HAIKOU, Chine, 21 janvier 2020 /PRNewswire/ — Il y a trois ans, la société Huaneng et Huawei ont numérisé conjointement la centrale électrique de Dongfang. En tant que premier projet PV à avoir été numérisé, il est utile de faire le point pour voir comment la nouvelle technologie a stimulé le rendement.

Huaneng Dongfang Power Plant: Intelligent for Three Years, Still Going Strong

Un rendement énergétique 20 % supérieur

Le projet de production d’électricité connectée au réseau a été initié le 30 juin 2016. Il a adopté les modules PV monocristallins 280 Wp, tel que stipulé dans le programme PV Top Runner et la solution Smart PV de Huawei. Le projet a lancé le phénomène de la numérisation et de l’intelligentisation des centrales PV. Depuis que la centrale électrique de Huaneng Hainan Clean Energy a été enrichie avec des capacités intelligentes, le rendement énergétique et les indicateurs Opérations & Miantenance ont rapidement atteint des niveaux historiques.

En 2017, alors que les heures d’utilisation étaient conçues pour atteindre 1319, les heures d’utilisation globales réelles ont atteint le nombre stupéfiant de 1483 heures, surpassant la valeur prévue de 12,43 %. Cette même année, l’énergie connectée au réseau était de 19,14 millions de kWh, 19,77 % supérieure au rendement énergétique prévu (15,98 millions de kWh), avec un rapport de performance moyen annuel (RP) de 84,58 %.

En 2018, l’énergie connectée au réseau a atteint 19,05 millions de kWh, avec 1 476.7 heures d’utilisation, et un RP de 84,43 %.

En 2019, l’énergie connectée au réseau a augmenté pour atteindre environ 20,56 millions de kWh, les heures d’utilisation atteignant 1 594.07, avec un RP de 85,3 %, un chiffre leader du secteur.

La centrale électrique Dongfang de Huaneng Hainan Power Inc. a été reconnue en tant que centrale PV de niveau 5A pendant deux années consécutives, en 2017 et en 2018, selon des évaluations nationales et des indicateurs statistiques clés. Le RP annuel moyen de la centrale était supérieur à 84,43 %, et le taux de défaillance était proche de zéro pendant trois ans. De plus, le rendement énergétique annuel a dépassé d’environ 20 % la valeur prévue.

2019 a vu des avancées importantes. L’irradiance solaire annuelle de la centrale électrique Huaneng Dongfang est située entre 502 x 104 kJ/m2 et 586 x 104 kJ/m2, mais elle a néanmoins réussi à produire 20,56 millions de kWh d’électricité en une seule année, avec 1594 heures d’utilisation, un rendement record.

Sept technologies expliquent l’augmentation massive du rendement énergétique

Pourquoi le rendement énergétique de la centrale électrique Huaneng Dongfang continue-t-il de monter ? La réponse réside dans sept technologies.

1.  De multiples suivis du point maximal de puissance (MPPT) assurant un rendement énergétique élevé

La disparité des modules PV est généralement causée par l’atténuation, la direction, et l’ombrage des modules PV le matin et au coucher du soleil. À Hainan, les modules PV peuvent être inégaux en raison de l’ombrage causé par les nuages et les excréments d’oiseau, et des taches d’eau sur les modules PV après une forte pluie. Tous ces facteurs contribuent à compromettre considérablement le rendement énergétique.

En réponse à ce problème, le projet utilise des onduleurs de branche intelligents Huawei. Cette solution consiste à connecter deux branches pour former un seul circuit MPPT, et à configurer chaque mégawatt avec 80 MPPT. Comparée à l’onduleur central, la technologie de Huawei minimise la disparité des branches PV, améliorant ainsi radicalement l’efficacité du système.

2.  Une large plage de tensions de fonctionnement prolongeant la durée de production d’électricité

Comme la plage de tensions de fonctionnement du MPPT des branches PV est large, la durée de fonctionnement des onduleurs solaires est prolongée, prolongeant également la durée de production d’électricité et améliorant encore plus le rendement global de la centrale électrique.

Les onduleurs de branche intelligents de Huawei utilisent une topologie bipolaire permettant à la tension de sortie de chaque module PV de traverser le circuit amplificateur de tension CC. Lorsque la tension d’entrée CC est basse, la tension peut être amplifiée pour répondre aux exigences du condensateur de bus. Par conséquent, la tension de fonctionnement MPPT peut se situer entre 200 V et 1000 V. Par contre, l’onduleur central utilise une topologie unipolaire, et la tension de fonctionnement MPPT est seulement située entre 520 V et 1000 V. Les onduleurs de branche intelligents de Huawei peuvent donc fonctionner plus longtemps et produire plus d’électricité.

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3.  Aucun fusible + aucun composant vulnérable = pas d’O&M

La simplicité est un principe important dans la conception PV intelligente. Une conception de mise en réseau simple réduit les points de défaillance et minimise la probabilité de défaillance de l’ensemble du système. La centrale électrique Huaneng Dongfang fonctionne depuis trois ans et demi et a maintenu un taux de défaillance proche de zéro, même dans des environnements chauffés à haute température caractérisés par un brouillard salin important. Les tests sur site effectués par TÜV ont confirmé la disponibilité des onduleurs de branche Huawei à 99,996 %.

