectures d’exploitation du réseau de distribution, afin de fiabiliser les réseaux et d'assurer la qualité de fourniture d’électricité. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle architecture capable de favoriser la collaboration entre les acteurs du marché de gros, les gestionnaires de réseau de distribution et les clients finaux, afin de tirer parti des ressources énergétiques distribuées tout en prenant en compte les contraintes des réseaux de distribution. L’architecture est conçue pour fournir des services innovants de gestion de la demande résidentielle, dans le cadre de l'autoconsommation individuelle et collective (à l'échelle d'un quartier). La thèse apporte trois contributions principales. D'abord, sur la base de l'internet des objets et de la technologie blockchain, la thèse fournit les éléments de base pour les futures architectures de gestion de l'énergie au niveau du réseau de distribution. Ensuite, en focalisant sur les services rendus par de telles architectures, nous proposons un marché intra-journalier au pas horaire pour l'échange local de l'énergie renouvelable entre maisons, associé à un mécanisme d'allocation dynamique des phases afin d'améliorer la qualité de fourniture. Finalement, nous proposons un mécanisme de contrôle en temps réel pour l'ajustement des transactions du marché vers des échanges finaux d'électricité qui respectent les restrictions posées par le gestionnaire du réseau électrique. / Future electricity distribution grids will host an important and growing share of variable renewable energy sources and local storage resources. Moreover, they will face new load structures due for example to the growth of the electric vehicle market. These trends raise the need for new distribution grid architecture and operation paradigms to keep the grid stable and to ensure quality of supply. In addition, these new paradigms will enable the provision of advanced new services. In this thesis we propose a novel architecture capable of fostering collaboration among wholesale market actors, distribution system operators and end customers, to leverage flexible distributed energy resources while respecting distribution system constrains. The architecture is designed for providing innovative residential demand side management services, with a special focus on services enabled by self-consumption at the household and neighborhood level. Following these general objectives, the thesis provides three main contributions. First, based on internet of things and blockchain technology, we propose the building blocks for future distribution grid energy management architectures. Then, focusing on the services enabled by such architectures, we propose hour-ahead markets for the local exchange of renewable energy among households together with dynamic phase allocation mechanism to improve the quality of electricity supply. Finally, we propose a real time control mechanism for the adjustment of market decisions to satisfy distribution system operator constraints.

La densification de réseau à l'aide de petites cellules massivement déployées sur les zones macro-cellules, représente une solution prometteuse pour les réseaux mobiles 5G avenir pour faire face à l'augmentation du trafic mobile. Afin de simplifier la gestion de l'hétérogène du réseau d'accès radio (Radio Access Network RAN) qui résulte du déploiement massif de petites cellules, des recherches récentes et des études industrielles ont favorisé la conception de nouvelles architectures de RAN centralisés appelés comme Cloud-RAN (C-RAN), ou RAN virtuel (V-RAN), en incorporant les avantages du cloud computing et Network Functions Virtualization (NFV). Le projet de DynaRoC vise l'élaboration d'un cadre théorique de l'orchestration de ressources pour les C-RAN et dériver les limites de performance fondamentaux ainsi que les arbitrages entre les différents paramètres du système, et la conception de mécanismes d'orchestration de ressources dynamiques sur la base des conclusions théoriques à atteindre un équilibre de performance souhaité, en tenant compte des différents défis de conception. Le doctorant va étudier les mécanismes d'optimisation des ressources novatrices pour favoriser le déploiement de C-RAN, améliorer leur performance exploitant la technologie Network Functions Virtualization / Network densification using small cells massively deployed over the macro-cell areas, represents a promising solution for future 5G mobile networks to cope with mobile traffic increase. In order to simplify the management of the heterogeneous Radio Access Network (RAN) that results from the massive deployment of small cells, recent research and industrial studies have promoted the design of novel centralized RAN architectures termed as Cloud-RAN (C-RAN), or Virtual RAN (V-RAN), by incorporating the benefits of cloud computing and Network Functions Virtualization (NFV). The DynaRoC project aims at (1) developing a theoretical framework of resource orchestration for C-RAN and deriving the fundamental performance limits as well as the tradeoffs among various system parameters, and (2) designing dynamic resource orchestration mechanisms based on the theoretical findings to achieve a desired performance balance, by taking into account various design challenges. The PhD student will investigate innovative resource optimization mechanisms to foster the deployment of C-RANs, improving their performance exploiting the enabling Network Functions Virtualization technology