Branislav Schnierer
Aug 8, 2023
Aucun concepteur de centrale photovoltaïque (PV) n'a l'intention de concevoir un projet peu performant. Cependant, la prise de décision au cours de la phase initiale de conception d'une centrale solaire photovoltaïque repose souvent sur des informations imparfaites, ce qui augmente les risques techniques et financiers d'un projet, raccourcit sa durée de vie et réduit son efficacité.
Pour concevoir des projets photovoltaïques optimaux, les concepteurs doivent consulter des données à la minute près qui donnent l'image la plus précise du potentiel et de la production d'énergie photovoltaïque d'une centrale, tout en offrant une plus grande certitude financière aux investisseurs dans le secteur solaire.
Dans ce blog, nous présentons 4 raisons pour lesquelles les concepteurs de projets photovoltaïques doivent utiliser les données à 1 minute pendant la phase de conception d'une centrale solaire. Toutes les valeurs simulées présentées dans les graphiques sont basées sur des données stochastiques d'une minute, préparées par l'algorithme SYNGEN, des données satellitaires de 15 minutes et des données satellitaires agrégées de 60 minutes.
Les modules photovoltaïques produisent rarement une puissance égale à leur capacité de sortie. Par conséquent, il est courant et souvent économiquement avantageux de dimensionner un onduleur pour qu'il ait des performances inférieures à celles du générateur photovoltaïque.
Le rapport entre la puissance maximale d'un module PV rapportée aux conditions d'essai standard (STC) et la puissance maximale en courant alternatif de l'onduleur (ou des onduleurs) dans les conditions de référence est mesuré comme le rapport DC/AC. Les valeurs optimales du rapport CC/CA dépendent de la technologie et du montage du module photovoltaïque, de l'efficacité de l'onduleur, de la situation géographique, du niveau de rayonnement et de la température.
Influencés par des informations imparfaites lors de la phase de conception, de nombreux projets solaires photovoltaïques intègrent des onduleurs inutilement grands, ce qui augmente les coûts globaux du projet.
Comme le montre la figure 1.1, les données solaires à 1 minute fournissent une lecture plus précise de l'électricité PV produite (PVout) par rapport aux données à 15 et 60 minutes. les données à 1 minute facilitent donc la prise de décisions plus précises sur l'achat d'onduleurs, réduisant ainsi les coûts globaux du projet.
Figure 1.1 : PVout simulé pendant une journée spécifique : calcul basé sur des données d'entrée 1-min, 15-min et 60-min
L'énergie électrique annuelle simulée au point de connexion (POC) basée sur des données 15-min et 60-min peut conduire à une surestimation de l'énergie électrique d'environ plusieurs pour cent par rapport au calcul basé sur des données 1-min (Figure 1.2).
Figure 1.2 : Différence entre l'énergie électrique annuelle simulée au POC sur la base de données d'entrée de 15 et 60 minutes par rapport aux données d'entrée de 1 minute
Lorsque le rapport DC/AC d'un système solaire est trop élevé, la probabilité que le réseau PV produise plus d'énergie que l'onduleur ne peut en gérer augmente.
Par conséquent, l'onduleur diminue la puissance de sortie dans un processus appelé écrêtage. Par exemple, un rapport DC/AC de 1,5 entraînera probablement des pertes d'écrêtage de 2 à 5 %. Dans certains cas, ces pertes sont encore plus importantes, ce qui a un impact sur l'efficacité globale et les performances financières d'un projet.
Dans la plupart des cas, les simulations PV sous-estiment généralement les pertes d'écrêtage lorsqu'elles utilisent des données sur 15 ou 60 minutes - une tendance préoccupante qui devient de plus en plus courante avec des rapports CC/CA plus élevés.
les données sur 1 minute, comme le montre la figure 1.1, aident non seulement les concepteurs à capturer avec précision le rapport DC/AC optimal d'une installation solaire, mais aussi à affiner ce rapport pour réduire les pertes financières et de puissance causées par l'écrêtage fréquent.
Les pertes d'écrêtage annuelles pour différents rapports DC/AC calculés sur la base de différentes résolutions temporelles sont présentées dans la figure 2.1.
