Centrale électrique Huaneng Dongfang : Intelligent depuis trois ans, toujours aussi fort
Il y a trois ans, la société Huaneng et Huawei ont conjointement numérisé la centrale électrique de Dongfang. En tant que premier projet photovoltaïque à être numérisé, il vaut la peine de jeter un coup d'œil en arrière pour voir comment la nouvelle technologie a renforcé les performances.
Le projet a été initié le 30 juin 2016 pour la production d'électricité reliée au réseau. Elle a adopté les modules photovoltaïques monocristallins de 280 Wc, comme le stipule 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 photovoltaïques. Depuis que la centrale électrique de Huaneng Hainan Clean Energy a été enrichie de capacités intelligentes, le rendement énergétique et les indicateurs d'exploitation et de maintenance sont montés en flèche pour atteindre des niveaux historiques.
En 2017, alors que les heures d'utilisation étaient conçues pour atteindre 1319, les heures d'utilisation complètes réelles ont atteint le chiffre stupéfiant de 1483, dépassant la valeur prévue de 12,43%. Cette même année, l'énergie produite par le réseau a été de 19,14 millions de kWh, soit 19,77 % de plus que le rendement énergétique prévu (15,98 millions de kWh), avec un taux de performance (PR) annuel moyen de 84,58 %.
En 2017, alors que les heures d'utilisation étaient conçues pour atteindre 1319, les heures d'utilisation complètes réelles ont atteint le chiffre stupéfiant de 1483, dépassant la valeur prévue de 12,43%. Cette même année, l'énergie produite par le réseau a été de 19,14 millions de kWh, soit 19,77 % de plus que le rendement énergétique prévu (15,98 millions de kWh), avec un taux de performance (PR) annuel moyen de 84,58 %.
En 2018, l'énergie sur réseau a atteint 19,05 millions de kWh, avec 1476,7 heures d'utilisation, et un RP de 84,43%.
En 2019, l'énergie sur le réseau a augmenté pour atteindre environ 20,56 millions de kWh, avec des heures d'utilisation atteignant 1594,07, et un RP de 85,3 %, un chiffre à la pointe du secteur.
La centrale de Dongfang de Huaneng Hainan Power Inc. a été reconnue comme une centrale photovoltaïque de niveau 5A pendant deux années consécutives, 2017 et 2018, selon les évaluations nationales et les principaux indicateurs statistiques. Le taux de rendement annuel moyen de l'usine a dépassé 84,43 %, et le taux de défaillance a été proche de zéro sur une période de trois ans. En outre, le rendement énergétique annuel a dépassé la valeur prévue d'environ 20 %.
L'année 2019 a été marquée par des avancées majeures. L'irradiation solaire annuelle de la centrale électrique de Huaneng Dongfang varie de 502 x 104 kJ/m2 à 586 x 104 kJ/m2, mais elle a tout de même réussi à produire 20,56 millions de kWh d'électricité en une seule année, avec 1594 heures d'utilisation, une performance record.
Sept technologies à l'origine de la montée en flèche du rendement énergétique
Alors pourquoi le rendement énergétique de la centrale électrique de Huaneng Dongfang ne cesse de grimper ? La réponse réside dans sept technologies clés.
1. plusieurs MPPT pour assurer un rendement énergétique élevé
L'inadéquation 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 mal adaptés en raison de l'ombrage causé par les nuages et les fientes d'oiseaux, et des taches d'eau sur les modules PV après de fortes pluies. Tous ces éléments contribuent à miner considérablement le rendement énergétique.
Pour résoudre ce problème, le projet utilise des onduleurs de chaîne intelligents Huawei. Cette solution consiste à connecter deux chaînes à un seul circuit MPPT, et à configurer chaque mégawatt avec 80 MPPT. Par rapport à l'onduleur central, la technologie de Huawei minimise le décalage des chaînes photovoltaïques, ce qui améliore considérablement l'efficacité du système.
Large plage de tension de fonctionnement pour prolonger le temps de production d'énergie.
Comme le MPPT de la chaîne PV présente une large plage de tension de fonctionnement, cela permet une plus longue durée de fonctionnement des onduleurs solaires, ce qui prolonge la durée de production d'électricité et améliore encore le rendement global de la centrale électrique.
Les onduleurs de chaîne intelligents de Huawei utilisent une topologie bipolaire, qui permet à la tension de sortie de chaque module PV de passer par le circuit d'amplification de la tension CC. Lorsque la tension d'entrée CC est faible, la tension peut être augmentée pour répondre aux exigences du condensateur du bus. Par conséquent, la tension de fonctionnement du MPPT peut aller de 200 V à 1000 V. En revanche, l'onduleur central utilise une topologie unipolaire, et la tension de fonctionnement du MPPT ne s'étend que de 520 V à 1000 V. Par conséquent, les onduleurs de chaîne intelligents Huawei peuvent fonctionner plus longtemps et générer plus d'énergie.
3. Pas de fusible + pas de composant vulnérable = pas de frais d'exploitation et de maintenance.
La simplicité est un principe important dans la conception d'un système photovoltaïque intelligent. La conception simple du réseau permet de réduire le nombre de points de défaillance et la probabilité de défaillance dans l'ensemble du système. La centrale électrique de Huaneng Dongfang fonctionne depuis trois ans et demi et a maintenu un taux de défaillance proche de zéro, même dans des environnements chauffés et à haute température, caractérisés également par un fort brouillard salin. La disponibilité des onduleurs de chaîne Huawei a été vérifiée à 99,996 %, selon les tests sur site effectués par le TÜV.
