Résumé: Cette étude vise à optimiser la configuration de la capacité des cellules et le contrôle coordonné des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, en analysant la conception structurelle des centrales photovoltaïques, la configuration de la capacité des cellules de stockage d'énergie et les stratégies de charge et de décharge, ainsi que la conception du réseau électrique et des Cellules de charge, un modèle de fiabilité des centrales de stockage photovoltaïque a été construit. En analysant et en comparant les paramètres de performance de différents types de batteries de stockage d'énergie, une configuration scientifiquement rationnelle pour l'optimisation de la capacité est proposée. En outre, l'étude a exploré des stratégies de contrôle coordonnées pour plusieurs groupes de systèmes de stockage d'énergie hybrides, en concevant des fonctions de déclenchement d'événements et des mécanismes de régulation correspondants pour permettre une meilleure gestion de l'énergie et améliorer la stabilité du fonctionnement du système. Les résultats de l'étude montrent que la performance démontrée par les batteries à densité de puissance plomb - acide dans les conditions techniques actuelles est idéale pour une configuration optimisée de la capacité des centrales de stockage photovoltaïque. Dans le même temps, la stratégie de contrôle optimisée améliore considérablement la performance globale des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, fournissant une base de référence importante pour la conception et l'exploitation de systèmes similaires à l'avenir.

Mots clés: centrale photovoltaïque; Optimisation de la capacité de la batterie; Contrôle coordonné

Introduction

Les centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, en tant que moyen efficace de lutter contre l'intermittence et l'instabilité des énergies renouvelables, sont importantes pour améliorer l'utilisation de l'énergie, optimiser le fonctionnement du réseau et conduire la transition vers l'énergie verte. Avec le développement de la technologie photovoltaïque et la réduction des coûts, la part de l'électricité photovoltaïque dans le mix énergétique mondial ne cesse d'augmenter. Cependant, la volatilité et l’imprévisibilité de l’électricité photovoltaïque posent des défis pour le fonctionnement stable du réseau. Par conséquent, comment configurer efficacement la capacité des cellules de stockage d'énergie et coordonner le contrôle des systèmes de stockage d'énergie avec la production d'énergie photovoltaïque est devenu un sujet brûlant de la recherche actuelle. Les chercheurs nationaux et étrangers ont mené de nombreux travaux de recherche sur les centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, couvrant des aspects tels que l'optimisation de la configuration de la capacité de la batterie, les stratégies de gestion de l'énergie, l'analyse économique et l'évaluation de la stabilité. La recherche existante a amélioré dans une certaine mesure l'efficacité et l'économie d'utilisation des systèmes de stockage d'énergie, mais certaines lacunes subsistent. Tout d'abord, la plupart des études ont porté sur l'analyse de la performance des systèmes dans des conditions spécifiques et n'ont pas exploré en profondeur l'adaptabilité dans différents environnements et modes de fonctionnement. Deuxièmement, les études sur le contrôle coordonné du stockage d'énergie avec les systèmes photovoltaïques ne sont pas suffisantes, en particulier en ce qui concerne les mécanismes de synergie entre plusieurs groupes de systèmes de stockage d'énergie hybrides. Les modèles d'optimisation et les stratégies de contrôle existants négligent souvent les contraintes techniques et les facteurs de coût dans les applications pratiques, ce qui rend difficile l'application pratique des résultats théoriques. En réponse aux lacunes de la recherche existante, cet article propose une nouvelle idée de recherche sur la configuration optimisée de la capacité des cellules et le contrôle coordonné des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie. Tout d'abord, en tenant compte de l'incertitude de la production d'électricité photovoltaïque et des variations dynamiques de la demande de charge, construire un modèle plus général de fiabilité des centrales de stockage photovoltaïque. Sur cette base, des indicateurs clés tels que la perméabilité de puissance et la perméabilité de capacité sont introduits pour analyser leur impact sur la stabilité de la centrale de stockage optique. En outre, des solutions de configuration optimisées en capacité sont proposées par une comparaison minutieuse des paramètres de performance des différents types de batteries de stockage d'énergie. Dans le même temps, la conception d'une stratégie de contrôle coordonnée pour plusieurs groupes de systèmes de stockage d'énergie hybrides, la gestion de l'énergie et l'amélioration de la stabilité du système grâce à des fonctions de déclenchement d'événements et des mécanismes de régulation.

