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Dimensionnement d'une installation PV - 1.pdf
- 1. TECHNIQUES DE DIMENSIONNEMENT ModuleN (06) : TECHNIQUES DE DIMENSIONNEMENT PV Code : TSSES-06
- 2. Dimensionnement d’une installationPV raccordée au réseau électrique
- 3. Domaines de tension Centrale nucléaire,thermique hydraulique, éolienne, photovoltaïque La répartition THT HT (Usine, Train, …) MT (Moyenne entreprise, Moyenne industrie, Région urbaine, …) BT (Région rurale, Maison individuelle, Ferme, …)
- 4. Domaines de tension TRESHAUTE TENSION 400 000 V / 225 000 V HAUTE TENSION 90 000 V / 63 000 V MOYENNE TENSION 22 000 V / 5 500 V BASSE TENSION 400 V / 230 V 4
- 5.
- 6. Domaines de tensionet code de couleur
- 7. Système PV raccordéeau réseau « en injection totale » Installations PV raccordées au réseau Applications principales : Habitat résidentiel, Bâtiment tertiaire Référentiel / Norme: UTE C15-712-1
- 8. Système PV raccordéeau réseau « en vente du surplus ou en autoconsommation » Installation PV raccordées au réseau Applications principales : Habitat résidentiel, Bâtiment tertiaire Référentiel / Norme: UTE C15-712-3
- 9. Système PV raccordéeau réseau « en vente du surplus ou en autoconsommation – avec stockage » Installations PV raccordées au réseau Depuis 2017 Applications principales : Habitat résidentiel, Bâtiment tertiaire Référentiel / Norme: UTE C15-712-3
- 10. Exemple de systèmePV « raccordé au réseau » Installations PV raccordées au réseau Différentes applications du photovoltaïque L’avenir !? Les systèmes hybrides photovoltaïque/éolien … Les réseaux électriques intelligents (smart grid) La mobilité (voitures électriques avec batteries)
- 11. Types de composantsd’un GPVR 1- Champ PV 2- Boitier DC 3-Onduleur 4-Boitier AC 5-Comptage (production et consommation) 6-Réseau 1 2 3 1 2 3 4 4 5 6 6 5 Vente en surplus Vente totale GPVR : Générateur Photovoltaïque au Réseau
- 12. Exemple d’installation domestiquede petite puissance 1- Champ PV 2- Boitier DC 3-Onduleur 4-Boitier AC 5- Compteur 1 2 3 4 5 Types de composants d’un GPVR
- 13. Schéma équivalent etrepérage des composants de moyenne puissance Types de composants d’un GPVR
- 14. Onduleur Types de composantsd’un GPVR • Convertit le courant continu en courant alternatif usuel en phase avec le réseau • Fait fonctionner les capteurs PV au maximum de leur puissance (MPPT) quels que soient l’ensoleillement et la température • Se déconnecte en cas d’absence de tension du réseau: VDE 0126 • Protège les personnes par contrôle d’isolement du circuit continu
- 15. Onduleurs raccordés réseau Equipementsd’une installation de petite puissance Onduleur sans séparation galvanique Onduleur avec séparation galvanique Symboles normalisés
- 16. Onduleurs raccordés réseau Différentstypes d’onduleurs Equipements d’une installation de petite puissance
- 17. Onduleurs raccordés réseau •Produit récent et prometteur offrant une souplesse et modularité intéressante • Puissance adaptée à un ou deux modules entre 200 et 300Wc • Bien adapté au micro producteur pour autoconsommation (cf: journée autoconso) • Mise en parallèle coté AC via un câble avec connecteur spécialisé • MPPT par module, particulièrement intéressant si plusieurs expositions ou ombrages • Peu de câblage DC (boucle d’induction), Micro Onduleur Equipements d’une installation de petite puissance
- 18. Onduleurs raccordés réseau MicroOnduleur Equipements d’une installation de petite puissance
- 19. Onduleurs raccordés réseau MicroOnduleur Equipements d’une installation de petite puissance Enphase IQ 7 et IQ 7+
