La digitalisation des centrales photovoltaïques ou la gestion intelligente de l’énergie

La part des énergies renouvelables dans la production d’électricité est en augmentation et les grandes centrales photovoltaïques ou les systèmes de stockage à batteries occupent une place de plus en plus importante. Grâce au SMA Power Plant Manager, ces systèmes décentralisés ne se contentent pas simplement de répondre aux besoins de leurs opérateurs, ils sont aussi idéalement positionnés pour s’intégrer aux nouveaux modèles économiques du marché de l’énergie.

Dans le passé, les centrales de production d’énergies renouvelables avaient pour principal but de produire une énergie bon marché et renouvelable pour l’injecter dans le réseau public. Aujourd’hui, elles se doivent également de satisfaire à toute une gamme de critères en termes de soutien au réseau, d’intégration des moyens de stockage, d’expérience consommateur, de mise en réseau et de cybersécurité. Le SMA Power Plant Manager est basé sur ennexOS, la plateforme IoT de SMA pour la gestion intersectorielle de l’énergie et prépare les centrales de production d’énergies renouvelables à toutes les exigences de la production d’énergie décentralisée et hybride ainsi que de la commercialisation flexible de l’énergie.

SMA Power Plant Manager met en réseau les générateurs d’énergie renouvelables pour les consolider en un seul système.

Des équipements de contrôle fiables sont responsables de la gestion complète de l’énergie des centrales PV avec ou sans stockage à batterie, pour les systèmes à grande échelle reliés au réseau, les systèmes hybrides PV diesel et les microréseaux (réseaux autonomes). De concert avec les onduleurs à batterie SMA équipés de fonctionnalités de formation de réseau, même les fonctions traditionnelles de la centrale telles que le démarrage à froid des centrales PV, la synchronisation automatique sur le réseau et l’alimentation d’urgence sont fournies. À ce jour, plus de 300 systèmes de production d’énergies renouvelables dans le monde, pesant plus de 5 gigawatts, utilisent déjà une solution SMA pour le contrôle de leur exploitation PV.

Contrôle flexible d’exploitation

Grâce à la flexibilité du SMA Power Plant Manager, il est possible de répondre rapidement et de manière fiable à de nouvelles exigences, spécifiques à un projet, en termes de compatibilité avec le réseau des centrales de production d’énergies renouvelables à circuit fermé ou ouvert. Cela inclut notamment :

• Contrôle en circuit fermé hautement dynamique de la puissance active et réactive en phase avec la réglementation pour la connexion au réseau et l’exploitation efficace de la centrale.
• Soutien du réseau par la stabilité de la tension et de la fréquence.
• Production d’énergie selon des valeurs de consigne externes et/ou des caractéristiques enregistrées.
• Respect des plannings établis pour la puissance active et/ou réactive.
• Mesure précise et enregistrement du statut du réseau (tension, courant, fréquence, puissance active/réactive, etc.) avec modules de mesure intégrés ou appareils de mesure externes et analyseurs de puissance.
• Modules spéciaux de synchronisation au réseau pour connecter/déconnecter des microréseaux au réseau public.

Le SMA Power Plant Manager est le chef d’orchestre de la gestion complexe des centrales de production d’énergies renouvelables.

Nouveaux business models

Le marché de l’énergie, en pleine transformation, se tourne vers de nouveaux business models et options de commercialisation. Le SMA Power Plant Manager est parfaitement préparé à cela et offre aux exploitants de centrales de nouveaux horizons en termes de commercialisation de l’énergie. Grâce à sa gestion intelligente de l’énergie, notamment de concert avec les onduleurs à batterie SMA, il est possible d’atteindre de meilleurs prix sur le marché, de respecter précisément les contrats de fourniture d’énergie, de fournir des services de gestion du réseau et d’éviter des pics de charge coûteux.

Réserves d’énergie

La fourniture de réserves d’énergie est un business model déjà actif sur un certain nombre de marchés. La plus grande centrale à batteries d’Europe est située en Angleterre, dans le comté du Hertfordshire. Son objectif est d’équilibrer l’énergie du réseau. Elle fournit ainsi les réserves nécessaires pour le contrôle de la fréquence afin de compenser les fluctuations du réseau et assurer aux entreprises et aux foyers un approvisionnement en électricité. 26 onduleurs à batterie SMA intègrent le système moderne de stockage à technologie lithium-ion au réseau public. Le SMA Power Plant Manager contrôle l’énergie et gère la puissance pour de tels business models et optimise le fonctionnement de la centrale.

Réseaux autonomes

Associés à des systèmes de stockage à batteries à grande échelle, les centrales de production d’énergies renouvelables peuvent alimenter des réseaux autonomes sans avoir à recourir à des groupes électrogènes thermiques. Par exemple, l’alimentation de l’île de Saint Eustache aux Caraïbes est principalement assurée par de l’énergie solaire en journée. Ceci est assuré par une gestion intelligente de l’énergie hybride PV/diesel par SMA. Lorsque la quantité d’énergie renouvelable est suffisante, le système coupe automatiquement les groupes électrogènes. Le réseau public est ensuite alimenté, sans être affecté négativement, seulement par les onduleurs à batterie SMA Sunny Central Storage. Ce système garantit un usage minimal de carburant et permet de limiter les émission nocives.

Le système hybride PV/diesel sur l’île de Saint Eustache aux Caraïbes.

Démarrage à froid

Le SMA Power Plant Manager.

