Aujourd'hui, dans le secteur de l'énergie, le stockage d'énergie est la solution la plus répandue.
Plus d'une douzaine de provinces, dont le Shandong, le Shanxi, le Xinjiang, la Mongolie-Intérieure, l'Anhui et le Tibet, ont publié des documents exigeant que les centrales solaires et éoliennes soient équipées de systèmes de stockage d'énergie.
Bien que le secteur de l'énergie reconnaisse depuis longtemps que le stockage d'énergie est une solution efficace à l'intermittence et à la volatilité de l'énergie solaire et éolienne, permettant de promouvoir son utilisation et de réduire les pertes, la forte baisse des prix a accentué cet avantage. Cependant, les contraintes technologiques et de coûts ont longtemps conduit à son rejet. Aujourd'hui, le stockage d'énergie est enfin plébiscité.
Mais pour que le stockage d'énergie acheve sa remarquable transition du statut de simple atout à celui de nécessité absolue, il lui faudra non seulement un soutien politique plus clair et plus fort, mais aussi promouvoir le développement de l'industrie du stockage optique par l'innovation technologique et produit. Comment concilier au mieux ces deux aspects ? Quels sont les défis de la convergence ? Autant de questions auxquelles il convient de répondre.
1. Quels sont les scénarios système typiques ?
Actuellement, le marché propose principalement des formules.
Le schéma de couplage côté CA concerne le raccordement des systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie au réseau CA. Le système de stockage d'énergie peut être connecté au réseau basse tension, notamment à un bus de 10 kV à 35 kV. Ce schéma est adapté aux centrales de stockage d'énergie optique de grande envergure, à une configuration centralisée du système de stockage d'énergie, et facilite la gestion et le pilotage du réseau électrique.
Le couplage côté CC désigne un système de stockage d'énergie connecté au réseau CC. La conversion de puissance entre les deux systèmes nécessite moins d'intermédiaires, ce qui réduit les pertes d'énergie et diminue l'investissement en équipements. Dans ce cas, l'onduleur solaire doit prévoir une interface pour le stockage d'énergie.
2. Comment réaliser l'intégration de 1 + 1 > 2 ?
Il existe des solutions de fusion, mais la fusion permettant d'obtenir l'effet 1 + 1 > 2 n'est pas facile.
La technologie de fusion optique est plus complexe. Le système d'intégration doit garantir le fonctionnement sûr et stable des systèmes photovoltaïques, de stockage d'énergie et du réseau électrique, et lever les obstacles entre les niveaux matériel, logiciel et système.
Les systèmes de fusion de stockage optique comportent de nombreux dispositifs, ce qui nécessite de résoudre les problèmes de compatibilité d'interface entre le matériel et le logiciel. L'utilisation d'équipements provenant souvent de différents fabricants complexifie la conception de la centrale électrique, l'acquisition, l'exploitation et la maintenance des équipements, et augmente les coûts. De plus, et c'est un point crucial, les interfaces de communication entre les différents équipements étant diverses, les intégrateurs doivent maîtriser les différents protocoles et interfaces.
Par conséquent, la fusion du stockage optique ne se limite pas à une simple combinaison physique d'équipements photovoltaïques et d'équipements de stockage d'énergie, mais repose sur une technologie de fusion profonde pour atteindre l'effet 1 + 1 > 2. Ces technologies mettent à rude épreuve la capacité d'intégration de l'intégrateur.
3. Le désordre d'intégration industrielle est apparu sous l'effet de la concurrence par les bas prix.
L'intégration des systèmes est essentielle à la construction d'une centrale de stockage optique, mais de nombreux défis subsistent dans le domaine de l'intégration au niveau national.
D'une part, peu d'entreprises maîtrisent les systèmes de stockage optique intégrés. Qu'il s'agisse de convergence technologique ou de convergence des modèles économiques, le stockage d'énergie en Chine n'en est qu'à ses débuts. Si de nombreuses entreprises excellent dans des domaines spécifiques comme les onduleurs solaires, les batteries de stockage d'énergie, les systèmes de conversion de puissance (PCS) et les systèmes de gestion de l'énergie (EMS), seules quelques-unes proposent des systèmes de stockage optique intégrés.
Par ailleurs, la concurrence féroce sur les prix bas contraint les entreprises à réduire leurs coûts. Actuellement, le prix d'offre du stockage d'énergie a été ramené de 2,15 yuans/Wh (prix EPC) à 1,699 yuans/Wh (prix EPC) sur le marché national des énergies nouvelles, un prix bien inférieur au coût de revient reconnu par le secteur.
