Huawei dévoile les 10 grandes tendances des solutions Smart PV pour un avenir plus vert

SHENZHEN, Chine, 28 décembre 2022 /PRNewswire/ — Huawei a tenu la conférence sur les 10 grandes tendances en matière de solutions photovoltaïques Smart PV, axant le débat sur le thème de l’accélération du développement de l’énergie solaire en tant que source d’énergie majeure. Lors de la conférence, Chen Guoguang, président de Huawei Smart PV+ESS Business, a partagé les réflexions de Huawei sur les 10 tendances des solutions Smart PV du point de vue de la collaboration multi-réseaux, de la transformation numérique et de l’amélioration de la sécurité.

Alors que la proportion des énergies renouvelables ne cesse d’augmenter, l’industrie de l’énergie solaire photovoltaïque a connu une croissance fulgurante. Elle doit toutefois encore relever de nombreux défis, notamment : comment continuer à réduire le coût actualisé de l’énergie (LCOE), comment améliorer l’efficacité de l’exploitation et de la maintenance, comment maintenir la stabilité du réseau électrique au fur et à mesure que la part des énergies renouvelables augmente, et comment assurer la sécurité du système de bout en bout.

« En cette période de croissance rapide de l’industrie de l’énergie solaire photovoltaïque, ces défis offrent également des possibilités », a déclaré Chen Guoguang. Entreprise tournée vers l’avenir, Huawei tient à partager ses idées et ses réflexions avec ses partenaires, ainsi qu’avec les organisations et les personnes qui s’intéressent au développement écologique et durable.

Tendance n^o 1 : Générateur PV+ESS

Au fur et à mesure que les énergies renouvelables alimentent les réseaux électriques, divers problèmes techniques complexes surviennent en termes de stabilité du système, d’équilibre de puissance et de qualité de l’énergie.

Par conséquent, un nouveau mode de contrôle est nécessaire pour accroître la capacité de contrôle de la puissance active/réactive et la capacité de réponse, et pour atténuer activement les fluctuations de fréquence et de tension. Grâce à l’intégration des technologies PV et ESS, ainsi qu’à la technologie de formation de réseau, nous pouvons construire des « générateurs Smart PV+ESS », qui utilisent le contrôle de la source de tension au lieu du contrôle de la source de courant, offrent un fort soutien par inertie, une stabilisation de la tension transitoire et des capacités de transmission par défaut. Les solutions PV passeront ainsi de la stratégie « grid-following » à la stratégie « grid-forming », ce qui contribuera à accroître l’alimentation en énergie solaire photovoltaïque.

Le projet de la mer Rouge en Arabie saoudite a été un jalon dans la pratique de ces technologies. Huawei, l’un des principaux partenaires, a fourni un ensemble complet de solutions, dont un contrôleur Smart PV et un système de stockage d’énergie sur batteries au lithium (BESS). Ce projet utilise 400 MW (PV) et 1,3 GWh (ESS) pour soutenir le réseau électrique, qui remplace les génératrices traditionnelles au diesel et fournit une énergie propre et stable à un million de personnes, construisant la première ville au monde alimentée à 100 % en énergies renouvelables.

Tendance n^o 2 : Haute densité et fiabilité

La fiabilité et la puissance élevée de l’équipement dans les centrales photovoltaïques joueront un rôle essentiel. Prenons l’exemple des onduleurs PV : de nos jours, la tension CC des onduleurs passe de 1 100 V à 1 500 V. Avec l’application de nouveaux matériaux tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), ainsi que l’intégration complète du numérique, l’électronique de puissance et les technologies de gestion thermique, on estime que la densité de puissance des onduleurs augmentera d’environ 50 % au cours des cinq prochaines années, et que la fiabilité élevée pourra être maintenue.

La centrale photovoltaïque de 2,2 GW de Qinghai, en Chine, se trouve à 3 100 m au-dessus du niveau de la mer et dispose de 9 216 régulateurs Smart PV Huawei (onduleurs) fonctionnant de façon stable dans cet environnement hostile. Le nombre total d’heures de disponibilité des onduleurs Huawei dépasse les 20 millions d’heures et la disponibilité atteint 99,999 %.

