Résumé

Avec l’adoption croissante des systèmes photovoltaïques (PV) dans les environnements commerciaux et industriels, l’accent est davantage mis, à juste titre, sur le rendement financier et les attentes précises en matière de performance. Cependant, un aspect souvent négligé de l’utilisation de l’énergie solaire est l’évaluation complète de la qualité du réseau (PQ), à la fois avant et après l’installation. En identifiant les problèmes de réseau ou d’installation existants et en évaluant l’impact des systèmes PV sur la qualité de l’électricité, les parties prenantes peuvent protéger l’infrastructure, améliorer les performances et respecter les normes de garantie et de conformité. Ce livre blanc examine les avantages stratégiques des évaluations PQ pour les installations solaires, en fournissant un aperçu des opérations sur site et des données de test recueillies, par exemple, lors de l’évaluation du site à Xalapa, MX.

Comprendre la qualité de l’électricité dans le contexte de l’énergie solaire

La qualité du réseau fait référence à la stabilité et à la pureté de l’énergie électrique fournie à une installation ou distribuée par un réseau. Elle comprend des facteurs tels que la régulation de la tension, les harmoniques, le flicker et les transitoires. Tous ces facteurs peuvent affecter les performances des équipements ou indiquer des problèmes systémiques.

Normes applicables aux installations solaires

Ces normes PQ de conformité et de surveillance s’appliquent à toutes les installations photovoltaïques:

• IEEE 1547.1 – 2020
• IEC 61000-4-30
• IEEE 519

L’IEEE 1547, une norme largement utilisée pour l’interconnexion des ressources énergétiques décentralisées (DERs) avec les réseaux électriques, doit être prise en compte et toutes les installations PV doivent y être conformes. Un amendement récent, IEEE 1547.1 – 2020, définit les tests de conformité et exige l’utilisation d’instruments de mesure PQ conformes à la norme IEC 61000-4-30 classe A pour les distorsions de tension et de courant et autres évaluations.

Bien que les systèmes PV soient avantageux, ils peuvent interagir avec le réseau de manière complexe. Les onduleurs et les points de connexion peuvent provoquer des harmoniques ou des variations de tension. En outre, des conditions de réseau en dehors des paramètres attendus peuvent empêcher le fonctionnement des onduleurs, ce qui a un impact négatif sur la production du système PV et peut endommager des composants coûteux.

Sans contrôles PQ avant et après l’installation, il peut être difficile d’identifier la source des problèmes PQ causés par l’installation PV, le réseau déjà en place ou une interaction entre les deux systèmes. En outre, des anomalies peuvent passer inaperçues, ce qui peut entraîner des inefficacités ou des défaillances du système qui pourraient être évitées et qui coûtent cher.

Aperçu du monde réel: leçons tirées du site de Xalapa

Une évaluation d’une installation photovoltaïque montée sur le toit d’une pergola à Xalapa, au Mexique, a récemment été réalisée. L’installation peut produire 16 kW AC / 16,35 kW DC avec deux onduleurs monophasés de 10 kW et 6 kW. L’objectif de l’évaluation était de réaliser un « bilan de santé » et de démontrer les avantages d’une étude PQ pour un système PV. Les ingénieurs sur place ont utilisé à la fois des instruments PV et PQ pour évaluer les performances du système et son interaction avec le réseau. Les instruments de mesure utilisés étaient:

• Seaward PV210 IV-curve tracer, un outil spécialement conçu pour vérifier si les modules solaires fonctionnent à un niveau régulier
• Dranetz HDPQ Xplorer Plus, un appareil PQ portable conforme à la norme IEC 61000-4-30 classe A

Observations et conclusions

Identifier les problèmes de puissance PV

Le suivi des courbes IV est une méthode permettant de tester les modules et les installations solaires afin d’évaluer leurs performances et d’identifier les problèmes éventuels. Elle consiste à enregistrer le rapport entre le courant (I) et la tension (V) du module. Dans ce cas, les données de la courbe I-V enregistrées par le Seaward PV210 ont révélé un défaut sur l’une des trois chaînes solaires testées. La cause, qui pourrait être un problème tel que la pollution, l’ombrage ou une erreur matérielle, a dû être étudiée plus avant pour être déterminée. Cependant, sans ces données de test, le défaut aurait pu passer inaperçu, ce qui aurait peut-être entraîné des problèmes de performance à long terme.

