Certains termes techniques peuvent différer. La version anglaise est la référence.

Modélisation des conditions du site#

Chez Solargis, nous fournissons des informations météorologiques complètes et précises, avec une attention particulière pour ceux qui développent ou exploitent des centrales photovoltaïques.

Les conditions solaires et météorologiques du site ont un impact direct sur les performances tout au long du cycle de vie d'un projet photovoltaïque, de la sélection du site à la conception, au financement, à l'exploitation et à la maintenance de la centrale.

Les paramètres suivants décrivent ces conditions : irradiation solaire, température de l'air, vent, humidité, albédo du sol, etc.

Quoi pour

  • Fournit des valeurs d'irradiation atteignant le sol en supposant l'absence de nuages et d'atténuation due aux aérosols (poussière du désert, fumée des incendies de forêt, volcans, etc.)
  • Calcule l'effet d'atténuation des nuages sur l'irradiation solaire etfournit un flux continu de données sur de longues périodes avec une résolution inférieure à l'heure.
  • Permet d'avoir des valeurs de périodes très récentes en temps quasi réel.

Fonctionnement

  • En utilisant un modèle précis de la position du soleil, il calcule l'irradiation extraterrestre et sa variation dans le temps, en tenant comptede facteurs clés tels que l'altitude, la profondeur optique de l'atmosphère, la vapeur d'eau et les concentrations d'ozone.
  • Quantifie la présence de nuages à partir de données satellitaires acquises par des satellites géostationnaires sur plusieurs canaux spectraux.
  • En combinant les étapes précédentes, on obtient les valeurs de l'irradiation horizontale globale (GHI).

Principaux résultats

  • Irradiance horizontale globale, GHI
  • Irradiance horizontale globale pour le ciel clair, GHIc
  • Résolution spatiale : 250 m
  • Granularité temporelle : Sous-horaire
  • Période : depuis la date de lancement du satellite (le satellite le plus ancien est disponible depuis 1994)

Qu'est-ce que c'est ?

  • L'irradiation globale est décomposée en deux composantes principales : directe et diffuse.
  • Nécessaire pour obtenir l'éclairement énergétique global incliné (GTI) et la puissance de sortie prévue (PVOUT) à un stade ultérieur.

Fonctionnement

  • Les relations entre les composantes sont dérivées du transfert radiatif ou des observations empiriques.
  • Basé sur la relation bien connue entre les indices de clarté horizontale globale, normale directe et diffuse.

Principaux résultats

  • Rayonnement normal direct, DNI
  • Rayonnement horizontal diffus, DIF

Pourquoi ?

  • Fournit des paramètres météorologiques tels que la température de l'air, le vent, l'humidité, etc.
  • Utilisés pour connaître les conditions requises par les modèles de simulation PV pour calculer l'efficacité de la conversion énergétique et l'estimation des pertes du système.

Fonctionnement

  • Ingestion de données provenant de modèles météorologiques numériques (NWP) reçues par des centres de données météorologiques, par exemple l'ECMWF.
  • Amélioration de la résolution spatiale originale des entrées NWP à une résolution plus élevée par désagrégation spatiale et utilisation de modèles numériques d'élévation (MNE).

Sorties principales

  • Température, TEMP
  • Vitesse du vent, WS
  • Direction du vent, WD
  • Rafale de vent, WG
  • Humidité relative, RH
  • Précipitations, PREC
  • Équivalent en eau de la neige, SWE
  • Eau précipitable, PWAT
  • Résolution spatiale : 1km - 25km
  • Granularité temporelle : horaire

Quoi pour

  • Fournit les valeurs de l'albédo du sol pour n'importe quel site.
  • Les valeurs d'albédo sont essentielles pour calculer avec précision l'irradiation réfléchie.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Les données de l'instrument satellite MODIS sont utilisées comme source principale de données.
  • Elles sont combinées avec les données des modèles NWP (Numeric Weather Prediction) pour préparer une image sans lacunes pour tous les types de surfaces terrestres (y compris la neige éphémère).

Principaux résultats

  • Albédo du sol, ALB
  • Résolution spatiale : 500 m
  • Granularité temporelle : Quotidiennement
  • Période : depuis l'année 2000

Que faire ?