- 20. Onduleurs raccordés réseau Optimiseurde puissance PV Optimiseur Solaredge: • Adaptation tension/courant en sortie de chaque module vers l’onduleur. • Amélioration du suivi module par module • Gain en production ??? http://www.solaredge.com/sites/default/files/performance_of_pv_topologies_under_shaded_conditions_fr.pdf Equipements d’une installation de petite puissance
- 21. Onduleurs raccordés réseau Onduleursmodulaires • Puissance de quelques kWc • Mise en parallèle côté AC • Certaines centrales de puissance (ex: 1MWc) réalisées • Nécessité du contrôle de bon fonctionnement de chaque onduleur Equipements d’une installation de petite puissance
- 22. Onduleurs raccordés réseau Optimiseurde puissance PV Poids < 17 kg Caractéristiques Sunny Boy 3000 HF Equipements d’une installation de petite puissance
- 23. Onduleurs raccordés réseau Onduleursmulti-branches • Puissance de quelques kWc • Un convertisseur DC/DC par sous-champ avec suivi de Pmax • Un convertisseur DC/AC unique • Possibilités de sous-champs différents (technologie, taille, orientation, inclinaison, ombrage) • Optimisation par suivi de Pmax pour chacun Equipements d’une installation de petite puissance
- 24. Onduleurs raccordés réseau Onduleursmulti-branches 3kW 4kW 5kW Entrée DC Sortie AC Autres données Monitoring Equipements d’une installation de petite puissance
- 25. Equipements d’une installationMP Onduleurs raccordés réseau Onduleurs multi-branches
- 26. Equipements d’une installationMP Onduleurs raccordés réseau Onduleurs multi-branches
- 27. Equipements d’une installationMP Onduleurs raccordés réseau Onduleurs centralisés • Plutôt utilisés dans les centrales PV (> 100 kWc) • Souvent plusieurs onduleurs fonctionnant en maître-esclave (quand le premier onduleur atteint sa puissance max, • il enclenche la mise en parallèle du second) • Mise en parallèle des sous-champs PV en DC • Protection et câblage spécifiés en DC
- 28. Equipements d’une installationMP Onduleurs raccordés réseau Onduleurs centralisés
- 29. Onduleurs raccordés réseau Onduleursavec fonction de sécurisation Système avec deux onduleurs ou onduleurs bidirectionnels Avantage Inconvénient Peut être rajouté sur une injection pure existante Surcoût : Parc de batteries et ajout d’un onduleur/chargeur + relayage complexe Equipements d’une installation de petite puissance
- 30. Onduleurs raccordés réseau Equipementsd’une installation de petite puissance
- 31. Système de pose(sur toiture : en surimposition) Equipements d’une installation MP
- 32. Système de pose(type ombrière) Equipements d’une installation MP
- 33. Système de pose(sur toiture) Equipements d’une installation MP
- 34. Système de pose(au sol) 1. Vis métallique dans le sol S’adapte à une majorité de projets, solution la plus économique 3. Plot béton enterré 2. Longrine béton • Généralement quand il n’est pas possible de percer le sol en profondeur (zone de captage d’eau, ancienne décharge…) • Peut être utilisé ponctuellement sur la centrale s'il y a des réseaux enterrés Ancrage au sol Equipements d’une installation MP
- 35. Documentation technique Attention debien dimensionner l’espace entre les rangées / ombrage Système de pose (au sol) Pertes : 75 % pendant les 2 mois d’hiver, soit pour une installation de 80 kWc => une perte de 8338 kWh
- 36. Documentation technique Schéma d’implantation Systèmede montage tracker 1 axe, 1 axe ½ et 2 axes jusqu’à environ +10%, + 20%, +30% de production
- 37. Documentation technique Câblage etraccordement Chemins de câbles • Posés et capotés Boîte de jonction • en bout de rangée de modules • Enterrés
- 38. Documentation technique Câblage etraccordement Postes onduleurs – transformateurs • Répartis dans le champ PV pour limiter le câblage DC Poste de livraison • Interface avec le réseau électrique
