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1. 1. Introduction
Au Japon, il y a une forte demande d'énergie renouvelable déclenchée par la suspension des centrales nucléaires après le grand
tremblement de terre de l'Est du Japon en 2011. Les énergies renouvelables très attendues dans le monde sont l'énergie solaire et
l'énergie éolienne. L'énergie solaire a un fort potentiel. Si toute la zone du désert de Gobi est recouverte de cellules solaires, toute
l'énergie consommée dans le monde peut être fournie [1]. Mais le photovoltaïque ne peut pas produire de l'énergie en permanence car il dépend de
Mots clés : Système d'Information Géographique ; système de distribution; photovoltaïque; grille intelligente
Dept. Electrical and Electronic Eng, Kyushu Institute of Technology, 1-1 Sensuicho Tobata-ku Kitakyushu Fukuoka 804-8550, Japan Dept. Information
Technology Promotion at the General Affairs Bureau, City of Kitakyushu, 1-1 Ootemachi Kokurakita-ku Kitakyushu Fukuoka 803-8501, Japon
*Auteur correspondant. Tél. : 090-7454-9902 Adresse
e-mail : p349508y@mail.kyutech.jp
Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365
© 2016 Les auteurs. Publié par Elsevier Ltd. Il s'agit d'un article en libre accès sous licence CC BY-NC-ND © 2016 Les auteurs.
Publié par Elsevier Ltd. (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
Peer-review sous la responsabilité du comité d'organisation du CPESE 2016
1876-6102 © 2016 Les auteurs. Publié par Elsevier Ltd. Il s'agit d'un article en libre accès sous licence CC BY-NC-ND (http://
creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
doi: 10.1016 / j.egypro.2016.10.189
Peer-review sous la responsabilité du comité d'organisation du CPESE 2016
une
b
3e Conférence internationale sur l'ingénierie des systèmes électriques et énergétiques, CPSE 2016, 8-12
Septembre 2016, Kitakyushu, Japon
, Yasunori
Atsushi Shiotaa, b, Yaser Qudaiha ,
Yusuke Kakumotoa, *
Mitanie
Yuki Koyamatsua ,
Cette recherche se concentre sur le système de distribution avec une grande quantité de PV. Afin de saisir la limite de l'introduction du PV dans le système de
distribution, la production PV doit être évaluée correctement et analyser l'état du système de distribution. Bien que la production PV soit proportionnelle au
rayonnement solaire, la quantité de rayonnement solaire est affectée par l'ombre du bâtiment, l'angle et la direction. Par conséquent, il est difficile de saisir avec
précision le rayonnement solaire tombant sur les panneaux PV et de calculer la génération PV.
Le SIG peut résoudre le problème. Le SIG peut modéliser le paysage urbain réel et analyser la quantité de rayonnement solaire. En exécutant une analyse du
rayonnement solaire sur le paysage urbain modélisé, la quantité de rayonnement solaire sur n'importe quel endroit de la ville peut être évaluée. En utilisant le
détérioration de la qualité de l'énergie électrique. Dans ce contexte, la limite de l'introduction du PV dans le système électrique doit être correctement appréhendée.
Abstrait
Peer-review sous la responsabilité du comité d'organisation du CPESE 2016.
résultat de l'analyse, la production photovoltaïque installée à n'importe quel endroit de la ville peut être estimée et une analyse du système de distribution plus
appropriée peut être effectuée qu'une analyse conventionnelle.
Cet article présente une nouvelle application du Système d'Information Géographique (SIG) dans le domaine de l'ingénierie de l'énergie électrique. Le SIG peut
analyser et visualiser les informations liées à la géographie. Récemment, la production photovoltaïque (PV) est introduite jour après jour dans le système électrique
pour les besoins d'énergie propre. S'il est installé en grande quantité, une variation de tension se produit avec un risque de
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Application du système d'information géographique au pouvoir
Analyse du système de distribution
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2. Fig. 1. Le principe S c de base du
SIG
Yusuke Kakumoto et al. / Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365 361
Introduction lim
S ection 2 descr ribes
Technique SIG
Caractéristiques typiques et géospatiales
en
tenant compte de la hauteur des arbres et des bâtiments, en
détails. La fonction T Tracking gère les
fonctions statistiques
atiales agrégeant les objets dans la vue La fonction 3D gère
les données tridimensionnelles. Réseau
L'analyse spatiale
comprend, par exemple,
un outil d'analyse du rayonnement solaire qui calcule la quantité de rayonnement solaire tombant sur n panneaux PV et un outil de description qui peut
exprimer le réseau électrique et installer des équipements à led sur le carte [ [9]. Pour combiner les données géospatiales avec la fonction
du SIG, l'analyse du système de distribution i est prise en charge.
