INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En référence à la , on décrit tout d’abord l’algorithme de contrôle pour groupe isolé, qui est mis en œuvre par le convertisseur maître de groupe.
Suite à une étape de départ E1000, le convertisseur acquiert un certain nombre de paramètres (voir ) : étape E1001.
Le convertisseur met en œuvre une régulation par statisme : étape E1002.
: étape E1003
: étape E1004.
Si c’est le cas, le convertisseur vérifie pour chaque convertisseur n du groupe si :
: étape E1005.
Si c’est le cas, le convertisseur n passe en mode redresseur pour recharger sa batterie : étape E1006. Si ce n’est pas le cas, le convertisseur n passe en mode onduleur et décharge sa batterie : étape E1007. L’algorithme lance la fonction de protection contre le courant inverse : étape E1008. L’algorithme repasse à l’étape E1001.
A l’étape E1004, si , le convertisseur vérifie pour chaque convertisseur n du groupe si :
La disposition de la première portion 114 dépend de l’agencement de la première électrode supérieure 121 sur la première couche active 11 et donc de la position et des dimensions de la première surface 1210. Dans l'exemple de la , la première électrode supérieure 121 s’étend le long d’un bord de la surface supérieure 112 de la première couche active 11. Le bord en question est notamment disposé à l’aplomb des premiers et troisième flancs 1111, 1211. La première électrode supérieure 121 s’étend, à partir de ce bord sur une deuxième distance D2. La deuxième distance D2 est mesurée perpendiculairement audit bord.
La première surface 1210 s’étend donc également, à partir de ce bord, sur la deuxième distance D2.
Les propriétés électriques de la première portion 114 dépendent en partie de ses dimensions. La structure particulière de l’ensemble 1 permet ainsi d’ajuster les propriétés électriques de la mémoire résistive associée à la première portion 114, en fonction de l’agencement de la première électrode supérieure 121 sur la première couche active 11, en particulier en fonction de l’étendue de cette première électrode, et en fonction de son positionnement plus ou moins à l’aplomb de l’électrode inférieure 13.
De la même manière, l’ensemble 1 permet d’ajuster les propriétés électriques de la mémoire résistive associée à la deuxième portion 115, en fonction de l’agencement de la deuxième électrode supérieure 121 sur la première couche active 11.
Une portion de la deuxième couche active 21, appelée troisième portion 211, est en contact avec le premier flanc 1111 de la première électrode supérieure 121. La première électrode supérieure 121 peut également influencer la conduction électrique au niveau de cette troisième portion 211. Par exemple, l’application d’une tension entre la première électrode supérieure 121 et une surface opposée de la deuxième couche active 21, permet de faire passer la troisième portion 211 de son état bloqué à son état passant. La troisième portion 211 assure donc, localement, une fonction de sélecteur.
Les propriétés électriques de la troisième portion 211 dépendent également en partie de ses dimensions. Ses dimensions de la troisième portion 211 dépendent notamment de la surface (i.e. : de l’aire) du premier flanc 1111. L’ajustement de la surface du premier flanc 111, obtenu par exemple en ajustant l’épaisseur de la couche 121, permet donc d’ajuster les propriétés électriques du sélecteur associé à la troisième portion 211. La surface du premier flanc 1111 est par exemple ajustable en fonction de l’épaisseur D3 de la première électrode supérieure 121.
L’ensemble 1 permet donc d’ajuster de manière indépendante les dimensions de la mémoire associée à la première portion 111 et du sélecteur associé à la troisième portion 211. Ainsi, les propriétés électriques dudit sélecteur et de ladite mémoire peuvent être ajustées indépendamment.
Le même raisonnement s’applique à la quatrième portion 311 (portion de la troisième couche active 31). L’ajustement de la surface (i.e. : de l’étendue surfacique) du deuxième flanc 1222 permet d’ajuster les propriétés électriques du sélecteur associé à la quatrième portion 311.
L’ensemble 1, comprenant deux circuits 1S1R, permet d’ajuster de manière indépendante les propriétés électriques de chaque sélecteur et de chaque mémoire.