Les centrales de production d’énergies renouvelables dotées d’onduleurs à batterie SMA permettent également le démarrage à froid de systèmes complets comme, par exemple, après une panne de courant. Le SMA Power Plant Manager démarre et contrôle les onduleurs à batterie, augmente la tension et synchronise le sous-réseau avec le réseau de livraison automatiquement jusqu’à leur connexion totale. Il est également possible d’utiliser l’alimentation de secours en mode autonome.

Vente

Pour les opérateurs de centrales solaires ou hybrides de grande échelle, le SMA Power Plant Manager rend plus facile la vente de l’électricité. Il est indispensable d’établir des prévisions exactes en termes de quantité d’énergie d’un jour à l’autre pour rester rentable sur un marché orienté court-terme dans des transactions pour le jour même ou le jour d’après. Cela permet d’obtenir les meilleurs prix de marché et de se conformer plus précisément aux plannings de livraison des énergies renouvelables. Le SMA Power Plant Manager contrôle le flux d’énergie du système en fonction des prérequis et propose différentes options de connexion aux systèmes de gestion supérieurs via des protocoles de communication standards tels que Modbus, IEC 60870-5-104 or DNP3.

Centrales virtuelles

Visualisation des flux d’énergie dans Sunny Portal.

Le SMA Power Plant Manager intègre les systèmes de production d’énergies renouvelables décentralisés dans des centrales virtuelles via ses interfaces flexibles. À ce jour, les systèmes PV, les groupes électrogènes et les systèmes de stockage sont pris en charge. Le SMA Power Plant Manager est déjà prêt pour une extension future afin d’inclure le biogaz, l’éolien, la cogénération ou les centrales hydroélectriques ainsi que les appareils électriques et les systèmes d’alimentation en gaz ou en chaleur. Le contrôle coordonné des moyens de production et des systèmes de stockage à batteries permet de vendre l’énergie de la meilleure façon possible et d’éviter, le cas échéant, l’expansion du réseau.

Visualisation claire, aperçu rapide et mises à jour fiables

La surveillance d’une centrale PV.

Sur la base d’un tableau de bord et de rapports graphiques clairs, le SMA Power Plant Manager permet de visualiser différentes mesures prises dans la centrale et d’obtenir des informations sur les valeurs de consigne pour la gestion du réseau et des prérequis nécessaires à la seconde près sur l’intégralité de la centrale. L’option de paramétrer les composants SMA de la centrale permet de gagner du temps à la mise en service et lors des opérations de maintenance. Tous les événements de la centrale sont enregistrés avec un horodatage précis. Il est ainsi possible d’identifier rapidement et précisément les causes de pannes, de les retracer et de les corriger. Grâce à des connexions logicielles sécurisées, les exploitants de centrales électriques peuvent également suivre à tout moment l’efficacité du système énergétique complet dans le Sunny Portal, la solution de monitoring professionnelle de SMA, à travers un tableau de bord clair et des outils d’analyse. En plus de la gestion aisée de la centrale, des avertissements peuvent être lancés aux experts techniques de SMA lorsque c’est nécessaire. Des mises à jour régulières, installées automatiquement sur demande, assurent de disposer des dernières fonctionnalités pour une opération de la centrale en toute sécurité.

Simulation de la réalité

Avec les SMA Engineering Services, soutenus par le SMA Power Plant Manager, les concepteurs de centrales PV et/ou hybrides bénéficient de la meilleurs assistance possible lorsqu’il s’agit de planifier une centrale ou de concevoir un système – notamment par la fourniture de modèles de simulation (par exemple, PSCAD, PSS/E). Cela permet une représentation exacte de la manière dont les appareils fonctionneront dans des conditions réelles. Cette prouesse est rendue possible grâce à l’intégration du code source des appareils directement dans la modélisation, permettant de paramétrer avec précision les appareils. Ainsi, le comportement de la centrale peut être prédit de manière précise et permet l’optimisation individuelle des composants, réduisant ainsi considérablement les risques lors de la mise en œuvre du projet et de l’acceptation de la centrale.

Une expérience unique en son genre

Un excellent exemple d’alimentation de secours que les centrales de production d’énergies renouvelables peuvent fournir : l’expérience qui a été menée l’année dernière dans la municipalité de Bordesholm au nord de l’Allemagne. En décembre dernier, Bordesholm est devenue la première ville d’Allemagne à se déconnecter du réseau public pendant une heure entière. Pendant ce temps, l’alimentation électrique était exclusivement assurée par des énergies renouvelables, photovoltaïque, biomasse en combinaison avec des centrales de géothermie et des systèmes à batteries. Les appareils de contrôle, fournis par SMA, ont géré tous les flux d’énergie et ont régulé la fréquence et la tension avant et après la déconnexion sans aucun problème ni impact sur la livraison et la charge sur le réseau.

Début 2019, Bordesholm a commandé un système de stockage à batteries de 10 MW avec une capacité de 15 MW/h à Renewable Energy Systems (RES), le fournisseur du projet. L’objectif principal du système est d’agir en tant que service système fréquence, mais aussi de proposer de l’énergie à la vente et d’agir comme système de secours en cas de panne du réseau. SMA fournit une solution coordonnée pour le projet, l’équipant ainsi de fonctionnalités autonomes, de démarrage à froid, de synchronisation et d’alimentation de secours.

Première publication en Allemand dans le Magazin für die Energiewirtschaft.