La première marque d'onduleurs de chaîne avec un déploiement de plus de 100 GW dans le monde - 10 ans de voyage de Huawei Smart PV

Introduction : Au sein de l'industrie photovoltaïque, il est communément admis que SMA a inventé les onduleurs de chaîne tandis que Huawei les a fait prospérer.

Inverseurs de chaîne : une grande déduction inversée

En regardant l'interminable désert de Gobi, le président de Huawei Smart PV a été ébloui par la "mer bleue" qui s'étendait devant lui.

En 2013, après plus de trois ans de recherche et d'élaboration techniques, Huawei Network Energy (désormais rebaptisé Huawei Digital Power) a commencé à lancer les onduleurs Huawei. Assez rapidement, les onduleurs centraux de Huawei ont installé des centaines de MW sur le marché chinois. Grâce à ce processus, le chef d'entreprise a réalisé qu'il devait se rendre sur les sites des projets afin d'acquérir des problèmes plus spécifiques et réels des clients.

Quelques jours plus tard, il est arrivé à la centrale hydroélectrique PV de Qinghai Huanghe, à 3 000 kilomètres du siège de Huawei à Shenzhen. Qinghai est une ville peu peuplée, connue pour ses vastes étendues de sol de lœss. Se rendre dans une centrale photovoltaïque implique généralement un trajet de plusieurs dizaines ou centaines de kilomètres. Dans un avenir prévisible, la main-d'œuvre disponible ne sera pas en mesure de répondre aux exigences d'installations photovoltaïques de plus en plus grandes. D'ici là, nous aurons dépassé la limite à laquelle la main-d'œuvre peut être utile.

En 2013, après plus de trois ans de recherche et d'élaboration techniques, Huawei Network Energy (désormais rebaptisé Huawei Digital Power) a commencé à lancer les onduleurs Huawei. Assez rapidement, les onduleurs centraux de Huawei ont installé des centaines de MW sur le marché chinois. Grâce à ce processus, le chef d'entreprise a réalisé qu'il devait se rendre sur les sites des projets afin d'acquérir des problèmes plus spécifiques et réels des clients.

Quelques jours plus tard, il est arrivé à la centrale hydroélectrique PV de Qinghai Huanghe, à 3 000 kilomètres du siège de Huawei à Shenzhen. Qinghai est une ville peu peuplée, connue pour ses vastes étendues de sol de lœss. Se rendre dans une centrale photovoltaïque implique généralement un trajet de plusieurs dizaines ou centaines de kilomètres. Dans un avenir prévisible, la main-d'œuvre disponible ne sera pas en mesure de répondre aux exigences d'installations photovoltaïques de plus en plus grandes. D'ici là, nous aurons dépassé la limite à laquelle la main-d'œuvre peut être utile.

En 2013, la recherche industrielle sur la résistance aux intempéries des onduleurs n'en était qu'à ses débuts. Au cours de la visite sur place, le responsable de l'entreprise d'onduleurs Huawei a découvert que la porte anti-poussière devait rester ouverte en été afin de dissiper la chaleur, ce qui nécessitait ensuite le dépoussiérage chaque nuit. Même en hiver, la poussière s'est accumulée à l'intérieur de l'appareil. Ainsi, chaque appareil nécessitait deux personnes pour l'entretien et le dépoussiérage chaque nuit, tout au long de l'année, ce qui était une source de grande frustration pour le personnel d'exploitation et de maintenance. En outre, l'exploitation et la maintenance des onduleurs centraux nécessitaient des connaissances professionnelles. Les onduleurs centraux défectueux ne pouvaient être réparés qu'à l'arrivée d'un personnel d'exploitation et de maintenance professionnel sur le site, un processus long qui avait un impact négatif sur la production d'électricité de la centrale photovoltaïque.

Pour résoudre ces problèmes, Huawei a commencé à s'interroger et à faire des recherches sur le type d'onduleurs dont a besoin l'industrie photovoltaïque. 

La technologie des onduleurs solaires provient de SMA, une entreprise allemande. En 1991, SMA a produit son premier onduleur solaire, qui se présentait sous la forme d'un petit onduleur à branche. En 2002, SMA avait lancé son premier onduleur pour conteneurs. À l'époque, Huawei ne s'était pas encore lancé dans le secteur photovoltaïque.

Du point de vue de la feuille de route technique, SMA a décidé de développer d'abord des onduleurs de branche, avant de passer aux onduleurs centraux, et cette voie de développement a constitué la feuille de route technique pour l'ensemble de l'industrie des onduleurs solaires. Les onduleurs SMA étant originellement fabriqués et produits en Allemagne, les coûts des onduleurs de branche n'ont pas beaucoup baissé.

L'industrie photovoltaïque s'est développée rapidement depuis 2010, et les coûts des onduleurs ont été réduits à environ 0,2 USD/watt. Après avoir visité des entreprises allemandes à ses débuts, Huawei s'est rendu compte que les entreprises allemandes possédaient des techniques d'équipement sophistiquées, ainsi que des lignes de production très réglementées et impressionnantes. De nombreux employés de Huawei pensaient également que les onduleurs centraux seraient la tendance.

Par prudence, Huawei a désigné deux équipes pour travailler sur des solutions techniques différentes. À l'époque, Huawei avait tendance à utiliser des onduleurs de chaîne pour conquérir le marché européen et à utiliser des onduleurs centraux pour explorer le marché chinois des centrales photovoltaïques. Après le voyage à Qinghai, la direction de l'entreprise photovoltaïque de Huawei a décidé d'abandonner complètement l'onduleur central et de rechercher un modèle entièrement nouveau.