Le premier empilement planaire 10 comprend une électrode inférieure 13, en contact avec la surface inférieure 113 de la première couche active 11. Une partie de la première électrode supérieure 121 s’étend en vis-à-vis d’une partie de l’électrode inférieure 13. En d’autres termes, la partie de la première électrode supérieure 121 se superpose par projection verticale à l’électrode inférieure 13. Par projection verticale, on entend suivant une direction verticale telle que précédemment définie.
Ici, une partie seulement de la première électrode supérieure 121 se superpose à l’électrode inférieure 13. Ainsi, le cinquième flanc 1212 est situé au-dessus de l’électrode inférieure 13, à l’aplomb de celle-ci, tandis que le premier flanc 1211 est décalé latéralement par rapport à l’électrode inférieure 13 et n’est pas situé à l’aplomb de l’électrode inférieure 13, au-dessus de celle-ci. Par à l’aplomb, on entend aligné selon une direction verticale. La mémoire associée à la première portion 114 de la couche active 114 se forme alors entre les surfaces en regard 1230 (i.e. : en superposition) de la première électrode supérieure 121 et l’électrode inférieure 13. Le décalage latéral entre la première électrode supérieure 121 et l’électrode inférieure 13 permet (de même que la largueur réduite D2 de l’électrode supérieure) d’obtenir, pour la mémoire en question, une surface effective (en l’occurrence une surface sur laquelle il y a superposition entre les électrodes 121 et 13) plus petite que F 2 où F est une finesse de gravure de la technologie de fabrication considérée au niveau considéré dans le BEOL. Le fait que l’on puisse obtenir une surface inférieure à F 2 est surprenant à priori. Cela résulte notamment de la structure géométrique particulière de l’ensemble 1, et du fait que les précisions d’alignement, lors de gravures ou dépôt (précision par exemple meilleure que 15nm), peuvent être meilleures que la finesse F (par exemple égale à une quarantaine de nm).
L’aire S 1230 de la surface 1230 en regard de la première électrode 121 peut alors s’exprimer comme (voir la ) :
En considérant par exemple D2 = 2/3 F, D7 = 1/2 F et D13 = 2 F, la surface 1230 est alors égale à 1/3 F 2 , nettement inférieur à F² (D13 est la largeur de l’électrode inférieure 13, parallèlement au plan P, et selon une direction perpendiculaire à X – donc selon une direction perpendiculaire à celle correspondant à la largeur D5).
De même, une partie seulement de la deuxième électrode supérieure 122 s’étend ici en vis-à-vis d’une partie de l’électrode inférieure 13 (ou par projection verticale à celle-ci), à l’aplomb de celle-ci. Le sixième flanc 1221 est situé au-dessus de l’électrode inférieure 13, à l’aplomb de cette dernière, tandis que le deuxième flanc 1222 est décalé latéralement par rapport à l’électrode inférieure 13 : il n’est pas situé à l’aplomb de l’électrode inférieure 13 (il n’est pas situé au-dessus de celle-ci).
Une certaine variabilité des caractéristiques électriques du premier empilement planaire 10 peut être causée par des étapes de fabrication dudit empilement 10 ou des empilements verticaux 20, 30 introduisant des défauts dans une partie de la première couche active 11. Les défauts sont généralement localisés au niveau des flancs de la première couche active 11 (donc notamment au niveau des troisième et quatrième flancs 1111, 1122), exposés à des étapes de gravure ou de dépôt. Les caractéristiques électriques au niveau de ces flancs sont alors modifiées localement. Il est alors prévu d’éloigner les troisième et quatrième flancs 1111, 1122 l’un de l’autre, pour qu’ils soient séparés par une troisième distance D4, supérieure à une largeur D5 de l’électrode inférieure 13. Ainsi, chaque mémoire associée aux portions 114, 115 de la première couche active, est alors éloigné des flancs 1111, 1122 de la première couche active 11. Ils sont donc peu influencés par les caractéristiques électriques au niveau des troisième et quatrième flancs 1111, 1122. Chaque mémoire présente ainsi une variabilité minimale de ses caractéristiques électriques.
