Comment la théorie des jeux pourrait transformer l’industrie de l’énergie

Une équipe de chercheurs de l’École supérieure d’ingénierie de l’Université de Séville a mis au point une nouvelle méthode pour réduire les coûts de l’énergie fournie par les compagnies d’électricité et améliorer la qualité du réseau, évitant ainsi les coupures et les pics.

Cette innovation pourrait avoir un impact significatif sur la production d’énergie et la qualité de l’électricité fournie aux consommateurs.

Une nouvelle approche pour optimiser le réseau électrique

L’équipe de recherche, basée au Parc scientifique et technologique Cartuja, a validé cette nouvelle méthodologie qui identifie les défaillances survenant dans l’approvisionnement en électricité entre les centrales solaires et les foyers. Elle réoriente ensuite la configuration des réseaux pour maximiser leur performance. Le système permet de réduire les coûts de production et d’optimiser la qualité de l’électricité fournie aux clients finaux.

Pour que l’électricité parvienne aux foyers depuis les centrales électriques, elle doit passer par différentes phases de distribution. Les défaillances dans ces réseaux entraînent une augmentation des coûts et affectent directement leur qualité.

C’est pourquoi les chercheurs proposent des alternatives basées sur l’intelligence artificielle pour éviter que l’approvisionnement ne soit temporairement interrompu en raison de divers facteurs, tels que la surcharge du système, les conditions climatiques externes ou les problèmes techniques dans le réseau de transmission.

La théorie des jeux pour améliorer la qualité de l’électricité

La méthode proposée permet d’ajuster de manière plus efficace les lignes susceptibles d’être affectées par un problème grâce à un modèle mathématique, connu sous le nom de jeux coopératifs.

Dans l’article « Improving supply quality in distribution power networks: A game-theoretic planning approach » publié dans la revue Electric Power Systems Research, les chercheurs optimisent la mise en œuvre des mesures nécessaires pour résoudre les conflits sur les lignes et améliorer la qualité de la distribution de l’électricité.

La théorie des jeux, sur laquelle repose la méthode, est une branche des mathématiques qui étudie la prise de décisions stratégiques et les résultats obtenus lorsque plusieurs agents interagissent entre eux.

« Comme s’il s’agissait d’un jeu de cartes, nous analysons les situations de conflit dans la mise à jour des lignes électriques pour déterminer quels changements dans le réseau entraîneront les plus grandes améliorations de la qualité de service, en tenant compte de facteurs tels que la réduction des temps de réparation », explique José María Maestre, chercheur à l’Université de Séville et auteur de l’article.

Analyse qualitative des réseaux et mise en œuvre de la méthode

Après la production d’électricité dans les centrales, l’énergie est transportée vers les sous-stations via un réseau haute tension. Une fois sur place, elle est réduite et transportée par un réseau de distribution moyenne et basse tension jusqu’aux foyers.

Des pannes de divers types peuvent survenir dans les sous-stations, provoquant des coupures ou des pics. Les contrôles de routine ne résolvent pas les problèmes dans les délais et les formes nécessaires pour une distribution de qualité.

C’est pourquoi les chercheurs ont d’abord déterminé des indices de performance qui classent les lignes en fonction de leur fiabilité, de leur capacité de puissance et de leurs caractéristiques physiques. Ensuite, ils proposent automatiquement une nouvelle configuration pour atteindre des résultats optimaux.

Ainsi, une fois les lignes endommagées détectées, la correction appropriée est proposée pour chaque cas ou l’installation de dispositifs de contrôle à distance est suggérée.

En synthèse

La méthode développée par les chercheurs de l’Université de Séville permet d’améliorer la qualité de l’électricité distribuée et de réduire les coûts de production. Grâce à l’application de la théorie des jeux et de l’intelligence artificielle, cette approche innovante pourrait avoir un impact significatif sur l’industrie de l’énergie.

Les experts ont validé le modèle dans une sous-station réelle dans le sud de l’Espagne, obtenant des résultats satisfaisants. Cependant, ils continuent d’étudier pour l’améliorer, en envisageant notamment l’utilisation d’autres outils de jeux coopératifs pour établir des classements.

Pour une meilleure compréhension

1. Quelle est la nouvelle méthode proposée par les chercheurs ?

Les chercheurs ont développé une méthode basée sur la théorie des jeux et l’intelligence artificielle pour identifier les défaillances dans l’approvisionnement en électricité entre les centrales solaires et les foyers, puis réorienter la configuration des réseaux pour maximiser leur performance. Cette méthode permet de réduire les coûts de production et d’optimiser la qualité de l’électricité fournie aux clients finaux.

2. Comment fonctionne la théorie des jeux dans cette méthode ?

La théorie des jeux est une branche des mathématiques qui étudie la prise de décisions stratégiques et les résultats obtenus lorsque plusieurs agents interagissent entre eux. Les chercheurs analysent les situations de conflit dans la mise à jour des lignes électriques pour déterminer quels changements dans le réseau entraîneront les plus grandes améliorations de la qualité de service, en tenant compte de facteurs tels que la réduction des temps de réparation.

3. Quels sont les indices de performance pour classer les lignes électriques ?

Les chercheurs ont déterminé des indices de performance qui classent les lignes en fonction de leur fiabilité, de leur capacité de puissance et de leurs caractéristiques physiques. Ces indices permettent d’identifier les réseaux qui ne répondent pas aux exigences nécessaires pour un fonctionnement optimal.

4. Une nouvelle configuration pour les réseaux électriques ?

Une fois les lignes endommagées détectées, la méthode propose automatiquement une nouvelle configuration pour atteindre des résultats optimaux. Elle suggère la correction appropriée pour chaque cas ou l’installation de dispositifs de contrôle à distance.

5. Quels sont les résultats obtenus avec cette méthode ?

Les experts ont validé le modèle dans une sous-station réelle dans le sud de l’Espagne, obtenant des résultats satisfaisants. La méthode permet de réduire les coûts de maintenance et d’améliorer la qualité des lignes de manière directe.

Image par Erich Westendarp de Pixabay

Article adapté du contenu de l’auteur : José María Maestre

Francisco Javier Muros, Daniel Saracho et José María Maestre. A fast implementation of coalitional model predictive controllers based on machine learning : Application to solar power plants. Electric Power Systems Research. 2023

Cette recherche a été financée par le projet « OCONTSOLAR », de l’équipe de recherche Automatisation et Contrôle de AICIA, dans le cadre du programme H2020 du Conseil européen de la recherche.