rayonnement solaire r. L'énergie éolienne a également un potentiel élevé. Si les éoliennes sont installées à un endroit oùles conditions de vent sont bonnes, elles
peuvent générer de l'énergie électrique de manière importante et constante. Mais il n'est pas facile de trouver les bons emplacements et d'installer toutes les
éoliennes car les conditions de vent au Japon sont difficiles à estimer en raison des changements de saisons et des typhons [2].
f PV réagira
.
terre
aïe
gy for the cre eation,
management, search rch, gement represe gère les données
dans une couche appelée film. La couche
est constituée de n sur la Fig.1, GI IS constitue un modèle du monde réel en
véhiculant la distribution géographique et les données liées
géographiquement. D Données utilisées
dans G SIG d big data
avec une variété de fonctions f. T wn sur la Fig. 2, w où le Digital Surface Mode
el (DSM) est co tandis que le Digital Elev vation Model l (DEM)
représente la grande trajectoire de surface
ronde des informations
de
position acquises par GPS. Le codage du spa est responsable du codage de l'adresse textuelle. 3 fonction d'analyse p
effectue l'analyse des données du réseau. Enfin, l'analyse spatiale qui pourrait se produire dans la
zone ciblée, par exemple, simulant le tsuna ami[8].
Pour évaluer la PV
fonction téléphone
aïe
La quantité de génération PV est liée à la situation d'installation du panneau PV comme la direction, le degré, l'ombrage par les hauts bâtiments et les
arbres. En d'autres termes, les facteurs influant sur la génération PV sont des données géospatiales.
2. Système d'information
géographique
.
hnologies. La section
3 de cet article traite de l'utilisation du SIG dans les systèmes électriques et présente une analyse
et des résultats. La section 4 conclut.
Celui-la.
. Pour éviter cette situation, la quantité
de c photovoltaïquepeut être strictement
systé lée par le service
public d'électricité à l'avenir. Pour ces raisons g saisir l'in mit au préalable d est nécessaire.
L'emplacement du système photovoltaïque ne peut pasêtre choisi plus facilement, il est donc plus adapté à la région du Japon. [3 ]
Par conséquent, au Japon, l'énergie solaire est plus importante que l'énergie éolienne. De plus, une telle introduction du Fe eed in Tariff (F FiT) et la
réduction des prix des équipements stimulent l'introduction du photovoltaïque.
réseau
de distribution
calculez
la génération PV dans cet article.
Les
données géospatiales
supérieures du SIG sont
affichées
causer
Les générateurs d'électricité V dans le système de distribution d, le DSM a comme données géographiques et l'analyse 3D et spatiale
comme fonction du SIG sont utilisés. Le DSM M est utilisé pour m mesurer les di irections et d degrés des panneaux PV V pour l'analyse du rayonnement solaire
sur les panneaux. La 3D D est utilisée pour exprimer la hauteur des bâtiments et des arbres.
examen
demandé mo comme
G
Le système d'information géographique (SIG) est une analyse technologique
et le partage d'informations géospatiales [7]. Informations SIG sur la position et
informations sur les attributs. Comme le montre l'imposition de couches, dont
les données de régime sont basées sur un soi-disant
Afin de calculer la génération PV, le système d'information géographique (GIS S) est utilisé dans la recherche. G GIS peut gérer, analyser et afficher les informations
géospatiales. L'une des applications du SIG est l'analyse du rayonnement solaire. Ainsi, l'analyse du rayonnement olaire est généralement utilisée pour
estimer la zone/période de voir sans route, cette fonction est appliquée à eze [6]. Cependant
ule les événements
dans
Géoc
dans
Afin d'atteindre cet objectif, la génération P PV doit être correctement calculée et l'état du système de distribution doit être évalué.
Au 2 2030, montant cumulé d'introduction de ch supérieur à 1 100 GW. Le photovoltaïque à usage résidentiel est destinéà être installé en permanence [4]. expe
Si f
le photovoltaïque est largement installé dans le réseau de distribution m, des variations de tension se produiront surtout en fin de travail. Il est possible de
dépasser la tension v stipulée (101V± ±6V). En raison de la surtension, la sortie de P PV em est limitée par les conditionneurs de
puissance [5]
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3. 362 Yusuke Kakumoto et al. / Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365
Figure g.2. Géographique
l données-fonction du SIG
Fig.4. Point de mesure du rayonnement solaire (marqué d'un cercle e) entouré de bâtiments élevés (m marqués de doubles cercles)
Fig.3. Image du modèle
de surface numérique
F
Modèle (DSM). A travers le DSM Fig.3 3.