Les différents scénarios ont des exigences différentes en matière de systèmes de stockage d'énergie, et comme il n'existe pas de norme unifiée pour la conception et le coût de ces systèmes, cela peut facilement devenir une zone grise.
« Les entreprises se disputent désormais les batteries, et la norme est de 6 000 cycles. Le secteur ne dispose pas de norme d'évaluation unifiée. Certains fabricants proposent des batteries dont la durée de vie est inférieure à 3 000 cycles à des prix très bas. Bien évidemment, nous ne pouvons pas rivaliser avec eux sur ce point », a déploré, impuissant, un expert du stockage d'énergie.
« Bien entendu, l'aspect le plus critique de l'intégration d'un système de stockage d'énergie réside dans la gestion de la sécurité du réseau électrique, c'est-à-dire du système de batteries, ce qui exige une conception de protection système très complète », a poursuivi la source. Cellule, module, groupe de batteries et gestion du système de batteries : ces quatre niveaux sont interdépendants. Une bonne conception de la protection système permet de connaître leur état de fonctionnement en temps réel, de détecter les pannes précocement et, en cas de panne, de mettre en œuvre une protection progressive et une protection de liaison rapide.
Autrement, de petites défaillances peuvent facilement se transformer en gros problèmes. Ces dernières années, plus de 30 incendies se sont produits en Corée du Sud, la plupart étant dus à des défauts de conception des systèmes électriques ou à des défaillances des systèmes de protection.
Le test ne s'arrête pas là : des problèmes de durée de vie des batteries se posent, et la conception d'un système de contrôle de la température du stockage d'énergie est indispensable. Une simulation thermique rigoureuse et une vérification expérimentale sont nécessaires, ainsi que la conception des conduits d'air des conteneurs de stockage d'énergie, la configuration de l'alimentation électrique de la climatisation, etc. Ces éléments ne sont pas rigoureusement contrôlés et conçus, ce qui peut facilement entraîner un déséquilibre de température des batteries au lithium à l'intérieur du conteneur et aggraver l'instabilité de la cellule.
L'auteur a rencontré un système de stockage d'énergie 4H, lorsque la différence de température de la cellule a atteint 22℃, ce qui non seulement affecte sérieusement la durée de vie de la batterie, mais augmente également le risque de fonctionnement de la centrale de stockage d'énergie.
4. Comment gérer efficacement les systèmes de stockage d'énergie ?
Du choix du schéma à l'intégration du système, le fonctionnement sûr et le rendement optimal de l'ensemble du système de stockage d'énergie sont étroitement liés à l'exploitation et à la gestion de l'ensemble du système.
Comparativement au mode de répartition économique traditionnel des centrales électriques, la gestion efficace des batteries et des convertisseurs dans une centrale de stockage d'énergie doit être pleinement prise en compte lors de la répartition du système de production d'énergie par stockage optique, de cette manière, la sécurité et l'économie de l'ensemble de la centrale électrique peuvent être améliorées.
C’est là que l’importance du système de gestion de l’énergie (SGE), véritable cerveau de la centrale de stockage optique, prend tout son sens. Comment le stockage d’énergie fonctionne-t-il avec les systèmes photovoltaïques et les réseaux électriques ? Quel niveau de charge la batterie doit-elle atteindre, comment la charger et comment garantir la sécurité ? Autant de questions qui nécessitent un SGE intelligent et performant pour une gestion intégrée.
Prenons l'exemple du lissage d'un système photovoltaïque : le système de stockage d'énergie peut s'appuyer sur le contrôle de lissage de la production d'énergie photovoltaïque, définir le paramètre de lissage, le système de gestion de l'énergie (EMS) prend ce paramètre comme objectif de contrôle, et un contrôle de charge et de décharge rapide est appliqué au système de stockage d'énergie, de sorte que la puissance de sortie du système de production d'énergie reste dans la plage du taux de variation défini.
Actuellement, la pratique la plus courante dans le secteur consiste à utiliser un système de gestion de l'énergie (EMS) intelligent, basé sur la prédiction de la production photovoltaïque et la réactivité (en millisecondes) du stockage d'énergie, pour assurer un contrôle précis des systèmes photovoltaïques, réduire l'impact sur le réseau électrique et améliorer sa stabilité et sa fiabilité. Parallèlement, un mécanisme de liaison ultrarapide (en millisecondes) a été mis en place entre le système de gestion de batterie (BMS), le système de contrôle de puissance (PCS) et l'EMS afin de protéger la batterie et l'ensemble du système.
De plus, les systèmes EMS intelligents avancés peuvent également assurer une gestion numérique intégrée multi-énergies, une couverture complète des cheveux, de la transmission et de la distribution, avec une vision globale de la scène.