  • Si des mesures au sol sont disponibles sur le site du projet et répondent aux exigences de longueur et de qualité requises, le modèle d'irradiation peut être adapté pour atteindre une plus grande précision.
  • Les informations provenant d'autres paramètres météorologiques mesurés peuvent également être utilisées pour obtenir un nouveau flux de données à long terme plus représentatif du site.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Adaptation des valeurs GHI et DNI basées sur des données satellitaires. Cette méthode corrige le biais (écart systématique) et ajuste les fonctions de distribution cumulative.
  • Adaptation des paramètres d'entrée et des données utilisées dans le modèle de rayonnement solaire. Les paramètres plus complexes, tels que la profondeur optique des aérosols et/ou l'indice de nébulosité, sont ajustés à l'aide de cette approche.

Principaux résultats

  • Nouvelles séries temporelles pluriannuelles avec une plus faible incertitude.

Pourquoi ?

  • Rassemble tous les paramètres affectant les performances photovoltaïques en un seul ensemble de données pour l'ensemble de la période disponible.
  • Génère un ensemble de données récapitulatif de 8760 valeurs horaires représentant une "année type".
  • Fournit d'autres ensembles de données résumées selon P90, ou tout autre scénario PXX.

Fonctionnement

  • Génère des TMY en sélectionnant des mois représentatifs sur la base de l'alignement statistique et de la similarité des fonctions de distribution cumulative (CDF).
  • Les paramètres sont pondérés en fonction de l'application.

Principaux résultats

  • Ensemble de données de séries temporelles.
  • Jeux de données de l'année météorologique type (TMY)
  • Résolution spatiale : 250 m
  • Granularité temporelle : Sous-horaire, horaire

Ce qu'il faut faire

  • Capable d'estimer des données d'irradiation solaire à plus haute résolution, jusqu'à une granularité d'une minute.
  • Il permet de comprendre la variabilité totale des ressources et d'optimiser la conception des installations photovoltaïques.

Fonctionnement

  • Collecte d'une base de données de mesures au sol à haute résolution de caractéristiques similaires à celles du site d'intérêt.
  • En appliquant des méthodes de processus de Markov, des profils stochastiques d'une minute sont générés.

Principaux résultats

  • Série de données stochastiques de 1 minute sur l'irradiation solaire.

Pourquoi faire ?

  • Génère une topographie spécifique au site.

  • Fournit des informations au simulateur PV pour le calcul de l'irradiation incidente et du rendement énergétique.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Traitement des modèles numériques de terrain, une caractérisation complète du terrain est effectuée pour le site
  • Calcul de la pente et de l'azimut de la surface. Les données d'horizon sont générées en agrégeant les points du terrain environnant dans une série d'orientation à 360º autour du site.

Principales sorties

  • Élévation (ELE)
  • Pente (SLO)
  • Azimut de la surface (AZI)
  • Horizon (HOR)

Conception et simulation d'installations photovoltaïques#

Il ne s'agit pas seulement de connaître avec précision les conditions du site. Il faut également comprendre comment la centrale photovoltaïque réagira dans des conditions spécifiques.

Cela signifie qu'il faut comprendre et développer la recherche sur chaque étape de la conversion de l'énergie, des photons solaires à l'électricité.

Comment les conditions extérieures affectent-elles la température des cellules et l'efficacité de la conversion ? Quel est l'impact de l'ombrage sur mon champ de modules spécifique ? À quel degré de salissure dois-je m'attendre ? Quelle est l'ampleur des pertes du côté du courant continu et du courant alternatif ?

Pourquoi faire ?

  • Calcule l'énergie collectée par les modules solaires d'une installation photovoltaïque.
  • Il est capable d'obtenir l'irradiation incidente pour les systèmes fixes et de poursuite de tous types, l'azimut et l'orientation.
  • Il permet de calculer les gains des modules bifaciaux.