Tendance n^o 3 : Solution MLPE (électronique de puissance au niveau du module)

Stimulée par les politiques de l’industrie et les progrès technologiques, la solution PV distribuée a connu un développement vigoureux au cours des dernières années. Nous sommes confrontés à différents défis, tels que la façon d’améliorer l’utilisation des ressources en toiture, d’assurer un rendement énergétique élevé et d’assurer la sécurité du système PV+ESS. Par conséquent, une gestion améliorée est essentielle.

Dans un système PV, l’électronique de puissance au niveau du module (MLPE) fait référence à l’équipement électronique de puissance qui peut effectuer une commande améliorée sur un ou plusieurs modules PV, notamment les micro-onduleurs, les optimisateurs de puissance et les sectionneurs. Le MLPE apporte des valeurs uniques telles que la production d’électricité au niveau du module, la surveillance et l’arrêt sûr. Les systèmes photovoltaïques étant de plus en plus sûrs et intelligents, le taux de pénétration de l’énergie photovoltaïque dans le marché de l’énergie photovoltaïque distribuée devrait atteindre 20 à 30 % d’ici 2027.

Tendance n^o 4 : Stockage d’énergie Smart String

Comparée aux solutions ESS centralisées traditionnelles, la solution Smart String ESS adopte une architecture distribuée et une conception modulaire. Elle utilise des technologies innovantes et une gestion intelligente numérique pour optimiser l’énergie au niveau du bloc batterie et contrôler l’énergie au niveau du rack. Il en résulte plus d’énergie de décharge, un investissement optimal, une facilité d’exploitation et de maintenance, ainsi que la sécurité et la fiabilité tout au long du cycle de vie de l’ESS.

En 2022, dans le cadre du projet ESS de 200 MW/200 MWh à Singapour mené à des fins de régulation de fréquence et de réserve tournante, le plus grand projet BESS en Asie du Sud-Est, le système Smart String ESS, met en œuvre une gestion améliorée de la charge et de la décharge afin d’obtenir sur une période plus longue une puissance de sortie constante et d’assurer les avantages de la régulation de fréquence. En outre, la fonction d’étalonnage automatique de l’état de charge (SOC) au niveau du bloc-batterie réduit les coûts de main-d’œuvre et améliore considérablement l’efficacité de l’exploitation et de la maintenance.

Tendance n^o 5 : Gestion améliorée au niveau des cellules

À l’instar des systèmes PV qui s’orientent vers le MLPE, les BESS au lithium devraient se développer vers un niveau de gestion inférieur. Seule une gestion améliorée au niveau des piles peut permettre de faire face plus efficacement aux problèmes d’efficacité et de sécurité. À l’heure actuelle, le système traditionnel de gestion de batterie (BMS) ne peut que résumer et analyser des données limitées, et il est presque impossible de détecter les défauts et de générer des avertissements dans les premiers stades. Par conséquent, le BMS doit être plus sensible, intelligent et même prédictif. Cela dépend de la collecte, du calcul et du traitement de gros volumes de données, ainsi que des technologies d’IA pour trouver le mode de fonctionnement optimal et faire des prévisions.

Tendance n^o 6 : Intégration PV+ESS+réseau

Du côté de la production d’électricité, nous voyons de plus en plus de pratiques de construction de bases d’énergie propre PV+ESS, qui fournissent de l’électricité aux centres de charge par des lignes de transmission d’électricité à ultra-haute tension. Du côté de la consommation d’énergie, les centrales électriques virtuelles sont de plus en plus populaires dans de nombreux pays. Ces centrales combinent des systèmes PV distribués massifs, des ESS et des charges contrôlables, et mettent en œuvre une programmation flexible pour les unités de production d’énergie et les unités de stockage afin d’obtenir un écrêtement des pointes, etc.

Par conséquent, la construction d’un système d’énergie stable qui intègre le PV+ESS+réseau pour soutenir l’alimentation en énergie photovoltaïque et le raccordement au réseau deviendra une mesure clé pour assurer la sécurité énergétique. Nous pouvons intégrer le numérique, l’électronique de puissance et les technologies de stockage de l’énergie pour atteindre une complémentation multi-énergie. Les centrales électriques virtuelles peuvent gérer, exploiter et échanger intelligemment la puissance des systèmes PV+ESS distribués grâce à de multiples technologies, dont la 5G, l’IA et les technologies du cloud, qui seront mises en pratique dans un plus grand nombre de pays.