La première distance D1 séparant les première et deuxième électrodes supérieures 121, 122 est par exemple comprise entre 40 nm et 90 nm.
Le modèle comporte au moins une pluralité de consignes de puissance mises en rapport avec le temps de réponse correspondant, nécessaire à la centrale de production électrique pour atteindre la puissance correspondant à la consigne.
Le modèle est en lien avec la complexité de la réponse de la centrale. Il est de préférence simplifié compte tenu des tolérances qu’accorde le gestionnaire de réseau sur la réponse en puissance. En effet, les gestionnaires de réseaux électriques, ou la réglementation, accordent une erreur à la baisse entre la puissance produite et la puissance attendue (de l’ordre de 20 %, par exemple). Ainsi un modèle du premier ordre avec une constante de temps fixe conviendra. Dans le cas de systèmes non linéaires, une table de correspondance (« look up table », en anglais) peut également être utilisée pour traduire les différentes puissances produites en fonction des conditions de fonctionnement des machines de la centrale 1. Ces conditions de fonctionnement peuvent être portées au modèle par un signal de fonctionnement 35. Ce signal 35 peut être, par exemple, relatif aux niveaux d’eau amont et/ou aval de la centrale 1, et/ou à une consigne de production envoyée par le gestionnaire du réseau électrique.
Le bloc 30 correspond ainsi à la détermination, à partir du modèle de la centrale 1, d’une puissance théorique de stabilisation de la fréquence du réseau électrique par la centrale 1 seule. Cette puissance théorique est relative à la production de la seule centrale de production électrique en vue d’une stabilisation de la fréquence du réseau électrique 3, et ce lorsque les consignes 11 pour des organes de production 5, 6 de la centrale 1 sont mises en œuvre.
Le modèle de la centrale 1 peut, à titre principal ou en complément, être conforme à une équation mettant en relation la puissance théorique de stabilisation avec : un signal représentatif de la production des consignes 11 pour des organes de production 5, 6 de la centrale de production électrique 1 (ce signal représentatif étant, dans cet exemple, la consigne de fréquence vue par le contrôleur de centrale 15) ; un gain relatif au rapport entre la puissance produite par la centrale 1 et la puissance totale attendue de stabilisation de la fréquence du réseau électrique ; et une constante de temps de réponse en puissance, relative à la centrale de production électrique 1.
Par exemple, le modèle de la centrale 1 peut être donné sous la forme de l’équation de Laplace suivante :
: L’estimation de la puissance produite par la centrale liée seulement à la déviation de fréquence (en MW) ;
: La consigne en fréquence vue par le contrôleur 15 de la centrale 1 (signal 23 en Hz), en considérant une fréquence nominale de 50 Hz ;
: Le gain statique entre la puissance produite et la déviation de fréquence (en MW/Hz) ; et
: La constante de temps de la réponse en puissance, identifiée sur la centrale (en secondes).
Ce modèle, qui peut donc notamment être basé sur un modèle du premier ordre, permet d’obtenir facilement la composante de la puissance produite par la centrale 1, qui est liée à la commande en fréquence, c’est-à-dire à la commande qui a pour but de contribuer à l’équilibrage en fréquence du réseau. En effet la puissance produite par la centrale 1 a deux composantes : – une composante majoritaire liée au réglage en puissance ou au débit turbiné qui représente plus de 90 % de la puissance produite ; – une composante minoritaire liée à la compensation de la déviation de fréquence, et qui représente moins de 10 % de la puissance produite.
Le modèle permet d’extraire facilement ces composantes depuis le signal de substitution 23, sans recourir à des techniques de filtrages délicates et qui manquent de robustesse, compte tenu du fait que le signal de mesure de la puissance est généralement fortement perturbé et bruité. Il apparaît que, notamment sur les installations hydrauliques, les variations de débit induites par la commande en fréquence génèrent des ondes de chocs et de pressions qui par écho génèrent de nouvelles variations de puissance en plus de celles recherchées par le réglage primaire de fréquence.
