[Soutenance de thèse] 25/02/2025 – Alix Dupont : « Stratégies des Opérateurs pour la Recharge des Véhicules Électriques en Espaces Publics avec un Comportement Piloté par l’Utilisateur » (UPR LIA)

Monsieur Alix DUPONT soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés : « Stratégies des Opérateurs pour la Recharge des Véhicules Électriques en Espaces Publics avec un Comportement Piloté par l’Utilisateur », le 25 février à Palaiseau.

Laboratoire

UPR 4128 – LIA – Laboratoire d’Informatique d’Avignon

Composition du jury de soutenance

M. YEZEKAEL HAYEL	Avignon Université	Directeur de thèse
Mme Luce BROTCORNE	INRIA Lille Nord-Europe	Rapporteure
M. Dieter FIEMS	Université de Gand	Rapporteur
M. Panagiotis ANDRIANESIS	Mines Paris – PSL	Examinateur
M. Olivier BEAUDE	EDF	Examinateur
M. Alban JEANDIN	Izivia	Examinateur
Mme Tania JIMENEZ	Université d’Avignon	Co-encadrante de thèse
M. Jean-Baptiste BREAL	EDF	Co-encadrant de thèse
M. Raphaël PAYEN	EDF	Invité

Résumé

Les Véhicules Électriques (VEs) sont considérés comme une solution clé pour décarbonner le secteur du transport. Cependant, les capacités de recharge des Infrastructures de Recharge pour VEs (IRVEs) existantes restent limitées. Augmenter la puissance disponible sur un site entraîne des coûts significatifs pour le réseau électrique, tandis que l’installation d’un grand nombre de bornes est également onéreuse pour les opérateurs. Ainsi, la recharge des VEs doit souvent être gérée dans un environnement contraint et congestionné, ce qui peut nuire à la qualité de service pour les usagers. Dans ce contexte, cette thèse vise à éclairer les prises de décision des acteurs de la recharge publique. Un point de vue décentralisé est adopté, où les décisions des usagers sont prises de manière individuelle. Dans une première partie, ces décisions sont modélisées par un jeu de file d’attente, permettant de comprendre et anticiper les niveaux de congestion aux différentes IRVEs. Dans le cadre d’une recharge standard (typiquement 7 kW à 22 kW) et opportuniste, l’occupation des IRVEs est modélisée par un système de file d’attente avec perte. Une approximation sur l’énergie moyenne reçue par un VE est proposée et la qualité de cette approximation est mesurée théoriquement et numériquement. La congestion impacte la probabilité de blocage et la puissance individuelle de charge. L’intéraction qui en résulte entre les usagers est modélisée par un jeu de potentiel. L’unicité d’un équilibre de Wardrop est démontrée, caractérisée, et associée à des bornes sur le prix de l’anarchie. Dans le cadre d’un besoin urgent de recharge rapide, l’occupation aux IRVEs est représentée par des files d’attente sans perte. La congestion à une IRVE affecte le temps d’attente pour la recharge. Les résultats montrent que les usagers tendent à utiliser davantage les IRVEs attractives (par leur puissance de charge ou leur emplacement) qu’il ne le serait dans un système centralisé, où les choix de recharge sont décidés par une entitée centrale plutôt que par les usagers eux-mêmes. Cependant, l’inefficacité du système décentralisé reste modérée. Dans une seconde partie, des schémas de tarifications en temps réel sont explorés, via une approche bi-niveau. Ces schémas visent à atténuer les effets de congestion, et tiennent compte des couplages dans le temps. Dans le cadre d’une IRVE limitée par le nombre de points de charge et proposant une recharge standard, la politique de tarification proposée impose un coût aux usagers dépassant une durée de stationnement prédéfinie. L’occupation est modélisée par une chaîne de Markov en temps continu, partiellement controlée par la tarification. La dynamique de la tarification dépend du niveau d’occupation instantané, de l’heure de la journée, ou d’une combinaison des deux. Les résultats numériques indiquent que l’intégration du niveau d’occupation instantané n’améliore pas significativement les performances. Enfin, la possibilité de réduire ponctuellement la puissance agrégée à une ou plusieurs IRVEs en échange d’une rémunération est examinée. Un menu de niveaux de puissance de charge est proposé aux usagers. Les prix pour chaque option sont ajustés dynamiquement, tenant compte de la variation des prix de l’électricité et de la puissance agrégée (quand elle est impactante). Dans ce cadre, le problème bi-niveau est transformé en un PLMNE (Programmation Linéaire Mixte en Nombres Entiers) Les résultats numériques donnent des intuitions sur la manière dont un opérateur de charge répondrait face à des incitatifs de diminution ponctuelle de puissance agrégée.

Mots-clés : Véhicle électrique, Jeu de file d’attente, Chaîne de Markov, Tarification