Modélisation et optimisation de la recharge de véhicules électriques avec flexibilité V2G

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Depuis les concepts scientifiques en recherche fondamentale jusqu’aux solutions technologiques en recherche appliquée, l’innovation est au cœur de son action, articulée autour de quatre orientations stratégiques : climat, environnement et économie circulaire ; énergies renouvelables ; mobilité durable ; hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique. Partie intégrante d’IFPEN, IFP School, son école d’ingénieurs, prépare les générations futures à relever ces défis.

Modélisation et optimisation de la recharge de véhicules électriques avec flexibilité V2G

Le développement massif des véhicules électriques (VE) impose de repenser la gestion de l’énergie, en particulier dans les systèmes locaux intégrant production renouvelable, stockage et consommation pilotable.

Grâce aux technologies Vehicle-to-Grid (V2G), les VE peuvent désormais participer activement à l’équilibrage du système énergétique en restituant de l’énergie lorsqu’ils sont stationnés et connectés. Les flottes de VE - dans des environnements industriels, logistiques ou résidentiels - représentent un levier important de flexibilité, à condition de pouvoir modéliser précisément leur comportement énergétique (profils de mobilité, contraintes de recharge) et de concevoir des stratégies d’optimisation adaptées. Il est essentiel de prendre en compte l’incertitude liée aux horaires d’arrivée/départ des véhicules, la variabilité de la production renouvelable, ainsi que les contraintes de puissance et d’énergie du système.

Ce stage s’inscrit dans les travaux d’IFPEN sur la transition énergétique, la planification énergétique intelligente et l’intégration de la mobilité électrique dans les systèmes multi-énergies. Ce stage apportera des éléments concrets pour mieux caractériser le comportement énergétique d’une flotte de véhicules électriques dans un environnement contraint. Il permettra d’évaluer la valeur de la flexibilité offerte par le V2G, de tester différentes hypothèses de coordination, et de contribuer à la conception de stratégies de gestion énergétique compatibles avec des déploiements réels.

Objectifs

L’objectif du stage est de développer un cadre de modélisation et d’optimisation pour la recharge d’une flotte de véhicules électriques sur un site équipé en production renouvelable. Le travail consistera d’abord à représenter finement la demande de recharge en intégrant les contraintes de disponibilité, les profils d’usage des véhicules, les caractéristiques techniques des batteries et les conditions de raccordement. Le stagiaire formulera ensuite un problème d’optimisation visant à piloter la recharge des véhicules de manière à atteindre un objectif global, tel que la minimisation des coûts énergétiques, la réduction des pointes de puissance, ou la maximisation de l’autoconsommation locale.

Une extension du travail pourra consister à explorer des approches distribuées ou coopératives, dans lesquelles les décisions sont prises localement par chaque station ou véhicule, avec un échange limité d’informations. Cette approche permettrait de tester la robustesse et la scalabilité des algorithmes proposés, en particulier dans des contextes multi-acteurs ou répartis géographiquement.

Le travail se conclura par une phase de simulation sur des cas tests représentatifs, permettant de comparer différentes stratégies de pilotage et de quantifier les gains apportés par l’intégration du V2G dans la gestion du site.

Profil recherché

Étudiant en dernière année d’école d’ingénieur ou en Master 2, avec une spécialisation en énergie, génie électrique, modélisation ou optimisation.

Des connaissances sur les technologies Vehicle-to-Grid, la recharge des véhicules électriques, et les énergies renouvelables seront appréciées.