L’utilisation d’un modèle de la centrale 1 est ainsi particulièrement adapté pour une centrale hydroélectrique hybride, et pallie à la difficulté de mesures instantanées fiables de la réponse mécanique/électrique à des variations de sollicitation sur ces installations.
Le bloc 28 concourt à la production du signal de substitution 23, et est responsable de la modulation de ce signal pour intégrer les problématiques de gestion de la charge et décharge du système de stockage, dans la production de puissance de la centrale 1, et ce de manière transparente pour cette dernière dont le contrôleur de centrale 15 ne fait que répondre de manière classique à un signal de même nature que le signal représentatif de la puissance à produire (le signal reconstitué 23). Le système de stockage 2 n’est en effet rechargé que par la centrale 1.
Le bloc 28 permet de moduler la puissance produite par la centrale 1 en fonction du niveau de charge du système de stockage 2. Le bloc 28 peut être un bloc mettant en œuvre des algorithmes classiques dans la gestion de batteries, dans lesquels des batteries sont rechargées sur des moments de production de puissance, et fournissent de la puissance sur d’autres moments.
Fonctionnellement, le bloc 28 permet, lorsque le système de stockage est déchargé et lorsque la centrale 1 produit plus de puissance que demandé (par exemple lorsque la fréquence du réseau est au-dessus de 50 Hz et qu’elle est en train de diminuer), de laisser la consigne de production de puissance de la centrale 1 à son point de fonctionnement et d’utiliser ce surplus d’énergie (vis-à-vis de la puissance totale attendue de stabilisation de la fréquence du réseau électrique) pour recharger les batteries du système de stockage 2.
* les courants des phases A, B et C sont inférieurs ou égaux à I max .
Ainsi le traitement de résolution électrotechnique du réseau (étape 3) prend en compte tous les automatismes de contrôle commande possibles, et de fait propose une modélisation générique et universelle.
En outre, les modélisations étant simples, le temps nécessaire pour modéliser un réseau et réaliser des milliers de calculs est moindre que pour une seule simulation détaillée classique.
Filtrage – Exemple de détermination de situations de défaut ou de situations défavorables sur le réseau en fonction des valeurs ainsi obtenues
Un filtrage est ensuite mis en œuvre pour ne garder que les valeurs des plages de paramètres cohérentes avec le fonctionnement attendu (étape 4 – filtre – ).
Grid Following Différents filtres sont mis en œuvre dans le cas d’un réseau modélisé selon le modèle 2 avec un générateur « grid following ».
Notamment, le calculateur met en œuvre un filtrage qui ne conserve pas les cas pour lesquels :
la source « grid following » injecte un courant non nul et la tension au point de raccordement dudit générateur est inférieure à un seuil, ledit seuil étant voisin de 90% de la tension nominale du réseau électrique, et/ou la source « grid following » injecte un courant non nul et la tension au point de raccordement dudit générateur est supérieure à un seuil, ledit seuil étant voisin de 105% de la tension nominale du réseau électrique, et/ou la source « grid following » soutire une puissance active au réseau, et/ou la source « grid following » injecte ou soutire une puissance réactive supérieure aux valeurs limites dudit générateur.
Grid Forming Différents filtres sont mis en œuvre dans le cas d’un réseau modélisé selon le modèle 3 « grid forming »
Dans cette hypothèse, pour que le calcul soit conservé, il faut que l’une des deux conditions suivantes soit validée :
° Condition 1 .
* L’amplitude de la tension directe V1Gen est comprise entre 95% et 105% de la tension nominale Vn,
* L’amplitude de la tension inverse V2Gen est inférieure à 5% de la tension nominale Vn,
* L’amplitude d’intensité de courant des 3 phases A, B ou C est inférieure à I max .
Cela signifie que le réseau en défaut est assimilable à une charge électrique de puissance inférieure à la puissance que peut délivrer le générateur. Il est en mesure de contrôler la tension et la maintenir proche de Vn.
- Condition 2
: étape E2206.
Si c’est le cas, l’algorithme passe à l’étape E2203.
Sinon, l’algorithme passe à l’étape E2205.
