Multi-agent simulation of collective self-consumption of energy at the district scale in relation to human activity and energy consumption of buildings
Simulation multi-agent de l'autoconsommation collective de l'énergie à l'échelle du quartier en lien avec l'activité humaine et la consommation énergétique des bâtiments
Résumé
In this thesis we deal with energy Collective Self-Consumption (CSC) modelling in the residential sector. While CSC is
today seen as a new way to consume locally produced energy, we propose a multi-agent and multi-level approach to
simulate and study CSC. Our model is based on the use of the SMACH platform. This is a multi-agent simulation of the
human activity combined with an energetic building model which enables to simulate the electricity consumption of
households. Indeed, in order to obtain a precise simulation of the electricity consumption, the literature has already shown
the necessity to consider the human activity of the inhabitants and the thermal behaviour of the building. However, this
consideration is not taken into account by the current research on the CSC simulation. Moreover, these studies do not
distinguish the physical operation on the electricity (consumption, production, storage…) and the energy exchanges
between the households which are, in reality, contractual and counting operations. In our work, we clearly distinguish
between these two domains (physical and contractual) and we focus on the modelling of the contractual energy exchanges
between the households so that our model can be adapted to any way of producing, consuming or storing energy.
Therefore, we propose the association model which makes it possible to simulate the CSC and energy exchanges between
households. Our model is based on the establishment of a collective organisation of energy exchanges in which a
centralised entity is responsible for the allocation of energy between households. Our model also enables to model
technical solutions related to energy self-consumption such as storage systems or decision-making by inhabitants
following the addition of CSC. Thus, our model enables the simulation of a large number of CSC configurations, either
in terms of population, equipment or energy exchange policies. In order to illustrate these possibilities, we expose the
results of different case studies which answer important and related collective self-consumption questions for energy
experts. For each case study, we illustrate the impact of the exchange policies or of different technical solutions, such as
storage, on the exchanges and consumption of energy, but also on energy bills and financial gains within a group of
households practising CSC.
Nous abordons dans cette thèse la modélisation de l’AutoConsommation Collective d’énergie (ACC) au sein du secteur
résidentiel. Alors que l’ACC est vue aujourd’hui comme une nouvelle manière de consommer l’énergie produite
localement, nous proposons une approche multi-agent et multi-niveau pour permettre la simulation et l’étude de l’ACC.
Notre modèle est basé sur l’utilisation de la plateforme SMACH, une plateforme de simulation multi-agent des activités
humaines couplée à un modèle d’énergétique du bâtiment qui permet de simuler la consommation électrique de foyers.
En effet, afin d’obtenir une simulation précise de la consommation électrique des foyers, la littérature a montré
l’importance de considérer l’activité humaine et le comportement thermique du bâtiment. Néanmoins, cette considération
n’est pas prise en compte par les recherches actuelles portant sur la simulation de l’ACC. De plus, ces travaux ne font pas
de différences entre les opérations physiques sur l’énergie (consommation, production, stockage…) et les échanges
d’énergie entre les foyers qui sont, en réalité, des opérations contractuelles de comptage. Dans nos travaux, nous
établissons une distinction claire entre ces deux univers (physique et contractuel) et nous nous concentrons sur la
modélisation des échanges contractuels de l’énergie entre les foyers de telle sorte que notre modèle puisse être adapté à
n’importe quelle manière de produire, de consommer ou de stocker l’énergie.
Nous proposons ainsi le modèle de groupement qui permet de simuler l’ACC et les échanges d’énergie entre les foyers.
Notre modèle repose sur la mise en place d’une organisation collective des échanges d’énergie où une entité centralisée
est responsable de l’allocation de l’énergie entre les foyers. Notre modèle permet également de modéliser des solutions
techniques liées à l’autoconsommation d’énergie comme le stockage ou encore des prises de décision d’habitants à la
suite de l’ajout de l’ACC. Notre modèle permet ainsi donc de simuler un grand nombre de configurations d’ACC
d’énergie que ce soit en termes de population, d’équipement ou encore d’organisation des échanges de l’énergie. Afin
d’illustrer ces possibilités, nous présentons les résultats de différents cas d’étude qui répondent à chaque fois à une
question métier, en lien avec l’autoconsommation collective, pour des experts du domaine de l’énergie. Nous montrons
pour chaque cas d’étude, l’impact de l’organisation des échanges d’énergie ou de différentes solutions techniques, comme
le stockage, sur les échanges et la consommation d’énergie, mais aussi sur les factures d’électricité et les gains financiers
au sein d’un groupement de foyers pratiquant l’ACC.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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