Avant leur lancement, les onduleurs solaires Huawei ont dû passer plus de 1400 tests effectués par le Global Compliance and Testing Center (GCTC) pour tenir compte de scénarios tels qu’un brouillard salin, une poussière humide corrosive, des coups de foudre et des environnements à haute altitude, avec des températures situées entre –60°C et +100°C, assurant la stabilité de leur fonctionnement dans un éventail divers d’environnements défavorables. La simplicité de la conception garantit la fiabilité de la centrale PV à long terme.

4.  Des technologies anti DIP évitent les pertes et assurent la sécurité

La centrale électrique Huaneng Dongfang est située à seulement 220 m de la côte. Par conséquent, les modules PV ont fonctionné continuellement dans un environnement à haute température et haute humidité dans lequel la dégradation induite potentielle (DIP) est plus fréquente.

Pour résoudre ce problème, des modules anti DIP sont placés dans des boîtiers de communications. Ils ajustent automatiquement la tension de sortie en fonction de la tension de l’onduleur solaire, et injectent la tension entre le fil phasé et la câble de terre depuis le point neutre virtuel CA pour équilibrer la tension entre PV– et la terre, évitant ainsi que la DIP ne les affecte.

Plus important encore, la toute dernière technologie de suppression DIP de Huawei utilise une technologie exclusive pour construire un point neutre virtuel via les circuits de l’onduleur solaire. Comparé aux solutions traditionnelles qui utilisent des résistances ou des inducteurs pour construire le point neutre, la technologie de suppression DIP de Huawei représente un perfectionnement majeur qui réduit la perte de compensation et sécurise le processus de compensation. Il en résulte une augmentation de plus de 2 % du rendement énergétique et la prise en charge d’une installation étendue de plus de 5 MW.

5.  Des coûts réduits grâce au remplacement de RS485 et des fibres optiques par un Automate Programmable Industriel (API) et 4G sans fil

Pour le transfert de communication, la centrale électrique Huaneng Dongfang utilise un API au lieu de RS485, réduisant ainsi l’investissement requis pour le déploiement et la construction des câbles de communications. En outre, le réseau privé sans fil 4G a remplacé les fibres optiques.

En appliquant cette technologie, le déploiement et la mise en service peuvent être complétés en deux semaines sans qu’il soit nécessaire de creuser des tranchées ou d’enterrer des câbles optiques. Une seule centrale PV peut couvrir un maximum de 10 km2 sur le terrain, ce qui permet un déploiement rapide et un O&M mobile. Bien que la centrale électrique soit située dans un lieu éloigné où le signal du réseau public est faible, le signal du réseau privé sans fil est robuste et assure la fiabilité des communications sur site. Le personnel O&M peut utiliser des terminaux sans fil pour faire des appels vidéo à la salle de commande centrale.

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6.  Une analyse au taux discret pour localiser les défaillances

L’analyse au taux discret est un outil puissant qui améliore l’efficacité O&M. Dans ce projet, une analyse au taux discret est utilisée pour détecter avec précision les branches PV défectueuses, ce qui facilite l’inspection du site par le personnel O&M. Cette analyse permet au personnel de réparer les branches PV à faible rendement, garantissant ainsi que chaque branche PV de la centrale électrique reste exempte de tout défaut pendant une durée prolongée.

Jusqu’ici, les projets qui ont adopté cette technologie ont dépassé les 20 GW. L’application du taux discret dans la résolution des défaillances sur site a permis d’assurer la stabilité du fonctionnement de la centrale PV.

7.  Un diagnostic de courbe I-V intelligent pour déterminer les causes des défauts par télécommande

Le diagnostic de courbe I-V intelligent s’est avéré être extrêmement efficace lorsqu’il a été mis en œuvre dans la centrale électrique Huaneng Dongfang. Le balayage des défaillances de branche PV d’une centrale PV de 12,9 MW comportant 1920 branches PV peut être complété en 4 minutes et identifie les points chauds, les fissures et les courts-circuits de diode pour permettre un diagnostic d’anomalie précis sur site. La détection peut être effectuée en ligne, et un rapport de détection est généré automatiquement lorsqu’une anomalie est détectée. L’O&M, qui nécessitait auparavant des mois à réaliser, peut désormais être complété en quelques minutes.

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En 2019, le diagnostic de courbe I-V intelligent a été mis à niveau à la version 3.0, et toutes les branches PV d’une centrale PV de 100 MW peuvent désormais être détectées en seulement 15 minutes. En outre, les technologies IA et d’apprentissage automatique ont été intégrées pour incorporer l’expérience du diagnostic de courbe I-V intelligent et optimiser les modèles de défauts. À ce jour, le diagnostic de courbe I-V intelligent de Huawei a été appliqué à des installations de plus de 5 GW, et a été reconnu pour son efficacité. Huawei est également le seul fournisseur certifié par TÜV à fournir un diagnostic d’un haut niveau de précision.

À la conclusion du projet, Huaneng a poursuivi ses travaux avec Huawei sur des projets PV intelligents d’une échelle totale de plus de 1 GW et a déployé plus de 80 % des projets dans le système de gestion FusionSolar. Le 8 août 2019, le Huaneng Group et Huawei ont signé un accord de collaboration stratégique pour la mise en place d’un partenariat à long terme visant à promouvoir l’intégration continue de technologies IA dans les centrales PV, et faciliter les progrès technologiques pour la construction de centrales PV de référence dans l’ère de la parité réseau.

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