Systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque : explorer les solutions hors réseau

 

Les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque, communément appelés systèmes de stockage photovoltaïque, englobent des applications impliquant des modules photovoltaïques et des équipements associés tels que des batteries de stockage d'énergie. En fonction du besoin de connexion au réseau pour la vente d'énergie, les systèmes de stockage photovoltaïque peuvent être divisés en systèmes photovoltaïques hors réseau et en systèmes photovoltaïques hybrides (connectés au réseau/hors réseau). Ici, nous nous concentrons sur certaines considérations de conception pour les systèmes photovoltaïques hors réseau.

**Composants des systèmes photovoltaïques hors réseau :**

Les systèmes photovoltaïques hors réseau comprennent généralement des modules photovoltaïques, des onduleurs hors réseau (y compris des chargeurs/onduleurs photovoltaïques), des batteries de stockage d'énergie (plomb-acide/gel/plomb-carbone/lithium-ion/lithium fer phosphate, etc.), des systèmes photovoltaïques hors réseau. structures de montage, câbles et boîtes de distribution. Chaque composant joue un rôle crucial dans la fonctionnalité du système photovoltaïque hors réseau.

La principale différence entre les systèmes hors réseau et les systèmes connectés au réseau réside dans leurs objectifs opérationnels. Alors que les systèmes connectés au réseau donnent la priorité aux retours sur investissement, les systèmes hors réseau donnent la priorité à la satisfaction des besoins de base en alimentation électrique. Par conséquent, leur sélection de composants se concentre sur différents aspects.

**Considérations relatives aux composants :**

**Modules photovoltaïques :**

Initialement, les modules photovoltaïques étaient principalement utilisés dans les systèmes hors réseau et les systèmes photovoltaïques à petite échelle. Cependant, avec l'adoption généralisée des applications photovoltaïques connectées au réseau et les progrès annuels de la technologie des modules, l'efficacité des modules photovoltaïques s'est considérablement améliorée. Certaines centrales électriques à grande échelle connectées au réseau, en particulier, nécessitent des modules plus efficaces pour maximiser le retour sur investissement. D'un autre côté, les systèmes hors réseau ont généralement des espaces disponibles plus grands et des exigences d'efficacité moins strictes, ce qui fait des modules conventionnels la principale considération lors de la conception du système.

**Onduleurs hors réseau :**

1. **Considération des charges CA :**Les charges se répartissent généralement en trois catégories : les charges résistives (par exemple, l'éclairage, les radiateurs), les charges inductives (par exemple, les climatiseurs, les moteurs) et les charges capacitives (par exemple, les alimentations d'ordinateur). Notamment, le courant de démarrage requis par les charges inductives est généralement trois à cinq fois supérieur au courant nominal. Les onduleurs hors réseau avec une capacité de surcharge à court terme de 150 à 200 % peuvent ne pas suffire pour les charges inductives, ce qui nécessite des considérations particulières concernant la capacité de l'onduleur (les onduleurs hors réseau connectés à des charges inductives doivent avoir une capacité de conception du système au moins deux fois supérieure à la charge inductive). . Par exemple, dans les projets où des onduleurs hors réseau pilotent des climatiseurs 2P (2*750 W), des onduleurs d'une puissance nominale de 3 KVA ou plus sont recommandés pour un fonctionnement normal.

2. **Considération du côté DC :**Les onduleurs hors réseau intègrent généralement des chargeurs photovoltaïques, disponibles en deux types : MPPT et PWM. Avec les progrès technologiques, les chargeurs PWM sont progressivement abandonnés au profit des chargeurs MPPT.

3. **Autres considérations :**En plus des deux méthodes de sélection ci-dessus, de nombreuses formules de calcul sont disponibles sur le marché. Cependant, l'approche générale est la suivante : 1) Déterminez la puissance nominale de l'onduleur hors réseau en fonction de la taille et du type de charges ; 2) Déterminer la valeur kWh du bloc-batterie de stockage d'énergie en fonction de la durée de décharge requise par les charges ; 3) Déterminez la puissance du chargeur en fonction des conditions d'ensoleillement locales et des exigences de temps de charge (par exemple, nécessiter une charge complète en une journée moyenne).

**Batteries de stockage d'énergie :**

1. **Batteries au plomb/au gel :**Les systèmes de stockage d’énergie optent généralement pour des batteries au plomb scellées sans entretien afin de réduire la maintenance post-installation. Avec 150 ans de développement, les batteries au plomb présentent des avantages significatifs en termes de stabilité, de sécurité et de rentabilité. Il s’agit non seulement du type de batterie le plus largement utilisé dans les applications de stockage d’énergie, mais également du choix privilégié pour les systèmes photovoltaïques hors réseau.

2. **Batteries plomb-carbone :**Dérivée des batteries au plomb traditionnelles, la technologie plomb-carbone consiste à ajouter du charbon actif à l’électrode négative des batteries au plomb, prolongeant ainsi considérablement leur durée de vie. Cependant, en tant que technologie plus récente que les batteries au plomb, les batteries au plomb-carbone ont un coût légèrement plus élevé.

3. **Batteries au lithium-ion/lithium fer phosphate :**Par rapport aux types de batteries susmentionnés, les batteries lithium-ion offrent une densité de puissance plus élevée, davantage de cycles de charge-décharge et une meilleure profondeur de décharge. Cependant, en raison de la nécessité d'une technologie de gestion de batterie (BMS) supplémentaire, le coût du système des batteries lithium-ion/lithium fer phosphate est généralement 2 à 3 fois supérieur à celui des batteries au plomb. De plus, leur stabilité thermique est légèrement inférieure à celle des batteries plomb-acide/plomb-carbone. Par conséquent, leur application dans les systèmes photovoltaïques hors réseau est relativement faible. Néanmoins, avec les avancées technologiques, la part de marché des batteries lithium-ion/lithium fer phosphate augmente progressivement, indiquant une nouvelle tendance dans leur application.

**Conclusion:**

En résumé, nous avons fourni une brève introduction aux applications de base des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque, en particulier les systèmes photovoltaïques hors réseau, et proposé quelques recommandations pour la sélection des équipements de base. Ces informations servent de référence aux professionnels de la filière photovoltaïque.

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