Thèse H/F "DynConGrid et GridForge : du co-design à l'exploitation adaptative pour des réseaux électriq

Sujet de thèse :
Introduction
La transition vers les énergies renouvelables modifie profondément la manière dont les systèmes électriques doivent être exploités et conçus. L'augmentation de la variabilité de la production solaire et éolienne, ainsi que des modes de consommation plus dynamiques, exigent que le réseau devienne à la fois plus flexible et plus intelligent.

Ce projet combine deux axes de recherche complémentaires — DynConGrid et GridForge — afin de produire un cadre intégré pour la co-conception et l'exploitation adaptative des réseaux électriques. DynConGrid développe un contrôle prédictif (MPC - Model Predictive Control) en temps réel pour la gestion de la congestion via la reconfiguration de la topologie, l'écrêtage de la production et la répartition du stockage. GridForge, quant à lui, conçoit le réseau lui-même afin qu'il supporte un catalogue de topologies réalisables et certifiées en termes de stabilité. Lors de la phase de conception, des modèles substituts (surrogate/proxy models) approximent les résultats du MPC, permettant d'évaluer le comportement des contrôleurs opérationnels sous différentes topologies candidates et d'optimiser ainsi le coût total (CAPEX + OPEX). Ces deux thématiques sont étroitement liées : DynConGrid fournit les données comportementales et les modèles, tandis que GridForge les utilise pour certifier et sélectionner les topologies garantissant un fonctionnement distribué, sûr et efficace.
Objectifs et Méthodologie

DynConGrid (Exploitation Adaptative)

Formuler un MPC combinant des commandes continues (écrêtage, stockage) et une commutation topologique discrète.
Développer des solveurs et des heuristiques évolutifs (relaxations, décomposition, politiques assistées par l'apprentissage) pour un calcul en temps quasi réel.
Intégrer l'incertitude liée à la production renouvelable et à la demande via un MPC robuste et stochastique ; minimiser le coût opérationnel attendu (OPEX).

GridForge (Co-conception et Flexibilité)

Générer des topologies de réseau candidates et des schémas de commutation pour définir un large espace de conception.
Simuler DynConGrid à travers des scénarios représentatifs pour obtenir des données de performance et de coût opérationnel.
Développer des modèles substituts (surrogates) approximant les résultats du MPC (actions de contrôle, coûts, marges de contraintes), permettant d'explorer efficacement de nombreuses topologies lors de la conception.
Formuler une optimisation de co-conception minimisant le coût total = CAPEX (actifs) + OPEX attendu (exploitation pilotée par MPC), sous contraintes de stabilité et de localité.
Appliquer des certificats issus de la théorie du contrôle (Lyapunov, passivité, entrée-sortie) pour garantir la stabilité des dynamiques rapides pour toutes les topologies retenues dans le catalogue réalisable.

Les modèles substituts ne sont pas de simples raccourcis informatiques : il
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