Etat de l’art du système PV raccordé au réseau

Etat de l’art du système PV raccordé au réseau

Selon une étude réalisée par le conseil européen des énergies renouvelables et rapportée par les travaux de [11], l’énergie solaire ?? sera sans doute une composante importante du mix énergétique renouvelable du futur.  Cette figure montre que les productions à partir de systèmes photovoltaïques et éoliens ont le potentiel et la dynamique la plus forte. Elles peuvent évoluer respectivement de 172 % et 58, 5 % entre 2020 et 2050.

En ce qui concerne le continent africain, faute de données pour l’ensemble des pays, nous citons quelques pays d’Afrique francophone qui ont récemment réalisé des projets ??. On peut citer entre autres :

– le Maroc avec le lancement de la construction de la centrale ?? dénommée Noor IV à 20 km de Ouarzazate. Cette dernière se développera sur une surface de 137 hectares et aura une capacité de production de 72 MWc pour un coût estimé à 70 millions d’euros [13]. Financée principalement par la banque allemande ??? Bankengruppe à hauteur de 61 millions d’euros, cette centrale entrera en service au premier trimestre de 2018 selon ses promoteurs. Le Maroc avait également inauguré en février 2016, le projet Noor I et lancé la construction des volets II et III de ce complexe solaire dont les travaux sont avancés à respectivement 76 % et 74 % selon l’agence officielle ??? (Maghreb Arabe Presse). Une fois finalisé, le complexe Noor aura une capacité de production de 582 MWc [13]. Ce qui ferait du Maroc le premier producteur d’énergies renouvelables en Afrique francophone.
– La Tunisie avec la signature d’un accord de projet d’étude de faisabilité des centrales solaires ?? de 50 MWc (avec une possibilité d’extension jusqu’à 300 MWc). L’accord de ce projet a été signé en 2016 par l’agence coréenne de coopération internationale (?????), la société tunisienne de l’électricité et du gaz (????) et le ministère du développement, de l’investissement et de la coopération internationale [14].
– Le Sénégal, quant à lui, poursuit ses efforts avec la construction en 2016 de la centrale solaire de Bokhol (à 400 km au nord de Dakar) d’une capacité de 20 MWc. Cette centrale est constituée de 77 000 panneaux ?? installés sur 50 hectares et alimente 9 000 foyers. Son coût est estimé à environ 17 milliards de FCFA (soit 25,9 millions d’euros) [15]. Ce qui équivaut à près de 22 % du ??? de ce Pays.
– Enfin, nous pouvons citer le Tchad avec la signature du contrat d’un grand projet de deux centrales ??, de 60 MWc chacune. Cet accord a été signé par les sociétés SUNNVEST, CITELUM et l’Etat tchadien (Cf. Figure I. 3). Ces centrales de 120 MWc seront implantées au nord de la ville de N’djamena, la capitale du Tchad. Elles permettront de doubler la puissance actuellement disponible dans cette ville [16].

Architectures du système PV connecté au réseau électrique 

Les systèmes ?? connectés au réseau ont été très étudiés dans la littérature. En particulier dans les travaux de [1], [11], [18], [19] et [20]. L’onduleur est un élément central dans une architecture de système ?? connecté au réseau de distribution électrique. En effet, il convertit le courant électrique continu produit par le générateur photovoltaïque en courant électrique alternatif qui est injecté au réseau. De nos jours, il existe principalement trois types d’associations de modules ?? et onduleurs comme indiqué à la Figure I. 5 :
● Le système centralisé où un seul onduleur est dimensionné en fonction de la puissance totale. Cette option est plutôt adaptée aux petites installations.
● Le système modulaire appelé également onduleurs string où plusieurs onduleurs sont reliés à une série des modules ??. Cette solution est demandée lorsque plusieurs champs de modules ?? sont orientés différemment. Elle est destinée aux installations de forte puissance (de l’ordre de ??).
● Enfin le système avec onduleurs intégrés aux modules ?? . Cette technique est également destinée aux installations de forte puissance (de l’ordre de ??).

Dans une architecture ?? connectée au réseau, un isolement galvanique de l’onduleur est parfois nécessaire. Cet isolement galvanique dépend des normes en vigueur dans chaque pays. Dans certains pays comme les ???, l’isolement galvanique de l’onduleur connecté au réseau est toujours exigé. Il est généralement réalisé par un transformateur intercalé entre l’onduleur et le réseau. Ce dernier est donc dimensionné pour transmettre une puissance à basse fréquence (60 Hz aux ???). Il est donc volumineux et sources de pertes.