Avant leur lancement, les onduleurs solaires Huawei auraient dû passer plus de 1400 tests menés par le Global Compliance and Testing Center (GCTC) pour tenir compte de scénarios allant du brouillard salin à la saleté humide corrosive, en passant par la foudre et les environnements de haute altitude, avec des températures allant de -60°C à +100°C, garantissant ainsi leur fonctionnement stable dans un large éventail d'environnements défavorables. La simplicité de la conception garantit la fiabilité de l'installation photovoltaïque sur le long terme.
Les technologies anti-PID préviennent les pertes et garantissent la sécurité.
La centrale électrique de Huaneng Dongfang est située à seulement 220 m de la côte. Par conséquent, les modules PV ont continuellement fonctionné dans un environnement à haute température et à haute humidité, dans lequel la dégradation induite par le potentiel (PID) est plus fréquente.
Pour résoudre ce problème, des modules anti-PID sont placés dans des boîtiers de communication. Ils ajustent automatiquement la tension de sortie en fonction de la tension de l'onduleur solaire et injectent une tension entre le fil de phase et le câble de terre à partir du point neutre virtuel CA pour équilibrer la tension entre le PV et la terre, empêchant ainsi le PID de les affecter.
Plus important encore, la dernière technologie de suppression du PID de Huawei utilise une technologie exclusive pour créer un point neutre virtuel à travers les circuits des onduleurs solaires. Par rapport aux solutions traditionnelles qui utilisent des résistances ou des inductances pour construire le point neutre, la technologie de suppression PID de Huawei représente une mise à niveau majeure, réduisant la perte de compensation et rendant le processus de compensation plus sûr. Le résultat est une augmentation du rendement énergétique de plus de 2 % et la possibilité d'installer un réseau plus important de plus de 5 MW.
Réduction des coûts grâce au remplacement de la RS485 et des fibres optiques par le PLC et la 4G sans fil.
Pour le transfert des communications, la centrale électrique de Huaneng Dongfang utilise l'API au lieu du RS485, ce qui réduit l'investissement nécessaire au déploiement et à la construction des câbles de communication. En outre, le réseau privé 4G sans fil a remplacé les fibres optiques.
En appliquant cette technologie, le déploiement et la mise en service peuvent être réalisés en deux semaines, sans qu'il soit nécessaire de creuser des tranchées ou d'enterrer des câbles optiques. Une seule installation photovoltaïque peut couvrir un maximum de 10 km2 au sol, ce qui permet un déploiement rapide et une exploitation et une maintenance mobiles. Bien que la centrale électrique soit située dans une zone éloignée où le signal du réseau public est faible, le signal du réseau privé sans fil est robuste, ce qui garantit la fiabilité des communications sur le site. Le personnel d'O&M peut utiliser des terminaux sans fil pour effectuer des appels vidéo avec la salle de contrôle centrale.
6. analyse du taux discret pour localiser les défauts
L'analyse des taux discrets est un outil puissant pour améliorer l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance. Dans ce projet, l'analyse du taux discret est utilisée pour détecter avec précision les chaînes PV défectueuses, ce qui facilite l'inspection sur place par le personnel d'exploitation et de maintenance. Grâce à cette analyse, le personnel est en mesure de réparer les chaînes photovoltaïques à faible rendement en temps voulu, ce qui garantit que chaque chaîne photovoltaïque de la centrale reste exempte de défauts pendant une longue période.
Jusqu'à présent, les projets qui ont adopté cette technologie ont dépassé les 20 GW. L'application du taux discret dans la résolution des défauts sur site a permis d'assurer le fonctionnement stable de la centrale photovoltaïque.
7. Diagnostic intelligent des courbes I-V pour déterminer les causes des pannes par télécommande
Le diagnostic intelligent des courbes I-V s'est avéré extrêmement efficace lorsqu'il a été mis en œuvre dans la centrale électrique de Huaneng Dongfang. Le balayage des défauts des chaînes PV d'une centrale PV de 12,9 MW avec 1920 chaînes PV, peut être effectué en 4 minutes, comme les points chauds, les fissures et les courts-circuits de diodes, ce qui permet un dépannage précis sur place. La détection peut être effectuée en ligne, et un rapport de détection est automatiquement généré lorsque des défauts sont détectés. Les opérations d'entretien et de maintenance qui nécessitaient autrefois des mois de travail peuvent désormais être réalisées en quelques minutes seulement.
En 2019, Smart I-V Curve Diagnosis a été mis à niveau vers la version 3.0, et toutes les chaînes photovoltaïques d'une centrale photovoltaïque de 100 MW peuvent désormais être détectées en 15 minutes. En outre, les technologies d'IA et d'apprentissage automatique ont été intégrées pour incorporer l'expérience du diagnostic intelligent des courbes I-V et optimiser les modèles de défaillance. Jusqu'à présent, le diagnostic intelligent de la courbe I-V de Huawei a été appliqué à plus de 5 GW d'installations, et ses performances ont été reconnues. Huawei est également le seul fournisseur certifié par le TÜV à fournir un diagnostic d'une grande précision.
Après la conclusion du projet, Huaneng a continué à travailler avec Huawei sur des projets photovoltaïques intelligents, d'une ampleur totale supérieure à 1 GW, et a déployé plus de 80 % des projets dans le système de gestion FusionSolar. Le 8 août 2019, Huaneng Group et Huawei ont signé un accord de coopération stratégique, pour l'établissement d'un partenariat à long terme visant à promouvoir la poursuite de l'intégration des technologies d'IA dans les centrales photovoltaïques, et à faciliter la poursuite des progrès technologiques pour la construction de centrales photovoltaïques de référence à l'ère de la parité réseau.