1 conception structurelle de la centrale photovoltaïque de type stockage d'énergie

Dans la conception d'une cellule photovoltaïque, elle est principalement constituée de modules de cellules photovoltaïques en série et en parallèle. Pour optimiser la stratégie de contrôle photovoltaïque, les caractéristiques des cellules photovoltaïques sont analysées en profondeur. Il s'agit de prendre en compte les performances des cellules photovoltaïques dans différentes conditions environnementales et, grâce à une compréhension approfondie de ces caractéristiques, il est possible de prévoir et d'adapter davantage la sortie des cellules photovoltaïques aux besoins des cellules de stockage d'énergie et aux situations de charge du réseau. La clé de la conception des cellules de stockage d'énergie réside dans leur configuration de capacité et leur stratégie de charge et de décharge. Compte tenu de l'intermittence et de l'incertitude de la production d'énergie photovoltaïque, les unités de stockage d'énergie doivent avoir une capacité suffisante pour stocker l'énergie excédentaire et libérer de l'énergie pour répondre aux besoins de charge lorsque la production photovoltaïque est insuffisante.

Pour la conception des réseaux électriques et des unités de charge, il est nécessaire de tenir compte des interactions avec les réseaux électriques externes et des variations dynamiques des charges internes. Cela signifie que le système doit être en mesure d'adapter sa sortie de manière flexible à la réalité de la demande et de la charge du réseau, tout en garantissant la stabilité du réseau et la qualité de l'alimentation de la charge.

2 configuration optimisée de la capacité de la centrale de stockage photovoltaïque

2.1 Établissement du modèle de fiabilité de la centrale de stockage photovoltaïque

L'impact de la perméabilité photovoltaïque sur la stabilité du système électrique, découvert par des recherches approfondies et l'analyse des données, ne peut être ignoré, et lorsque la capacité photovoltaïque installée dépasse un certain seuil, les réseaux de distribution régionaux peuvent être confrontés au défi de ne pas absorber l'électricité qu'ils produisent, ce qui entraîne une Intensification du phénomène de l'inversion de puissance photovoltaïque vers le réseau. Ce phénomène est d'autant plus remarquable que les centrales photovoltaïques à haute perméabilité sont intégrées au réseau électrique. Une fois la charge nette hors de portée du système, les unités de réseau locales peuvent être forcées de cesser de fonctionner, ce qui constitue une menace pour la stabilité du système électrique.

Pour relever ce défi, cette étude propose d’utiliser la perméabilité photovoltaïque comme indicateur clé pour évaluer la configuration du stockage d’énergie dans les centrales photovoltaïques. En tenant compte de la capacité installée photovoltaïque, de la capacité d'absorption du réseau de distribution régional et des exigences de stabilité du système électrique, il est possible de planifier rationnellement la configuration du stockage d'énergie des centrales photovoltaïques pour assurer un fonctionnement stable du système électrique en cas de forte perméabilité. Dans le même temps, cela fournit également une base scientifique pour la construction et l'exploitation de centrales photovoltaïques, contribuant à une situation gagnant - gagnant pour les avantages économiques et la stabilité du système électrique.

Dans le cadre de la construction d'un modèle d'intégration du photovoltaïque et du stockage d'énergie, cette étude considère les systèmes photovoltaïques et les dispositifs de stockage d'énergie comme une unité intégrée. Le modèle a été construit avec une attention particulière à deux indicateurs clés: la perméabilité de puissance (PP) et la perméabilité de capacité (CP).

La perméabilité de puissance est définie comme le rapport entre la puissance électrique produite par un système de génération photovoltaïque distribuée à un moment donné et la charge totale à cet instant. Si ce rapport est supérieur à 100%, cela indique que la production photovoltaïque à ce moment - là dépasse la demande de charge immédiate et que l'énergie électrique excédentaire sera renvoyée au réseau.

La perméabilité de la capacité est l'évaluation du rapport entre la production cumulée d'électricité photovoltaïque sur toute l'année et la charge sur toute l'année dans le réseau de distribution d'une région. Cet indicateur reflète le degré potentiel de saturation de l'installation du système photovoltaïque, c'est - à - dire la proportion de la capacité photovoltaïque par rapport à la charge électrique régionale.

Dans le cadre de l'analyse de la perméabilité photovoltaïque et des études de configuration du stockage d'énergie, ce travail repose sur une série d'hypothèses. Tout d'abord, on suppose qu'il n'y a pas de pertes d'énergie électrique photovoltaïque lors de la transmission. Cette hypothèse vise à simplifier le processus de calcul pour que le rendement de transfert d'énergie atteigne 100%. Deuxièmement, l'étude a ignoré les différences entre les différents fabricants de convertisseurs photovoltaïques et l'impact des changements environnementaux sur la production des systèmes photovoltaïques.