L’onduleur avec transformateur a par conséquent un rendement plus faible que l’onduleur sans transformateur [19], [11]. Dans les travaux de [19], l’auteure affirme que sous les mêmes conditions, le rendement d’un système sans transformateur est supérieur de 2 % par rapport à un système avec transformateur. Le rendement étant un critère important dans notre application, la topologie qui semble adaptée à notre système est la topologie de l’onduleur non isolé. Le Tchad n’impose par ailleurs pas l’isolement galvanique. De ce qui précède, il ressort que l’architecture d’un système photovoltaïque connecté au réseau contient un générateur photovoltaïque (???) qui est constitué d’un ensemble des modules ??, d’une interface d’électronique de puissance, d’un filtre passif de raccordement (filtre de sortie) et du réseau de distribution électrique. L’interface d’électronique de puissance peut être composée uniquement d’un onduleur : structure à connexion simple, ou d’un ensemble convertisseur ??/?? et d’un onduleur : on parle alors de structure avec bus continu intermédiaire [1], [19].

Structure à connexion simple avec transformateur

Contrairement à la structure à connexion simple et à convertisseur unique, dans le cas de la structure avec transformateur, le générateur ?? (???) est constitué d’un seul module ?? (ou de plusieurs en parallèle) générant une faible tension ?? à l’onduleur. L’onduleur convertit cette tension ?? en tension alternative de fréquence égale à 50 Hz mais dont l’amplitude est généralement faible car la source est constituée d’un seul module ??. Pour que son amplitude satisfasse aux exigences du réseau, il faut intercaler un transformateur élévateur de tension entre l’onduleur et le réseau [1]. Cette structure semble plutôt adaptée à l’injection de faibles puissances au réseau.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I. Etat de l’art du système PV raccordé au réseau
I. Introduction
II. Architectures du système PV connecté au réseau électrique
II.1. Structure à connexion simple d’un système PV connecté au réseau
II.2. Structure avec un bus ?? intermédiaire d’un système ?? connecté au réseau
III. Etude bibliographique des constituants des systèmes PV connectés au réseau de distribution électrique
III.1. Rappel sur le générateur photovoltaïque (???)
III.2. Les convertisseurs statiques pour les systèmes ?? connectés au réseau
IV. Conclusion
Chapitre II: Modélisation et dimensionnement optimisé du système ?? classique connecté au réseau électrique
I. Introduction
II. Description du système PV connecté au réseau électrique
II.1. La source d’énergie : le générateur PV (???)
II.2. Réseau de distribution électrique Tchadien (???)
II.3. Etude de l’onduleur de tension (approche temporelle)
II.3.1. Tensions entre le neutre fictif et les points communs des bras d’onduleurs
II.3.2. Tensions de mode commun et tensions simples sur un réseau équilibré
II.3.3. Commande de l’onduleur
III. Calcul des éléments passifs du filtre LCL
III.1 Contrainte de la variation du facteur de puissance et calcul du condensateur ?
III.2 Contrainte de la chute de tension et calcul des inductances ?1 et ?2
III.3 Choix de la résistance d’amortissement ??
IV. Dimensionnement physique des éléments de filtrages ?1 et ?2
IV.1. Description de la méthode de dimensionnement physique des inductances (?1 et ?2)
IV.2. Estimations des pertes dans les inductances (étape 6)
IV.2.1. Pertes joule
IV.2.2. Pertes fer
IV.2.3. Déduction des pertes totales
IV.4. Evaluation de la température du circuit (Etape 8)
IV.5. Subdivision des inductances
IV.5.1. Fractionnement d’une inductance par deux
IV.5.2. Fractionnement d’une inductance par trois
V. Conclusion
Chapitre III. Modélisation et dimensionnement du système PV connecté au réseau utilisant un onduleur multi-niveaux
I. Introduction
II. Description du système PV connecté au réseau de distribution électrique utilisant un onduleur entrelacé
III. Modélisation des constituants de la chaine de conversion du système ?? connecté au réseau de distribution électrique
III.1 Commande de l’onduleur entrelacé
III.2 Etude de l’onduleur entrelacé
III.2.1 Mise en équation des tensions : approche temporelle
III.2.2 Approche fréquentielle
III.2.2.1 Calcul des tensions
III.2.2.2 Calcul des courants
III.2.2.3 Ondulations de courants
III.2.3 Etude comparative des pertes dans un onduleur classique et multi-niveaux
III.2.3.1 Modèles de pertes des semi-conducteurs des onduleurs
III.2.3.2 Pertes dans l’onduleur classique
III.2.3.3 Pertes dans l’onduleur entrelacé
IV. Eléments passifs du filtre LCL
IV.1 Dimensionnement physique de l’inductance ?1
IV.2 Choix technologique du condensateur ? du filtre et calcul des pertes dans ? et ??
V. Bilan des pertes et calcul de rendement
VI. Evaluation du coût et comparaison des volumes des filtrages
VI.1. Evaluation du coût du filtre passif
VI.2. Comparaison des volumes des filtrages
VII. Etude technico-économique
VIII. Conclusion
Conclusion

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