- 39. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Conformité aux normes : • Protection de découplage : VDE126-1-1 ou VDE 0126 • Interface réseau : CEI 61727 • Compatibilité électromagnétique : EN55014 • Harmoniques : CEI 61000-3-2 • Sécurité : EN 60950 • Moyens de déconnexion automatique: CEI 62109 • Certificats de tests délivrés par laboratoire agréé
- 40. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Critères pour le choix de l’onduleur Caractéristiques en entrée (DC) : • Enclenchement et déclenchement automatiques avec un seuil d’irradiance faible • Qualité et précision de la recherche du point de puissance maximale du champ PV (MPPT) • Large plage de tension d’entrée (ex : 120 à 500 V) • Limitation de puissance max par désadaptation de Pmax • Protection en surtensions (varistances) • Protection des personnes (ex : contrôle d’isolement DC)
- 41. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Critères pour le choix de l’onduleur Caractéristiques en sortie (AC) / Norme VDE 0126 • Parfaite synchronisation avec le réseau • Déphasage nul ou faible (facteur de puissance = 1) • Découplage automatique du réseau(< 20 ms) si hors tolérances: • en tension 80% Un à 115% Un de 230V (soit 184 à 264,5 V en mono) • en fréquence 47,5Hz < Fréquence réseau < à 50,2 Hz • Impédance du réseau <1,5 Ω Et pas de saut > à 0,5 Ω (uniquement après couplage) • Résistance d’isolement entre panneaux et masse mécanique < 500 kΩ (uniquement après couplage) • Courant de fuite < 300 mA • Composante continue du courant de sortie < 1 A
- 42. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Critères pour le choix de l’onduleur Caractéristiques en général : • Bonne fiabilité • Protection en température • Faible consommation & niveau sonore • Durée de garantie étendue et extensible • Faibles perturbations électromagnétiques & taux d’harmoniques • Enregistrement des données (accessibles par liaison informatique) • Affichage des paramètres de fonctionnement (voyants, affichages, etc...) • Rendement élevé au niveau de puissance usuelle de l’installation (ex: 92% à 99%) • Réactivité du service client en cas de questions et/ou de pannes
- 43. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Rendement des onduleurs Paramètre crucial de l’onduleur, le rendement dépend : • du niveau de la tension d’entrée DC • des performances de recherche de Pmax (MPPT) • de la technologie utilisée DC/AC (BF, HF, composants,.. ) • du transformateur (si existant) Rendement max 96% % de la Puissance nominale Rendement Courbes de rendement de 6 onduleurs différents Ex : le rendement maxi de l’onduleur A est atteint à 55% de sa puissance nominale A A P. Continu (W) P. Alternatif (W) Rendement =
- 44. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Rendement européen des onduleurs Rendement européen normalisé : Pn 50%Pn 30%Pn 20%Pn 10%Pn 5%Pn euro η 0,20 η 0,48 η 0,10 η 0,13 η 0,06 η 0,03 η ´ + ´ + ´ + ´ + ´ + ´ =
- 45. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Comparaison des plages de rendement Source: Fraunhofer ISE Pour onduleur monophasé
- 46. Onduleurs raccordés réseau Normesdes onduleurs Recherche du point MPPT MPPT: maximum power point Tracking avec un algorithme rapide et efficace pour calculer le maximum du produit: Vpv x Ipv Pmax) PWM pour controler un circuit BOOST, (montage élévateur de tension)
- 47. Le marché desonduleurs Normes des onduleurs (Source PV Magazine- estimation 2015) Utilisation des onduleurs PV: Principaux fabricants d’onduleur PV:
- 48. Le marché desonduleurs Normes des onduleurs (Source Fraunhofer ISE 2015 )