Tendance n^o 7 : Sécurité améliorée

La sécurité est la pierre angulaire du développement de l’industrie PV et ESS. Pour ce faire, nous devons envisager systématiquement tous les scénarios et tous les liens, et intégrer pleinement l’électronique de puissance, l’électrochimie, la gestion thermique et les technologies numériques afin d’améliorer la sécurité du système. Dans une centrale PV, les défauts causés par le côté CC représentent plus de 70 % de tous les défauts. Par conséquent, l’onduleur doit prendre en charge la déconnexion de la chaîne intelligente et la détection automatique du connecteur. Dans un scénario PV distribué, la fonction AFCI (Arc Fault Circuit Breaker) deviendra une configuration standard, et la fonction d’arrêt rapide au niveau du module assurera la sécurité du personnel d’entretien et des pompiers. Dans le scénario ESS, de multiples technologies, comme l’électronique de puissance, le cloud et l’IA, doivent être utilisées pour mettre en œuvre une gestion améliorée de l’ESS depuis les cellules de batterie jusqu’à l’ensemble du système. Le mode de protection traditionnel basé sur la réponse passive et l’isolement physique est remplacé par la protection automatique active, mettant en œuvre une conception de sécurité multidimensionnelle du matériel au logiciel et de la structure à l’algorithme.

Tendance n^o 8 : Sécurité et fiabilité

En plus d’apporter des avantages, les systèmes photovoltaïques présentent également divers risques, y compris la sécurité de l’équipement et de l’information. Les risques pour la sécurité de l’équipement sont liés principalement à l’arrêt causé par des défauts. Les risques pour la sécurité de l’information désignent les attaques de réseau externes. Pour faire face à ces défis et à ces menaces, les entreprises et les organisations doivent établir un ensemble complet de mécanismes de gestion de la « sécurité » et de la « fiabilité », incluant la solidité, la disponibilité, la sécurité et la résilience des systèmes et des dispositifs. Nous devons également mettre en œuvre des mesures de protection de la sécurité personnelle et environnementale ainsi que de la confidentialité des données.

Tendance n^o 9 : Numérisation

Les centrales photovoltaïques classiques disposent d’une grande quantité d’équipement et manquent de moyens de collecte d’information et de production de rapports. La plupart des équipements ne peuvent « communiquer » les uns avec les autres, ce qui rend très difficile la mise en œuvre d’une gestion améliorée.

Avec l’introduction de technologies numériques de pointe comme la 5G, l’Internet des objets (IoT), le cloud computing, les technologies de détection et les mégadonnées, les usines photovoltaïques peuvent envoyer et recevoir de l’information en utilisant des « bits » (flux d’information) pour gérer les « watts » (flux d’énergie). Tout le lien entre la production, la transmission, le stockage, la distribution et la consommation est visible, gérable et contrôlable.

Tendance n^o 10 : Utilisations de l’IA

Alors que l’industrie de l’énergie se dirige vers une ère de données, l’amélioration des processus de collecte, d’utilisation et d’optimisation de la valeur des données est devenue l’une des principales préoccupations de toute l’industrie.

Les technologies d’IA peuvent être largement appliquées aux domaines des énergies renouvelables et jouer un rôle indispensable dans tout le cycle de vie de PV+ESS, notamment la fabrication, la construction, l’exploitation et la maintenance, l’optimisation et les opérations. La convergence de l’IA et des technologies comme le cloud computing et les mégadonnées s’intensifie, et la chaîne d’outils axée sur le traitement des données, la formation sur les modèles, le déploiement et l’exploitation, ainsi que la surveillance de la sécurité seront enrichies. Dans le domaine des énergies renouvelables, l’IA, comme l’électronique de puissance et les technologies numériques, entraînera une transformation profonde de l’industrie.

Finalement, Chen Guoguang a fait remarquer que les applications convergentes de la 5G, du cloud et de l’IA façonnent un monde où toute chose est sensible, connectée et intelligente. L’évolution est plus rapide qu’anticipé dans un premier temps. Huawei identifie les 10 premières tendances de l’industrie PV et décrit un monde vert et intelligent dans un avenir proche. Nous espérons que des personnes de tous les milieux se joindront à nous pour atteindre les objectifs de neutralité carbone et bâtir un avenir meilleur et plus vert.