Approche multi-agents pour la gestion des fermes éoliennes offshore. (A multi-agent approach for offshore wind farms management)

La rarefaction des sources de production conventionnelles et leurs emissions nocives ont favorise l’essor notable de la production renouvelable, plus durable et mieux repartie geographiquement. Toutefois, son integration au systeme electrique est problematique. En effet, la production renouvelable est peu predictible et issue de sources majoritairement incontrolables, ce qui compromet la stabilite du reseau, la viabilite economique des producteurs et rend necessaire la definition de solutions adaptees pour leur participation au marche de l’electricite. Dans ce contexte, le projet scientifique Winpower propose de relier par un reseau a courant continu les ressources de plusieurs acteurs possedant respectivement des fermes eoliennes offshore (acteurs EnR) et des centrales de stockage de masse (acteurs CSM). Cette configuration impose aux acteurs d’assurer conjointement la gestion du reseau electrique.Nous supposons que les acteurs participent au marche comme une entite unique : cette hypothese permet aux acteurs EnR de tirer profit de la flexibilite des ressources controlables pour minimiser le risque de penalites sur le marche de l’electricite, aux acteurs CSM de valoriser leurs ressources aupres des acteurs EnR et/ou aupres du marche et a la coalition de faciliter la gestion des desequilibres sur le reseau electrique, en agregeant les ressources disponibles. Dans ce cadre, notre travail s’attaque a la problematique de la participation au marche EPEX SPOT Day-Ahead de la coalition comme une centrale electrique virtuelle ou CVPP (Cooperative Virtual Power Plant). Nous proposons une architecture de pilotage multi-acteurs basee sur les systemes multi-agents (SMA) : elle permet d’allier les objectifs et contraintes locaux des acteurs et les objectifs globaux de la coalition.Nous formalisons alors l’agregation et la planification de l’utilisation des ressources comme un processus decisionnel de Markov (MDP), un modele formel adapte a la decision sequentielle en environnement incertain, pour determiner la sequence d’actions sur les ressources controlables qui maximise l’esperance des revenus effectifs de la coalition. Toutefois, au moment de la planification des ressources de la coalition, l’etat de la production renouvelable n’est pas connue et le MDP n’est pas resoluble en l’etat : on parle de MDP partiellement observable (POMDP). Nous decomposons le POMDP en un MDP classique et un etat d’information (la distribution de probabilites des erreurs de prevision de la production renouvelable) ; en extrayant cet etat d’information de l’expression du POMDP, nous obtenons un MDP a etat d’information (IS-MDP), pour la resolution duquel nous proposons une adaptation d’un algorithme de resolution classique des MDP, le Backwards Induction.Nous decrivons alors un cadre de simulation commun pour comparer dans les memes conditions nos propositions et quelques autres strategies de participation au marche dont l’etat de l’art dans la gestion des ressources renouvelables et controlables. Les resultats obtenus confortent l’hypothese de la minimisation du risque associe a la production renouvelable, grâce a l’agregation des ressources et confirment l’interet de la cooperation des acteurs EnR et CSM dans leur participation au marche de l’electricite. Enfin, l’architecture proposee offre la possibilite de distribuer le processus de decision optimale entre les differents acteurs de la coalition : nous proposons quelques pistes de solution dans cette direction.