Où
as
W
Lorsque des objets tels que des arbres
projettent une ombre sur les panneaux
PV P, la production
d'énergie n est fortement réduite en raison de la
détérioration du rayonnement solaire.
Il est important de tenir compte de la génération d'effets d'ombre. L'effet c peut être calculé ct sur la puissance PV avec une
ration tenant compte de l'analyse du rayonnement solaire, en utilisant les
fonctions du SIG avec h Digital Surfa power gener M data shadow w effet sur le rayonnement solaire une analyse peut être prise en compte compter
comme indiqué n dans
La f ig.4 décrit l'utilisation de DSM comme données géographiques et d3D comme fonction
de GIS S. La hauteur des bâtimentsdu paysage urbain
est exprimée par la justesse de la couleur, c'est-à-dire la des cribes la haute elle. Le point de mesure du rayonnement solaire
entouré de bâtiments élevés est illustré à la Fig.4. Pour clarifier l'effet d'ombre au point de mesure, les différentes données DSM sont utilisées. O L'un
est le paysage urbain d'origine illustré à la Fig g.4, l'autre est le bâtiment devant avoir le point de sécurité. T Cette condition n est réalisée en c
découpant le cap des villes d'origine à l'aide d'une des fonctions du SIG. Le résultat de l'analyse du rayonnement solaire est
illustré à la Fig.5. L'une des lignes montre le rayonnement solaire au point de mesure sans environnement et
l'autre ligne montre le rayonnement solaire dans le cas où il y a des bâtiments b élevés
autour du m point de mesure. Cette figure signifie que le rayonnement
solaire est détérioré par l'ombre m faite par un bâtiment
élevé à côté du point p de mesure,
comme indiqué sur la
Fig.6. Dans la figure, le m point de mesure int est marqué w par un cercle concentrique
3. C alcul de la ration
de production d'énergie PV V à l'aide de l'outil d'analyse du rayonnement solaire
Et.
mes
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4. Yusuke Kakumoto et al. / Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365 363
W/m2 ] désigne le
rayonnement solaire, y compris g les effets du temps et d l'ombre. ÿÿÿÿ [kW/ et par conséquent
SR inclut l'effet météorologique. signifie que le rapport o du compteur solaire
analysé est défini. U En utilisant cette équation Puissance PV
(2)
appuie
t [kW/m2 ] est t
mesureur de
rayonnement solaire r mesure
le rayonnement au point de mesure
t à celui au point où s ration de
rayonnement solaire est exprimée par l' équationsuivante ÿÿÿÿ ÿ
ÿÿÿ ÿ
re ÿÿÿÿ[kW/m2 ] est la puissance
PV calculée ÿÿ ,la génération ÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿ
du panneau PV
el, ÿÿÿÿ est l'effi cacité de la version Pow et ÿÿÿÿÿÿÿÿ est le coefficient de correction de température ( TCC). L'efficacité de la
conversion de puissance c inclut l'efficacité du panneau solaire et celle du système de conditionnement de
puissance (PCS S). Le TCC représente la détérioration de l'efficacité due à l'élevé où le fait tor n'est
valable que dans le cas des cellules solaires à base de silice cristalline [10]. Dans
ce calcul, la température, TCC C est supposée être exprimée
comme une fonction r linéaire de la température
[ 11]. La production d'énergie PV
calculée w avecÿ ÿÿ
[m2 ], , ÿ=0,15 est illustrée à la Fig.7.
ÿÿÿÿ
où
les inconvénients
De plus, le rayonnement solaire vvarie fortementen fonction de lamétéo r. Cependant, l'analyse durayonnement solaire qui tient compte
des changements météorologiques ou du SIG prend beaucoup de temps pour le processus de calcul. Par conséquent, l'analyse du
rayonnement solaire sous la condition d'ensoleillement et le compteur de rayonnement solaire sont utilisés dans cette
recherche pour considérer le changement de temps. T Le rayonnement solaire r, y compris le temps
et les effets d'ombre au point de mesure, est exprimé par l'équation suivante
il valeur qui ha
OMS
nÿ:
nÿ:
OMS
ÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿÿ _
conversion
(1)
Trouvé _ _
Figure .5. Le résultat de l'analyse du rayonnement
solaire
Fig.6. (a) V Visualisation du rayonnement solaire autour du point de mesure à 10h00, (b) A 10h30
ÿ
ÿÿÿ
ÿÿÿÿ
ÿ
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5. 364 Yusuke Kakumoto et al. / Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365
as
On constate que la productiond'énergie PV calculée est faible
le matin , ce quireflète l'effet d'ombre au point d'arrêt. U En
utilisant l'analyse du rayonnement solaire et ce calcul, la production d'énergie PV installée à n'importe quel endroit peut être
appréhendée avec précision. En appliquant cette fonction à l'analyse du système de distribution , une simulation plus
appropriée peut être effectuée par rapport à la simulation conventionnelle. De plus, cette fonction devrait être
u utile pour une personne qui a l'intention d'installer un panneau PV sur le toit de sa maison, s
puisque la production d'électricité attendue du panneau peut être évalué avant
in nstallation.