Sur une échelle de temps, il n'y a pas de problème transitoire de production photovoltaïque, mais plutôt une évaluation de la production photovoltaïque en heures comme unité de mesure. De plus, le modèle de réseau de distribution est réduit à un seul noeud de charge, sans tenir compte des interactions entre les lignes d'alimentation. Cette simplification permet de réduire efficacement la complexité du modèle, ce qui rend l'analyse et le calcul encore plus importants, tout en garantissant une expression linguistique normalisée des résultats de recherche.

2.2 optimisation de la capacité du système de stockage photovoltaïque

Une étude approfondie de la puissance d'exploitation d'un système de centrale de stockage d'énergie optique a révélé que le système était capable de répondre à la demande d'une charge horaire moyenne de 198,54 kWh, ce qui nécessite la configuration d'une capacité photovoltaïque installée de 837 kW et d'une capacité de stockage installée de 2998 kWh. Dans cette configuration, le système photovoltaïque produit en moyenne 198,78 kWh par heure, ce qui est suffisant pour couvrir les besoins de charge du réseau de distribution.

En pratique, comme les variations trimestrielles entraînent une différence entre la production photovoltaïque et la charge, il est nécessaire de réaliser une analyse de perméabilité photovoltaïque pour optimiser la configuration de la centrale de stockage optique. Selon la courbe de perméabilité tout au long de l'année, par temps ensoleillé, le photovoltaïque envoie également de l'énergie au réseau tout en satisfaisant la consommation d'électricité pour la charge du réseau de distribution. En outre, les perméabilités photovoltaïques des quatre saisons sont essentiellement légèrement supérieures à celles calculées sous une courbe typique, ce qui indique que les centrales photovoltaïques en fonctionnement réel fonctionnent mieux que prévu, mais met également en évidence la dépendance aux systèmes de stockage d'énergie et la nécessité d'adapter les stratégies de gestion de l'énergie au cours des différentes saisons.

L'analyse et la comparaison des paramètres de performance de ces différents types de batteries de stockage d'énergie permettent de mieux comprendre leur performance dans différents scénarios d'application et d'effectuer des configurations scientifiquement rationnelles d'optimisation de la capacité en conséquence. En tenant compte de divers facteurs tels que la densité énergétique, la durée de vie du cycle, le coût et l'impact environnemental des batteries, l'étude a révélé que les batteries à densité de puissance plomb - acide présentaient des performances dans les conditions technologiques actuelles. Cette cellule présente non seulement des avantages en termes de puissance de sortie, mais se distingue également par son économie et sa maturité, ce qui la rend idéale pour une configuration optimisée de la capacité des centrales de stockage photovoltaïque.

3 contrôle coordonné des systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie

Dans l'étude de l'optimisation de la configuration de la capacité des cellules et du contrôle coordonné des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, la stratégie de contrôle coordonné de plusieurs ensembles de systèmes de stockage d'énergie hybrides est l'un des éléments centraux. En raison de la capacité d'une seule unité de stockage d'énergie et des limitations des convertisseurs d'électronique de puissance, un seul groupe de stockage d'énergie hybride ne peut souvent pas répondre aux besoins de régulation d'énergie plus importants. Ainsi, une meilleure gestion de l'énergie est obtenue par une participation commune et un contrôle coordonné de plusieurs groupes de stockage d'énergie hybride.

Pour atteindre cet objectif, cet article a d'abord conçu une fonction de déclenchement d'événement de coordination de stockage d'énergie multi - hybride. L'objectif principal de cette fonction est de répartir rationnellement la puissance de charge et de décharge des différentes cellules hybrides de stockage d'énergie pour assurer l'état des performances globales du système. Le principe de contrôle de l'affaissement a été adopté lors de la conception, grâce auquel il est possible de calculer la valeur de référence de la tension de sortie de plusieurs groupes de systèmes de stockage d'énergie hybrides, ainsi que le courant de sortie. Cet article introduit le concept d'observateur de tension moyenne à travers lequel il est possible de surveiller en temps réel l'évolution de la tension des différentes cellules de stockage d'énergie et d'ajuster la valeur de référence de la tension de sortie en fonction de ces informations. De plus, un mécanisme de régulation proportionnelle du courant est utilisé dans cet article. Un tel mécanisme permet d'ajuster la valeur de référence de la tension de sortie en fonction de la variation du courant réel, de sorte que la tension de sortie se rapproche de la valeur nominale.