Le coût sans cesse croissant de la main-d'œuvre, associé aux dépenses d'exploitation et de maintenance existantes, est devenu un problème majeur qui a limité le coût énergétique nivelé (LCOE) des centrales photovoltaïques. En outre, le nombre de MPPT de l'onduleur central était insuffisant à l'époque, et ne pouvait pas fournir une solution au problème d'inadéquation des chaînes PV. Au fil des ans, le problème d'inadéquation s'est aggravé et le rendement énergétique a diminué plus rapidement. Plus important encore, comme les onduleurs centraux n'avaient pas la capacité de localiser précisément les défauts, il était extrêmement difficile de déterminer quelle chaîne PV était défectueuse dans une installation PV de la taille de dizaines de terrains de football. Cependant, les onduleurs de chaîne n'étaient pas non plus en mesure de résoudre complètement ces problèmes. Le géant industriel danois Danfoss, qui faisait autrefois la promotion des onduleurs à chaîne, a mis fin à ses activités photovoltaïques peu après son entrée sur le marché chinois en raison du coût prohibitif des onduleurs à chaîne et des problèmes non résolus liés aux harmoniques de connexion au réseau des centrales photovoltaïques.

Il semblait que Huawei était dans une impasse. Cependant, en tant qu'entreprise connue pour développer des solutions efficaces et résoudre les problèmes des clients, Huawei a plutôt utilisé la déduction inverse pour répondre aux besoins des clients :

  • Des capacités de détection pour les petits réseaux PV ou les chaînes PV doivent être disponibles.
  • Le temps de dépannage doit être court.
  • Il faut libérer la main-d'œuvre, en particulier le personnel technique professionnel qui fait souvent des allers-retours entre plusieurs centrales photovoltaïques.
  • Le problème de l'inadéquation des chaînes photovoltaïques doit être résolu pour améliorer les rendements énergétiques.
  • Le coût ne peut être trop élevé.

Alors qu'il semblait qu'aucun des produits disponibles à l'époque ne pouvait répondre à ces exigences, les ingénieurs de Huawei, réputés pour leur capacité à résoudre les problèmes, ont développé les produits pour en faire des ensembles.

Ils ont choisi des onduleurs de branche qui remplissaient les conditions précédentes et ont transposé l'expérience de Huawei dans le domaine des télécommunications au secteur photovoltaïque.

Des onduleurs de chaîne à faible puissance sont utilisés, ce qui permet d'augmenter le nombre d'onduleurs. Ainsi, le contrôle du taux de défaillance devient la clé du succès de cette solution. À la fin de l'année 2018, et grâce aux normes de fabrication et d'essai strictes de Huawei, le taux de défaillance global des 3 millions d'ensembles d'onduleurs livrés par Huawei dans le monde s'élevait à seulement 3‰, soit bien moins que tous les autres onduleurs du secteur. Un taux d'échec aussi faible s'explique par l'importance des investissements en R&D de Huawei. Huawei lance chaque année un nouveau produit de qualité, dont chacun doit passer des vérifications et des tests, comme la dissipation de la chaleur et la prévention de la poussière comme exigence de base. En outre, Huawei réalise les seuls tests de foudre et d'explosion déclenchés par une fusée en Chine. Le coût des tests de foudre en extérieur dépasse souvent 150 000 USD et rappelle la grande importance que Huawei accorde à la qualité de ses produits.

Au début, la décision de Huawei d'éliminer les fusibles a suscité la confusion de nombreux observateurs. Du point de vue de l'exploitation et de la maintenance, Huawei ne souhaitait pas inclure de pièces vulnérables dans la solution, et a plutôt choisi de rendre l'ensemble de la centrale photovoltaïque sans maintenance en supprimant les composants sujets aux pannes, tels que les fusibles et les ventilateurs. À ce titre, Huawei adhère à son concept de simplicité. Le principe "Moins, c'est plus" laisse la simplicité aux clients tandis que Huawei s'occupe de tous les problèmes. Avec moins de temps, moins d'équipement et moins d'O&M, les rendements énergétiques et l'expérience des utilisateurs sont améliorés.

Outre le matériel, Huawei exploite également une équipe de logiciels composée de centaines de membres, dont plus de 80 % sont des docteurs. Cette équipe se consacre à la résolution des problèmes d'algorithme de connexion au réseau des centrales photovoltaïques de service public. Bientôt, même les centrales photovoltaïques de niveau GW pourront utiliser des onduleurs de chaîne et n'auront aucun problème de connexion au réseau, ce qui démontre la capacité de l'équipe. Nous pourrions voir Huawei travailler très dur pour intégrer ses technologies TIC supérieures dans la construction de centrales photovoltaïques intelligentes. Avec des onduleurs de chaîne améliorés comme base, le système de gestion intelligent des centrales photovoltaïques a d'abord été appliqué dans les centrales photovoltaïques de montagne de Quyang.

La solution Huawei Smart PV Solution 1.0 a fait ses débuts dans l'industrie en 2014, et a démontré comment le centre de contrôle centralisé détecte et localise à distance les défauts des modules photovoltaïques, les intrusions sur le site et la production d'électricité pour chaque panneau. Excités par le succès de cette nouvelle technologie, les initiés du secteur ont commencé à promouvoir le slogan "Pas d'intelligence, pas de PV" après les débuts. L'ère du PV intelligent ne fait que commencer !