Fonctionnement

  • Utilise un modèle de terrain à haute résolution pour calculer l'effet d'ombrage lointain.
  • L'effet d'ombrage proche peut être appliqué grâce à la modélisation 3D des objets et bâtiments proches. L'auto-ombrage de l'installation photovoltaïque est également calculé.
  • Pour le calcul de l'irradiance diffuse inclinée, il combine des modèles de ciel isotrope et anisotrope.
  • Il prend en compte l'albédo du sol pour obtenir les gains de l'irradiation réfléchie à l'avant et à l'arrière des modules (modèle de traçage de rayons).
  • Il applique l'effet du sol et de la neige sur le calcul de l'énergie incidente.

Principaux résultats

  • Irradiance globale inclinée, GTI.

Objet

  • Fournit une estimation de la perte de salissure attendue sur l'installation photovoltaïque en raison du dépôt de poussière.

Fonctionnement

  • Collecte des données sur les particules susceptibles de se déposer sur les modules photovoltaïques.
  • Ajoute l'effet naturel des précipitations sur les modules.
  • Calcule la perte de salissure attendue.

Principaux résultats

  • Valeurs mensuelles des pertes par encrassement pour l'installation photovoltaïque.

Quoi pour

  • Estime l'accumulation de neige sur les panneaux photovoltaïques
  • Aide au calcul des pertes de production d'énergie avec une plus grande précision

Fonctionnement

  • Collecte des données météorologiques à partir de modèles de réanalyse globaux
  • Estimation de la couverture neigeuse sur les panneaux photovoltaïques, en tenant compte de l'accumulation, de la fonte et du glissement

Principaux résultats

  • Facteur de perte de neige
  • Granularité temporelle : mensuelle

Quoi pour

  • Donne l'énergie générée par les modules PV à chaque instant.
  • Permet d'effectuer des simulations pour tous les types de modules photovoltaïques, y compris tous les fabricants et toutes les technologies.
  • Il peut fournir des estimations des pertes du système sur les composants côté courant continu.

Fonctionnement

  • Prend en compte la dépendance non linéaire tension-courant ou la courbe I-V (modèle à diode unique).
  • Applique l'effet de la température de la cellule sur le rendement de conversion.
  • Prend en compte la configuration de la chaîne photovoltaïque pour calculer la production estimée et tient compte de l'inadéquation due aux différents points de fonctionnement MPP des modules connectés.
  • Calcule les pertes de chaleur attendues dans les boîtes de raccordement, les interconnexions et les câbles du côté CC.

Sorties principales

  • Sortie PV, PVOUT (après conversion PV en CC)
  • Température du module, TMOD.

Pourquoi faire ?

  • Calcule les pertes de l'onduleur lors de la transformation du courant continu en courant alternatif.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Application de chaque type de fonction de rendement de l'onduleur (dépendance du rendement de l'onduleur par rapport à la charge de l'onduleur et à la tension d'entrée de l'onduleur).
  • Utilisation de données d'entrée à haute granularité pour fournir des résultats plus précis.

Sorties principales

  • Sortie PV, PVOUT (après conversion de DC en AC).

Pourquoi ?

  • Calcule les pertes du système sur les composants côté AC.

Fonctionnement

  • Calcule les pertes de chaleur attendues dans les boîtes de raccordement, les interconnexions et les câbles du côté CA.
  • Prend en compte les pertes supplémentaires dues aux transformateurs et à la disponibilité du réseau.

Sorties principales

  • Sortie PV, PVOUT (après les pertes du côté AC).

Analyse des données relatives à l'énergie solaire#

Pour libérer la valeur des données, nous devons comprendre les défis auxquels les développeurs solaires, les gestionnaires d'actifs et les opérateurs sont confrontés chaque jour.

Cela signifie qu'il faut effectuer des analyses géographiques et temporelles pour obtenir des informations précieuses pour les parties prenantes des centrales photovoltaïques à tous les stades du projet : analyse du rendement à long terme pour débloquer des opportunités de financement, prévisions à court terme pour opérer sur les marchés de l'énergie, évaluation des performances pour la planification de l'exploitation et de la maintenance, et bien d'autres cas d'utilisation.

Objectif

  • Caractérise la variabilité de la production d'énergie et de la météorologie du site.
  • Aide à comprendre les conditions extrêmes de fonctionnement de la centrale photovoltaïque.

Fonctionnement

  • Analyse statistique couvrant la variabilité interannuelle, saisonnière, intrajournalière et infra-horaire.
  • Identification des situations extrêmes.