Dans ce mode de fonctionnement complexe, les systèmes de stockage d'énergie hybrides Multi - groupes sont soumis à des changements dynamiques constants, ce qui nécessite une régulation périodique par le Contrôleur supérieur pour assurer la coordination et la stabilité de l'ensemble du système. Afin de réduire la charge de communication du Contrôleur de couche supérieure et d'améliorer l'efficacité opérationnelle du système, une fonction d'événement de déclenchement de régulation de stockage d'énergie hybride correspondante a été établie. Cette fonction est conçue pour réduire les opérations de régulation inutiles, en jugeant intelligemment l'état du système et en déclenchant des instructions de régulation uniquement si nécessaire. Cela optimise non seulement l'utilisation des ressources de communication, mais augmente également la vitesse de réponse globale et la fiabilité du système.

Cette stratégie présente des avantages significatifs sur plusieurs fronts par rapport aux méthodes de contrôle traditionnelles. Tout d'abord, il réduit efficacement les fluctuations de puissance du système à la fois en dynamique et en régime permanent, améliorant ainsi la qualité de l'énergie électrique. D'autre part, grâce à cette stratégie permettant d'optimiser l'état de fonctionnement de l'unité de stockage d'énergie, le nombre de déclenchements de plusieurs ensembles de commandes coordonnées hybrides de stockage d'énergie est réduit, ce qui allonge la durée de vie de l'installation et réduit les coûts de maintenance.

En outre, en réduisant les cycles de charge et de décharge fréquents inutiles, cette stratégie améliore également l'efficacité globale et la fiabilité du système. En fin de compte, ces améliorations ont permis un fonctionnement plus stable de l'ensemble du système, capable de mieux répondre à une grande variété de situations de travail complexes et de demandes de charge, offrant ainsi aux utilisateurs un service électrique accru.

4 plate - forme de gestion intelligente de l'énergie d'ancory

4.1 plateforme de gestion intelligente de l'énergie d'ancory

La plate - forme de gestion intelligente de l'énergie acrelems est une plate - forme de gestion de l'efficacité énergétique pour les micro - réseaux d'entreprise, la surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement de l'alimentation distribuée des micro - réseaux d'entreprise, de l'alimentation électrique municipale, du système de stockage d'énergie, des installations de charge et de divers types de charges AC - CC, la prévision intelligente, le provisionnement dynamique, l'optimisation de la stratégie, le diagnostic des alertes, la programmation de l'interaction ordonnée de la charge source, l'analyse panoramique de l'énergie, la numérisation de la gestion de l'efficacité énergétique des micro - réseaux d'entreprise, l'intelligence de l'analyse de sécurité, l'ajustement de la dynamique du contrôle, la visualisation de l'analyse panoramique, La plate - forme de gestion intelligente de l'énergie acrelems peut accepter les instructions de planification et la réponse à la demande des centrales virtuelles et est un sous - système de niveau entreprise de la plate - forme de centrale virtuelle.

Figure 1 interface principale de la plateforme de gestion intelligente de l'énergie acrelems

4.2 structure de la plateforme

Le système couvre tous les maillons du micro - réseau d'entreprise "source - réseau - charge - stockage - charge", via une passerelle intelligente pour acquérir des dispositifs de mesure et de contrôle, photovoltaïque, stockage d'énergie, piles de charge, données de charge conventionnelles, en fonction du changement de charge et de la planification du réseau électrique pour un contrôle optimal, promouvoir la consommation d'énergie nouvelle tout en réduisant la demande au réseau électrique, ce qui rend son fonctionnement sûr.

Figure 2 Structure de la plateforme de gestion intelligente de l'énergie acrelems

4.3 fonctionnalités de la plateforme

4.3.1. Présentation numérique de l'énergie

Obtenez un aperçu rapide du fonctionnement de l'énergie grâce au grand écran qui affiche en temps réel les données du secteur, du photovoltaïque, de l'énergie éolienne, du stockage d'énergie, des pieux de charge et d'autres données de charge.

4.3.2 optimisation du contrôle

Affichage intuitif de la production et du flux d'énergie, y compris les processus de charge et de consommation du secteur, du photovoltaïque, du stockage d'énergie, augmentation de la consommation d'énergie nouvelle grâce à un contrôle optimal du stockage d'énergie et de la charge contrôlable, découpage des pics et remplissage des vallées, lissage de la puissance du système et affichage du contraste des courbes d'énergie avant et après optimisation, etc.

4.3.3. Prévisions intelligentes

En combinaison avec les données météorologiques, les données historiques fournissent des prévisions de la puissance photovoltaïque, éolienne et de la puissance de charge, ainsi qu'une analyse comparative avec la puissance réelle, permettant une planification optimisée grâce à un système de stockage d'énergie et à un contrôle de la charge, réduisant ainsi la demande et les coûts d'Utilisation de l'électricité.