ANNEXES La table ci-dessous contient des valeurs de la fréquence centrale du réseau central en fonction de l’état de charge global maître du groupe de convertisseurs maître. (Hz) 47 47.6 48.3 49.1 50 50 50 50.5 51.2 52 (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
La table ci-dessous contient des valeurs de la puissance de sortie de chaque convertisseur esclave ( (p.u.). 10% 30% 50% 70% 90% 100% 47 Hz 0 0.3 0.6 1 1 1 48 Hz -0.3 0.1 0.3 0.6 0.8 1 49 Hz -0.6 -0.3 0.3 0.6 0.8 1 50 Hz -1 -0.6 0.3 0.6 0.8 1 51 Hz -1 -1 -0.8 -0.6 0.1 0.3 52 Hz -1 -1 -1 -0.6 -0.3 0
Des programmes Matlab ayant permis de valider l’invention, sous fournis ci-dessous.
% PV data Apv_former=4 ; % PV Surface (former)
Apv_follower=4 ; % PV Surface (follower)
rend_pv_former=0.165 ; % PV efficiency (former)
rend_pv_follower=0.165; % PV efficiency (follower)
GE=0; (pas de GE)
% Battery data Cbat_former = 2500; % Battery capacity in Wh (former)
SOC_former_min =0.1; % Minimum state of charge of the battery (former)
SOC_former_max =1; % Maximum state of charge of the battery (former)
Un autre objet de l’invention est un procédé de fabrication d’une batterie ayant une capacité ne dépassant pas 1 mA h, de préférence une batterie à ions de lithium ayant une capacité ne dépassant pas 1 mA h, mettant en œuvre le procédé de fabrication d’une électrode poreuse selon l’invention ou mettant en œuvre une électrode poreuse selon l’invention.
D’une manière générale, la batterie selon l’invention peut être une microbatterie à ions de lithium. En particulier, elle peut être conçue et dimensionnée de manière à avoir une capacité inférieure ou égale à 1mA h et jusqu’à environ 1 mA h (appelée couramment « microbatterie »). De manière typique, les microbatteries sont conçues de manière à être compatibles avec les procédés de fabrication de la microélectronique.
Avantageusement, ladite électrode poreuse est imprégnée par un électrolyte, de préférence une phase porteuse d’ions de lithium sélectionnée dans le groupe formé par :
un électrolyte composé d’au moins un solvant aprotique et d’au moins un sel de lithium ; un électrolyte composé d’au moins un liquide ionique et d’au moins sel de lithium ; un mélange d’au moins un solvant aprotique et d’au moins un liquide ionique et d’au moins un sel de lithium ; un polymère rendu conducteur ionique par l’ajout d’au moins un sel de lithium ; et un polymère rendu conducteur ionique par l’ajout d’un électrolyte liquide, soit dans la phase polymère, soit dans la structure mésoporeuse.
Un autre objet de l’invention est une batterie à ions de lithium ayant une capacité ne dépassant pas 1 mA h susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’invention.
Description détaillée de l’invention 1. Définitions
La présente invention concerne une électrode poreuse dont la surface accessible, i.e la surface externe de l’électrode ainsi que l’intérieur des pores accessibles de l’électrode, est revêtue d’un matériau oxyde conducteur électronique. Le terme « oxyde conducteur électronique » comprend les oxydes conducteurs électroniques et les oxydes semi-conducteurs électroniques.
Par « liquide ionique » on entend tout sel liquide, apte à transporter de l’électricité, se différenciant de l’ensemble des sels fondus par une température de fusion inférieure à 100°C. Certains de ces sels restent liquides à température ambiante et ne se solidifient pas, même à très basse température. De tels sels sont appelés « liquides ioniques à température ambiante ».
Une présentation des concepts de porosité (et de la terminologie qui vient d’être exposée ci-dessus) est donnée dans l’article « Texture des matériaux pulvérulents ou poreux » par F. Rouquerol et al., parue dans la collection « Techniques de l’Ingénieur », traité Analyse et Caractérisation, fascicule P 1050 ; cet article décrit également les techniques de caractérisation de la porosité, notamment la méthode BET.
