Les technologies de stockage d'énergie permettent aux projets photovoltaïques de réduire les pertes d'électricité et garantissent l'intégration à grande échelle des systèmes PV au réseau électrique. Parmi les technologies de stockage d'énergie actuellement matures et commercialisées, le stockage électrochimique est particulièrement adapté à l'intégration aux projets PV grâce à ses avantages : indépendance vis-à-vis des conditions climatiques, réactivité et longue durée de vie.
I. Système photovoltaïque
La production d'énergie photovoltaïque, également appelée production d'énergie solaire photovoltaïque, est une technologie qui convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique à l'interface des semi-conducteurs. Elle se compose principalement de trois éléments : les panneaux solaires (modules PV), les contrôleurs et les onduleurs.
Les centrales photovoltaïques peuvent être globalement divisées en deux catégories selon la disposition de leurs composants : les centrales photovoltaïques centralisées et les centrales photovoltaïques distribuées.
Centrales photovoltaïques centralisées : il s’agit de centrales photovoltaïques de grande envergure, construites sur de vastes étendues telles que les déserts. L’électricité produite est directement injectée dans le réseau public et raccordée au système de transport à haute tension pour alimenter des charges éloignées. On les trouve couramment dans des régions comme le Qinghai, le Ningxia, le Gansu et le Xinjiang.
Centrales photovoltaïques distribuées : construites et exploitées sur le site ou à proximité de l’utilisateur, elles sont principalement destinées à l’autoconsommation, le surplus d’électricité étant injecté dans le réseau. Elles utilisent généralement les toits, les abris de voiture et d’autres espaces dispersés pour leur construction et sont courantes dans le sud et le nord de la Chine. Le développement du photovoltaïque distribué a d’abord rencontré des difficultés liées à la gestion de l’échelle. Cependant, il est devenu un sujet d’actualité dans le secteur grâce à la politique de « projet pilote de production distribuée à l’échelle du comté ».
II. Méthodes d'intégration des systèmes de stockage d'énergie
Les centrales photovoltaïques peuvent adopter deux approches techniques : l’intégration centralisée côté CA et l’intégration distribuée côté CC.
Intégration centralisée côté CA :
Dans cette approche, le système de stockage d'énergie par batteries est installé au centre du poste de transformation/de commutation de la centrale électrique. Le courant continu est converti et sa tension élevée avant d'être injecté dans le bus alternatif du poste de transformation. Les échanges de puissance entre le système de stockage et le réseau électrique sont gérés par le service de répartition. Cette méthode nécessite la configuration de plusieurs systèmes de conversion de puissance (SCP) pour un fonctionnement en parallèle, ainsi que l'ajout de transformateurs de surtension et de dispositifs de distribution.
Intégration distribuée côté DC :
Cette méthode répartit les unités de stockage d'énergie entre plusieurs sous-réseaux photovoltaïques, chaque sous-réseau étant équipé de son propre dispositif de stockage, composé principalement d'un onduleur photovoltaïque, d'un transformateur élévateur, d'un module DC/DC et d'une batterie. Dans ce système de stockage d'énergie distribué, la communication entre le module DC/DC et l'onduleur photovoltaïque permet de lisser la puissance de sortie, mais ne permet pas de stocker l'énergie excédentaire côté alternatif. Pour obtenir un flux de puissance bidirectionnel, l'onduleur photovoltaïque unidirectionnel doit être remplacé par un convertisseur bidirectionnel.
Pour les centrales photovoltaïques existantes, la méthode d'intégration distribuée côté courant continu se heurte à des contraintes dues à l'espace limité pour l'installation des équipements et aux modifications importantes du câblage électrique, ce qui nécessite de longues coupures de courant pour la modernisation et entraîne donc des coûts plus élevés.
L'intégration de systèmes de stockage électrochimique d'énergie aux projets photovoltaïques garantit la qualité et la compatibilité au réseau de l'énergie propre produite, tout en répondant aux exigences de stockage d'énergie imposées par les gestionnaires de réseau. Elle permet également de lutter contre l'écrêtement des pannes de courant et de réduire le gaspillage des ressources.
