Évaluation de l'optimisation approchée en production hydroélectrique

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La gestion d'un système hydroélectrique composé de plusieurs réservoirs est un problème de prise de décision nécessitant l'évaluation simultanée de compromis dans le temps et dans l'espace. A chaque pas de temps, les opérateurs doivent trouver un équilibre entre l'usage immédiat (turbinage) ou future (stockage) de l'eau, et ce pour chaque centrale du système. La variabilité spatio-temporelle des apports hydrologiques complexifie d'autant plus la tâche des gestionnaires puisque les volumes d'eau futurs sont incertains et susceptibles de varier significativement d'une centrale à l'autre, en particulier quand le territoire concerné est vaste et sujet à des conditions hydro-climatiques contrastées. Pour faire face à ce problème, différentes techniques d'optimisation couplées à des prévisions hydrologiques ont été proposées dans la littérature. L'idée de base est de formuler le problème de gestion comme un problème d'optimisation dans lequel une fonction objectif va être optimisée en tenant compte de prévisions hydrologiques et d'une série de contraintes d'ordre opérationnelles, physiques, environnementales, etc. Après plusieurs décennies de recherche dans le domaine, il n'existe toujours pas de technique de référence même si la nature séquentielle du problème de gestion se prête bien à la programmation dynamique et à ses extensions. Plusieurs études ont démontré les bénéfices liés à la prise en compte de la persistance hydrologique et le recours à des prévisions dans le cadre de la gestion de réservoirs. Cependant, ces études sont pour la plupart limitées à des systèmes hydroélectriques dont le nombre de réservoirs ne dépasse pas 3 ou 4. Or, dans les systèmes plus vastes, des gains substantiels peuvent être attendus à travers la coordination de la gestion des infrastructures, mais cela nécessite des techniques d'optimisation capables de traiter des problèmes de grande taille. De telles techniques existent. Les plus courantes s'affranchissent des problèmes de dimensionnalité en construisant une approximation de la fonction objectif tant et si bien que les solutions proposées ne sont pas nécessairement optimales mais plutôt des valeurs approchées. Il en résulte que les performances du système sont logiquement moindres que celles qui seraient obtenues avec une technique d'optimisation classique qui préserve la structure du problème. Les gestionnaires font donc face à un dilemme : d'une part, des gains de performance non-négligeables sont réalisables grâce à une gestion coordonnée des infrastructures, mais d'autre part, une telle coordination repose sur des techniques d'optimisation approchée auxquelles sont associées un coût d'opportunité sous la forme de bénéfices perdus. L'objectif principal de ce projet est d'évaluer la qualité des solutions proposées par une technique d'optimisation approchée dans le cadre de la gestion de systèmes hydroélectriques de grande taille.