Sorties principales

  • Valeurs maximales et minimales.
  • Statistiques clés sur la variabilité.

Pourquoi faire ?

  • Permet de calculer les fourchettes de déviation attendues des ressources solaires.
  • Permet d'établir des plans financiers solides pour les projets photovoltaïques.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Collecte d'une validation étendue à l'aide de mesures et de modèles de référence.
  • Analyse des facteurs contribuant aux écarts, combinant des analyses régionales et des analyses spécifiques au site.

Principaux résultats

  • Incertitude estimée pour les données d'irradiation solaire
  • Incertitude estimée pour la simulation PV

Quoi pour

  • Estimation de l'énergie attendue pendant la durée de vie de l'installation photovoltaïque.
  • Capacité à fournir des estimations pour les scénarios les plus probables et les moins probables.

Fonctionnement

  • Analyse des séries de données disponibles à plein temps.
  • Sur la base d'une validation approfondie des données, tient compte des incertitudes tout au long de la chaîne de calcul du rendement.

Principales sorties

  • Valeurs pour P50, P90 ou tout autre scénario.
  • Incertitude des données pour des sites spécifiques.

Objectif

  • Identifie les enregistrements de données non valides à l'aide de procédures de contrôle de la qualité.
  • Détecte les problèmes éventuels liés aux capteurs.

Fonctionnement

  • Identification et correction des décalages horaires, des dérives temporelles et d'autres problèmes liés au temps sur la base d'un test de symétrie diurne, essentiel pour tous les tests de qualité ultérieurs.
  • Détection des problèmes sur les données d'irradiation solaire et signalisation des valeurs non valides liées à la nuit/au jour, aux valeurs statiques artificielles, au dépassement des limites physiques et à la cohérence des composants de l'irradiation.
  • Détection des problèmes liés aux données météorologiques.
  • Détection d'autres problèmes de données spécifiques, tels que l'ombrage des instruments ou la détection des dysfonctionnements des suiveurs.

Principaux résultats

  • Ensemble de données filtrées avec des valeurs marquées.
  • Recommandations connexes pour les instruments de mesure.

Pourquoi ?

  • Valider les caractéristiques techniques des modules et des onduleurs par des contrôles d'experts.
  • Assure que les concepteurs de systèmes photovoltaïques travaillent avec des valeurs précises et des résultats de simulation exacts.

Comment cela fonctionne-t-il ?

  • Le processus de vérification consiste à compléter les paramètres requis, à passer des validations critiques et à vérifier l'authenticité des fiches techniques, des certificats et des rapports de laboratoire.
  • Toutes les données doivent être fournies par des contributeurs vérifiés pour garantir la crédibilité.

Principaux résultats

  • Classe de confiance de chaque composant PV analysé

Pourquoi ?

  • Permet d'établir des rapports réguliers sur la production théorique réalisable pour les installations photovoltaïques existantes.
  • Identifie les situations de sous-performance de l'installation photovoltaïque.

Fonctionnement

  • Calcul et analyse des indicateurs clés (après filtrage des données mesurées non valides).
  • Caractérisation des différences entre les données mesurées et modélisées.

Principaux résultats

  • Comparaison des données énergétiques réelles et prévues.
  • Ratio de performance (PR).
  • Valeurs d'irradiation solaire réelles par rapport aux valeurs moyennes.

Quoi pour

  • Fournit des estimations énergétiques pour les heures et les jours à venir.
  • Utilisé à des fins de gestion de l'énergie au niveau du réseau.
  • Permet de mieux planifier les activités d'exploitation et de maintenance des centrales solaires.
  • Les concepteurs de systèmes énergétiques utilisent les prévisions historiques pour le dimensionnement et l'optimisation des batteries.

Fonctionnement

  • Il reçoit des données de plusieurs modèles numériques de prévision météorologique (NPW) et sélectionne le meilleur flux de données sur la base de comparaisons historiques.
  • modèles de vecteurs de mouvement des nuages basés sur l'imagerie satellite pour les prévisions à l'horizon des prochaines heures.

Principaux résultats

  • prévisions énergétiques sur 14 jours.
  • Mises à jour sous-horaires.
  • Prévisions historiques.

Ressources utiles#

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