Au sens de la présente invention, on entend par « couche poreuse » une couche qui présente des pores. On entend par « couche mésoporeuse » une couche qui présente des mésopores. Dans ces couches, les pores et les mésopores contribuent de manière significative au volume poreux total ; cet état de fait est traduit par l’expression « Couche poreuse / mésoporeuse de porosité supérieure à X % en volume » utilisée dans la présente description.
2. Préparation des suspensions de nanoparticules
Les électrodes poreuses selon l’invention sont élaborées à partir d’une suspension colloïdale d’amas et/ou d’agglomérats de nanoparticules ou une pâte.
: étape E1203.
: étape E1204.
Si c’est le cas, le convertisseur vérifie pour le convertisseur n si :
: étape E1205.
Si c’est le cas, le convertisseur n passe en mode redresseur pour recharger sa batterie : étape E1206. Si ce n’est pas le cas, le convertisseur n passe en mode onduleur et décharge sa batterie : étape E1207. L’algorithme lance la fonction de protection contre le courant inverse : étape E1208. L’algorithme repasse à l’étape E1201.
A l’étape E1204, si , le convertisseur vérifie si :
: étape E1209
Si ce n’est pas le cas, le convertisseur vérifie si :
: étape E1210.
Si c’est le cas, le convertisseur n se déconnecte des abonnés :
: étape E1211. L’algorithme passe à l’étape E1201.
Si ce n’est pas le cas, le convertisseur n passe en mode onduleur et décharge sa batterie pour couvrir le déficit de puissance : étape E1212. L’algorithme repasse à l’étape E1208.
A l’étape E1209, si , l’algorithme vérifie la présence du groupe électrogène : étape 1213.
Si le groupe électrogène est présent, le convertisseur se synchronise avec le groupe électrogène (étape E1214) et vérifie si :
i=2;Eload=0;SOC_follower(1)=0.5;frequency(1)=50;P_nominal_follower=3000;SOC_follower(1)=0.6;SOC_follower_100(1)=60;
while (i<=Point_Num/Num)
% SOC former calculation Pbat_former(i)= Ppv_former(i)-Pload(i) ; % battery power (former)
SOC_former(i)=SOC_former(i-1)+Pbat_former(i)/60*Num/Cbat_former; % SOC fromer calculation
Eload =Eload +Pload(i)/60*Num; % Load energy calculation
if SOC_former(i)<(SOC_former_min+0.13);
if SOC_former(i)< (SOC_former_min+0.03);
Pbat_former(i)=Pbat_former(i)+GE;
SOC_former(i)=SOC_former(i-1)+Pbat_former(i)/60*Num/Cbat_former;
% Central grid frequency calculation SOC_former_100(i)=SOC_former(i)*100;
if (SOC_former_100(i)>=0 && SOC_former_100(i)<50)
frequency(i)=0.0734*SOC_former_100(i)+46.194;
elseif (SOC_former_100(i)>=50 && SOC_former_100(i)<70)
frequency(i)=-3.434e-16*SOC_former_100(i)+50;
Le réglage peut se faire par transmission d’ordre à distance, via le réseau, ou se faire directement sur site, par un opérateur recevant les données de réglage et de calibration déterminées.
Modélisation du réseau électrique et traitement de simulation
Dans une première étape (étape 1, ) on détermine une modélisation des composants du réseau.
Dans cette modélisation, les générateurs sont modélisés selon 3 types de modèles, tandis que le reste du réseau est modélisé par des impédances.
Les modèles utilisés pour les générateurs conduisent à décrire certaines parties du réseau par des paramètres de valeur fixe, tandis que d’autres parties du réseau sont décrites par des paramètres susceptibles d’évoluer dans des plages de valeur de fonctionnement données.
Le traitement met quant à lui en œuvre des simulations en balayant la ou les plages de valeurs des paramètres, par exemple en choisissant aléatoirement les valeurs de paramètres aléatoire (« tir » aléatoire) (étape 2 – choix aléatoire d’un point de fonctionnement).
Les modèles de générateurs sont les suivants.
Modèle 1 : Source de tension avec impédance de court-circuit.