Thèse Recharge Bidirectionnelle de Véhicules Électriques Définition et Optimisation Technico-Économique de Services Énergétiques à la Maille Résidentielle H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris Direction de la thèse : Marc PETIT ORCID 0000000214635969 Début de la thèse : 2026-04-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Le développement de la mobilité électrique s'accompagne de réflexions autour de l'usage des batteries des véhicules lorsqu'ils ne sont pas utilisés pour la mobilité. Dès le début des années 2000, des équipes de recherche ont proposé d'agréger ces batteries pour en faire des batteries stationnaires virtuelles afin de rendre des services aux réseaux électriques. Il s'agissait de charger ou décharger la batterie en fonction des besoins du réseau électrique. Même si l'idée a pu sembler irréaliste, les travaux se sont poursuivis pour démontrer une faisabilité technique et un intérêt économique. Parallèlement, le développement des énergies renouvelables, et des communautés énergétiques montre que les systèmes électriques vont avoir besoin de plus en plus de moyens de stockage. L'idée d'utiliser des batteries dormantes a fait son chemin et est devenue moins irréaliste, à défaut d'avoir complètement trouvé son modèle économique. Ce concept, initialement nommé V2G (vehicle-to-grid), c'est généralisé sous l'appellation V2X (vehicle-to-anything), X pouvant être le réseau (G), un bâtiment tertiaire (B) ou résidentiel (H). Des expérimentations ont eu lieu pour montrer la faisabilité, mais surtout avec des chargeurs bidirectionnels débarqués.
Actuellement, les systèmes V2G et les solutions V2H (associées au Smart Home, au stockage stationnaire et aux gestionnaires d'énergie) sont conçus et opérés comme deux écosystèmes distincts, avec des objectifs souvent divergents. La problématique de recherche de cette thèse est de dépasser cette séparation. Il s'agit de rendre compatibles les services V2G et V2H au sein d'une architecture unifiée et de développer des stratégies d'optimisation multi-critères qui arbitrent intelligemment entre les besoins locaux du client et les besoins globaux du réseau.
Cette optimisation soulève des questions complexes. Faut-il privilégier la réduction de la facture du client ou la décarbonation de la production électrique nationale ? Comment gérer les conflits potentiels, par exemple lorsqu'une incitation économique locale (recharger massivement son VE quand les prix sont bas) induit des contraintes sur le réseau de distribution de son quartier ? La réponse dépend fortement des cadres réglementaires et des structures de marché, qui sont aujourd'hui imparfaits et peuvent créer des distorsions.
Cette thèse vise donc à développer un cadre de modélisation et d'optimisation global pour arbitrer entre des objectifs potentiellement contradictoires : gain économique local, gain économique global, décarbonation locale et décarbonation globale.
gestion de la recharge de flottes de véhicules électriques avec capacité de fonctionner en mode bidirectionnel.
construire des stratégies d'optimisation en couplant des services vers le réseau (V2G) et des services 'aval compteur' (V2H).
Construire des classes associées aux caractéristiques de la maille locale (réseau BT, site résidentiel).
construction d'approches décentralisées
incertitudes liées aux comportements des acteurs Construire un cadre de modélisation et d'optimisation global pour arbitrer entre des objectifs potentiellement contradictoires des approches V2G et V2H : gain économique local, gain économique global, décarbonation Modélisation d'un système multi-physique et multi-acteurs
Prise en compte de cadres réglementaires et économiques
Conception de stratégies de commande et d'arbitrage entre les échelles locales et globales
Construction de cas d'usage, et test des stratégies.

génie électrique, réseaux électriques, optimisation, modélisation