Global and generic optimization of energy management in a microgrid for telecommunications

Les Réseaux d'Accès Mobile (RAN) sont d'importants consommateurs d'énergie, confrontés à une pression croissante due à l'augmentation des coûts opérationnels et au besoin urgent d'une plus grande durabilité. Les stratégies actuelles de gestion de l'énergie peinent souvent à gérer la complexité des sites télécoms modernes, qui utilisent diverses sources d'énergie, et manquent d'outils pour la conception stratégique et le partage coopératif d'énergie entre les sites. Cette thèse de doctorat aborde ces défis critiques en développant et en validant une série de Systèmes de Gestion de l'Énergie innovants et de cadres de conception adaptés au secteur des télécommunications.L'objectif principal était de créer des solutions pratiques qui améliorent significativement l'efficacité énergétique, réduisent les coûts et augmentent la résilience des opérations RAN. Cet objectif a été atteint grâce à une modélisation avancée, des techniques d'optimisation hors-ligne et en ligne, et le développement d'un paradigme novateur d'échange d'énergie coopératif pour les déploiements multi-sites. Les contributions clés comprennent un modèle dynamique de l'État de Santé (SoH) des batteries spécifiques à l'usage télécom, des modèles à base de réseaux de neurones pour l'efficacité des convertisseurs de puissance, et l'intégration de données environnementales et de marché en temps réel.S'appuyant sur ces modèles, un EMS hors-ligne complet pour la planification stratégique à long terme et un EMS en ligne basé sur la Commande Prédictive (MPC) pour les ajustements dynamiques en temps réel ont été développés. De plus, ce travail introduit un système coopératif d'échange d'énergie pour les sites RAN interconnectés ainsi que deux cadres de conception distincts : l'un pour optimiser l'environnement énergétique des sites RAN individuels en considérant à la fois les coûts et les émissions de carbone, et un autre pour analyser la viabilité technico-économique du regroupement de multiples sites RAN en communautés de partage d'énergie (le concept de la force du collectif). Ces cadres, développés pour fournir des outils auparavant indisponibles à l'entreprise industrielle partenaire, ont été rigoureusement testés et validés à l'aide d'un jumeau numérique calibré d'un site G-RAN opérationnel.Les résultats démontrent que ces approches intégrées peuvent conduire à des améliorations substantielles en matière de rentabilité énergétique, de résilience opérationnelle et de durabilité environnementale pour les opérateurs télécoms. Cette recherche fournit des outils et des méthodologies pratiques et déployables, ouvrant la voie à une gestion de l'énergie plus intelligente, coopérative et durable dans les futurs réseaux de télécommunication.