Problème d’harmoniques PQ identifié

Grâce à l’appareil de mesure HDPQ, les ingénieurs sur place ont pu constater que les harmoniques aux sorties de l’onduleur étaient très élevées et dépassaient largement les limites recommandées par la norme IEEE 519. Comme le montre la figure 1 ci-dessous, Vthd était d’environ 60 % et des harmoniques d’ordre pair considérables, qui ne se produisent pas dans la plupart des systèmes électriques, se produisaient. Les harmoniques peuvent entraîner la surchauffe d’appareils inductifs tels que les transformateurs, des résonances, des courants nuls élevés et des problèmes de surtension, et finalement provoquer l’arrêt du système. Des recherches supplémentaires ont dû être menées pour déterminer la source des harmoniques.

Comme le montre la figure 2, l’entrée CC des onduleurs a une tension d’environ 11V oscillant à 120Hz. C’est le double de la fréquence fondamentale de 60 Hz et c’est probablement dû aux harmoniques de second ordre (120 Hz) décrites ci-dessus harmoniques de second ordre (120Hz) comme décrit ci-dessus.

Éviter les ennuis grâce à ces pratiques évaluées

Effectuez des contrôles PQ avant et après l’installation. Les audits PQ avant la mise en service de l’installation PV peuvent fournir un point de départ pour identifier les problèmes hérités du passé et isoler l’installateur PV des problèmes déjà existants. Les contrôles après la mise en service peuvent ensuite isoler tous les dysfonctionnements PQ causés par l’installation PV elle-même.

Cette approche en deux étapes garantit la disponibilité du réseau et s’assure que l’intégration PV n’a pas dégradé la qualité de l’électricité. Pour le site de Xalapa, il est difficile de déterminer si le problème d’harmoniques existait avant la mise en service du système PV ou si le système PV en est la cause.

Réalisation d’examens annuels de PQ et de santé électrique

En vérifiant la qualité du réseau au moins une fois par an, les équipes de projet peuvent attribuer la responsabilité des défauts, valider les performances et garantir la fiabilité à long terme.

Corréler les performances du système avec les métriques PQ

Faites de l’exécution des tests PQ et de la corrélation des métriques PQ avec les performances du système une partie de votre processus de maintenance du système. Cela vous permettra d’identifier les problèmes avant qu’ils ne deviennent des problèmes et d’avoir une vision plus approfondie des dégradations potentielles et de l’état de fonctionnement.

Intégration des résultats PQ dans les protocoles de réception et de garantie

Cela augmente la responsabilité de toutes les parties concernées, des fournisseurs aux installateurs et aux maîtres d’ouvrage.

Spécifier et installer un compteur PQ fixe et permanent

L’installation permanente de compteurs PQ est certes plus coûteuse, mais elle fournit beaucoup plus de données sur les événements PQ sur une base cohérente. En outre, cela peut être la meilleure option pour les sites problématiques.

Rassembler les preuves de garantie et de conformité La création d’un rapport papier contenant les données des tests de performance électrique est une étape importante pour justifier les demandes de garantie. En outre, il répond aux exigences légales.

Le résultat final

Comme l’a montré le projet Xalapa, une approche structurée de l’audit PQ, qui intègre l’évaluation de la qualité du réseau dans le cycle de vie des installations solaires, peut garantir que les installations restent en service plus longtemps et, plus important encore, que vous n’ayez pas de problèmes.

Vous trouverez d’autres ressources sur la qualité de l’électricité sur notre page études de cas.

Auteur

Dranetz Technologies, Inc.

Source: https://www.dranetz.com/wp-content/uploads/2025/06/PQ-Solar-White-Paper-FINAL.pdf

Les droits d’auteur :

Les droits d’auteur sont détenus par Camille Bauer et ne peuvent être copiés, reproduits ou exploités d’une autre manière sans son accord.