4.3.4 analyse de la consommation d'énergie

Recueillir la consommation de divers médias énergétiques tels que l'électricité, l'eau, le gaz naturel, le froid / la chaleur, etc., pour effectuer des comparaisons d'un mois à l'autre, montrer le flux d'énergie, la consommation d'énergie par rapport à la norme, et convertir les émissions de charbon ou de carbone de référence, etc.

4.3.5 charge ordonnée

Le système prend en charge l'accès à la pile de charge AC DC, et en fonction de la charge de l'entreprise et de la capacité du transformateur, et du taux de charge du transformateur pour le contrôle de la liaison, guider les utilisateurs vers une charge ordonnée et garantir la sécurité du fonctionnement du micro - réseau d'entreprise.

4.3.6 inspection opérationnelle et de maintenance

Le système prend en charge la gestion des tâches, les enregistrements d'inspection / de défaut / d'annulation / de préemption et la gestion des ordres de travail de notification, ainsi que le suivi de la trajectoire du personnel d'exploitation et d'entretien via le positionnement Beidou pour permettre la gestion en boucle fermée des processus d'exploitation et d'entretien.

4.4 choix de l'équipement

En plus de la plate - forme de gestion intelligente de l'énergie, il existe également des capteurs de terrain, des passerelles intelligentes et d'autres équipements qui constituent un système complet de numérisation de l'énergie « Cloud - Side - end», notamment des produits de protection et de surveillance intégrés pour la distribution d'électricité haute et basse tension, des dispositifs de surveillance en ligne de la qualité de l'énergie, la gouvernance de la qualité de l'énergie, le contrôle de l'éclairage, les pieux de charge, les solutions électriques de lutte contre l'incendie, etc., qui peuvent fournir une capacité de service unique pour le système de gestion de l'énergie de

La solution de système d'ancore contient également la plate - forme de nuage d'approvisionnement en énergie, la plate - forme de gestion de facturation intégrée de l'énergie, la plate - forme de nuage de réglementation de l'énergie d'utilisation environnementale, la plate - forme de nuage de gestion d'exploitation de pile de charge, la plate - forme de nuage de lutte contre l'incendie intelligente, le système de surveillance de puissance, le système de gestion d'énergie de micro - réseau, le système de contrôle d'éclairage intelligent, le système de gouvernance de qualité d'énergie électrique, le système de protection contre l'incendie électrique, le système de surveillance d'isolation de puissance isolée et d'autres solutions de

5 Conclusion

Après des recherches et des analyses approfondies, cette étude a donné des résultats remarquables dans la configuration optimisée de la capacité des cellules et le contrôle coordonné des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie. La stabilité des centrales de stockage photovoltaïque a été évaluée efficacement en construisant des modèles de fiabilité des centrales de stockage photovoltaïque qui tiennent compte de l'incertitude de la production photovoltaïque et des variations dynamiques de la demande de charge, et en introduisant des indicateurs clés tels que la perméabilité de la puissance et la perméabilité de la capacité. Dans le même temps, une comparaison minutieuse des paramètres de performance de différents types de batteries de stockage d'énergie a proposé une configuration scientifiquement rationnelle pour l'optimisation de la capacité. En outre, une stratégie de contrôle coordonnée de plusieurs ensembles de systèmes de stockage d'énergie hybrides a été conçue pour améliorer la gestion de l'énergie et la stabilité du système grâce à des fonctions de déclenchement d'événements et à des mécanismes de régulation. Ces résultats de recherche fournissent non seulement des conseils pratiques pour la conception et l'exploitation de centrales photovoltaïques à stockage d'énergie, mais aussi une base solide pour l'utilisation généralisée et le développement durable des énergies renouvelables dans les systèmes énergétiques. Combiné avec la situation réelle, l'avenir doit également prendre en compte plus de contraintes techniques et de facteurs de coût, comment équilibrer l'économie et la technicité pour atteindre la configuration doit encore être étudié en profondeur.

Références:

[1] he qi, Xiang jiqiang, Guo Zhengxing, Zhou Feng, Wei jijun. Etude de configuration optimisée et de contrôle coordonné de la capacité des cellules des centrales photovoltaïques à stockage d'énergie

[2] Wang Yushin. Analyse de la conception électrique des systèmes et centrales photovoltaïques

[3] ancore Enterprise Microgrid Design & Application Manual, version 2022.05