Figure 2.1 : Pertes annuelles dues à l'écrêtage pour différents rapports CC/CA et différentes résolutions temporelles
Parce que les données à 1 minute permettent une prédiction solaire plus précise de la production d'énergie et une meilleure compréhension des fluctuations de puissance, elles facilitent une relation plus harmonieuse entre les systèmes photovoltaïques et les normes et réglementations techniques des opérateurs de réseau. En général, les problèmes de qualité de l'énergie liés aux systèmes photovoltaïques connectés au réseau sont les suivants :
Par rapport aux données horaires ou à 15 minutes, comme le montre la figure 1.1, les données à 1 minute peuvent montrer avec précision les fluctuations de la puissance photovoltaïque. les données sur 1 minute, représentées en orange, capturent avec précision les variations de la production photovoltaïque, fournissant aux opérateurs de réseau une représentation précise de la puissance disponible.
À leur tour, les données 1 minute permettent aux concepteurs de mieux comprendre quel équipement sera nécessaire pour un projet, ce qui contribue à réduire les responsabilités, les frais et autres charges qui peuvent survenir si les systèmes connectés au réseau ne répondent pas aux exigences strictes du réseau.
Dans le même ordre d'idées, les données 1-min aident les concepteurs à concevoir des systèmes qui fournissent des services auxiliaires, ce qui aide les opérateurs de réseau à assurer un approvisionnement fiable en électricité de qualité à leurs consommateurs.
Une solution possible pour atténuer les fluctuations de puissance consiste à utiliser un système approprié (par exemple, un système de stockage d'énergie) pour lisser les variations de PVout. Pour assurer un contrôle efficace du lissage, il est nécessaire de prendre en compte les changements rapides de PVout. Les données à la minute jouent ici un rôle crucial. Un exemple de lissage du PVout pour réduire les variations de puissance au POC est présenté dans la figure 3.1.
Figure 3.1 : Exemple de lissage de PVout pour réduire les variations de puissance au POC
Enfin, les données à 1 minute facilitent la prise de décision lors du choix d'un site approprié pour une centrale solaire photovoltaïque.
Les avantages de ces données se font surtout sentir dans les zones où les nuages intermittents sont fréquents. En effet, les effets de bord des nuages sont un phénomène courant dans la production d'énergie photovoltaïque, causé par l'augmentation soudaine de l'irradiation due aux réflexions des nuages qui passent. Ces situations sont typiques des périphéries des systèmes cycloniques atmosphériques, qui se développent souvent sous les tropiques, dans les régions de mousson et également dans les régions de latitudes moyennes.
En fournissant une image plus granulaire du potentiel du site, ainsi que des fluctuations et des variabilités de l 'irradiation solaire sur un site donné, les données à 1 minute aident les concepteurs à choisir les emplacements qui libèrent le mieux le potentiel d'un projet pour extraire le plus d'énergie possible du soleil.
Les pertes d'écrêtage annuelles pour un rapport DC/AC variable calculé sur la base de différentes résolutions temporelles sont indiquées pour des sites sélectionnés dans la figure 4.1. Un niveau de variabilité a été calculé par le biais de l'écart type de l'irradiation globale titrée (GTI).
Figure 4.1 : Exemple de pertes par écrêtage pour des sites présentant une variabilité différente de l'IMT et un niveau de PVout
La différence entre l'énergie électrique annuelle prédite à POC basée sur des données d'entrée de 15 et 60 minutes en comparaison avec des données d'entrée de 1 minute est montrée pour différents sites dans la figure 4.2.
Plus la variabilité de PVout et de GTI est élevée, plus le pourcentage de pertes par écrêtage est important (figure 4.1). Le pourcentage le plus élevé d'inexactitude dans le PVout annuel (différence entre le PVout calculé en utilisant des données de 1 minute et en utilisant des données de 15 minutes ou de 60 minutes) peut être observé sur le site où le PVout et la variabilité de l'ITG sont moyens (figure 4.2).
Figure 4.2 : Exemple de différences de PVout au POC pour des sites avec une variabilité GTI différente et un niveau de PVout
Pour lire notre série de blogs sur les données 1 minute, veuillez cliquer sur l'un des liens ci-dessous.
Pour en savoir plus sur les données 1 minute de Solargis, cliquez ici : https://solargis.com/docs/methodology/1-minute-solar-data