Le modèle de système de distribution utilisé dans cet article est illustré à la Fig
g.8. L'analyse a
été exécutée dans les conditio ons
suivantesÿ: la longueur totale du parcours du système de distribution est de 4,14 4 [km], le nombre de maisons connectées avec
le système de distribution est de 240 et le taux de P PV génération n introduction est de 30 [%]. Chaque bus de ce système
ains contient la charge et l'énergie PV .
Le résultat dessystèmes d'analyse
de tension f n'est pas représenté sur la Fig.9.
4. Distribution d'énergie
. La figure d décrit l'effet d'ombre s le matin . Le résultat de lasimulation montre qu'une analyse du systèmede
distribution prenant en compte l'effet d'ombre est possible. En obtenant la radiatio on solaire sur tous les
ems P PV à l'aide de GI IS, et en saisissant la génération PV à l'aide de la méthode de calcul de cette recherche, plus de per
simu lation de système prop dans le système de distribution d peut être effectuée. Cette méthode peut donner
la solution pour évaluer l'état e du système de distribution d .
aïe
,
système d'analyse une analyse tenant compte de l'effet d'ombre o
Dans l'analyse, deux situations différentes sontconsidéréesÿ: la première est que tous les systèmes PV sontinfluencés par
l'ombre le matin, l' autre est que tous les PV sont influencés par l'ombre.
mes
sur la génération PV
toi
ka ka ka
ka ka ka
ka
ka ka ka
toi
ouais
ÿ ÿ ouais ouais
qqq ouais ouais ouais jae jae
ka ka ka ka
ÿÿÿ
ouais ouais
ka
ka
ouais ouais ouais
toi
ÿÿÿ
toi
ya ya ya ya ya ya ya ya ya
ka ka ka
ouais ouais
ka
ouais ouais
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ka ka ka
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ouais
ÿÿÿ
ka ka
rabbin
ka
ka ka ka ka
ouais ouais
une
une
ka ka ya
ya ya ya ya ya ya
ouais ouais
ÿ
ya ya ya ya ya ya
ya ya
toi
mesuré par un compteur de
rayonnement solaire r
Fig.7. (a) Production
d'énergie PV calculée, (b) Rayonnement solaire m
Fig.8. Modèle de système de distribution l
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6. 365
Yusuke Kakumoto et al. / Énergie Procedia 100 (2016) 360 - 365
Remerciements
5. Conclusion
Les références
Cet article présente un exemple d'application SIG au domaine de l'ingénierie de l'énergie électrique. La méthode de calcul pour la
production d'énergie PV tenant compte de l'effet d'ombre est développée à l'aide de l'outil d'analyse du rayonnement solaire dans le
SIG. Ce calcul peut être appliqué non seulement pour l'analyse du système de distribution d'énergie, mais également pour l'estimation
de la production PV attendue. Pour évaluer et gérer l'influence de l'introduction de PV à grande échelle dans un système de distribution
d'énergie, les méthodes développées peuvent surveiller le comportement dynamique et l'état stable du système de distribution et saisir
la limite d'introduction de PV dans le système. Cet article donne une solution pour la meilleure utilisation des systèmes PV.
Cette recherche a été soutenue par le ministère des Affaires intérieures et des Communications de la ville de Kitakyushu au Japon.
Les auteurs tiennent à remercier les membres de la recherche pour leur aimable collaboration.
ya ya ya ya ya ya ya ya ya ya ya ya ya
ka ka ka ka ka
ÿÿ jae jae
ka ka ka
ka ka
ya ya ya ya ya ya ya
une
ouais ouais
une
ÿ
une
ÿ ÿ ÿ
ka
une
ka ka ka
ka
ka ka ka
une
ka ka ka
une
ka ka ka ka ka
toi toi
ka ka ka
ka ka ka
un _
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