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Rapport de test de l'énergie solaire photovoltaïque de Daqing (Plateforme d'expérimentation solaire d'État chinoise, base de Daqing)

04/01/2024

Rapport de test de l'énergie solaire photovoltaïque de la base de Daqing (Plateforme d'expérimentation solaire de l'État chinois)

En novembre 2021, le gouvernement chinois, la SPIC (State Power Investment Corporation), a investi environ 6 milliards de yuans dans la ville de Daqing pour établir une zone d'expérimentation empirique pour quatre types de produits, dont les modules photovoltaïques, les onduleurs, les supports et le stockage d'énergie. Il existe environ 640 plans d'expérimentation empirique pour la planification et le déploiement de systèmes de production d'énergie photovoltaïque. Depuis lors, la CPIC organise des réunions académiques trimestrielles pour présenter les rapports d'essai. Après 18 mois de fonctionnement harmonieux de la plateforme d'essai de la base, la base de Daqing a publié son dernier rapport de données le 17 septembre 2023.

Le rapport de données de ce numéro présente les points saillants suivants :

Section Panneau solaire

Irradiance arrière d'un réseau photovoltaïque dans différents scénarios d'application

Dans les conditions climatiques typiques de Daqing, la proportion d'irradiation reçue par la face arrière des panneaux solaires photovoltaïques double face utilisés dans l'expérience varie selon le scénario d'application, les mois et les altitudes. Parmi ces scénarios, la proportion d'irradiation la plus élevée est de 50 à 60 % dans les paysages enneigés, et la plus faible d'environ 10 à 12 % dans les terrains conventionnels. Des statistiques sont disponibles pour d'autres conditions de site, telles que les terrains à hautes surfaces vitrées et les terrains à herbes courtes. Les données sont les suivantes :

Graphique : Irradiation de la face arrière des modules solaires bifaciaux dans différentes conditions de terrain

Conditions de terrain	Irradiation arrière (données 2022)	Irradiation arrière (données 2023)	Irradiation totale des deux côtés
Entièrement recouvert de neige	50%~60%		100%
Fine couche de neige		27%~30%	100%
terres à hautes herbes	15%~17%		100%
Terrain à herbes courtes	13%~14%		100%
Terre de boue nue	10%~12%	15%~16%	100%

Comparaison des panneaux solaires sur l'irradiation arrière des modules solaires bifaciaux dans différentes conditions de terrain

Performances de la capacité de production d'énergie des panneaux solaires de différentes technologies

Français Dans la comparaison de la production d'énergie des TOPCon de type N, PERC de type P, IBC de type N et HJT de type N, les résultats des tests ont confirmé que dans les mêmes conditions, l'ordre de production d'énergie est N TOPCon de type P, PERC de type N, IBC de type N, HJT de type N. Il ressort des données publiées au premier semestre 2023 que les schémas de production d'énergie des différents types de technologies en 2023 sont cohérents avec la même période l'année dernière. En 2023, TOPCon et PERC étaient respectivement 1,28 % et 1 % supérieurs à IBC. HJT est 2,63 % inférieur à IBC.

D'autres comparaisons de données pour les modules solaires de différentes technologies incluent :

● Les modules N-TOPCon ont non seulement la meilleure production d'énergie, mais ont également un rapport bifacial plus élevé et une température de fonctionnement plus basse ;

● Le rapport bifacial des modules N-IBC est faible et le gain de production d'énergie sur la face arrière est faible ;

● Les composants N-HJT fonctionnent à des températures plus élevées et subissent des pertes de température plus importantes ;

● Le N-HJT présente une oxydation excessive du ruban de soudure en raison de la température de fonctionnement élevée et l'atténuation de puissance est élevée, comme le montre la figure :

Problèmes de panne du panneau solaire HJT après un rapport de test à long terme

Le courant de fonctionnement à long terme des modules solaires sur le site d'essai est supérieur à la valeur du courant nominal

Il convient de noter que, selon les données empiriques, le courant de fonctionnement mesuré sur site des composants est supérieur au courant nominal pendant une longue période, atteignant 115 % Imp au maximum. Un courant trop élevé peut, d'une part, générer une chaleur importante et une température de fonctionnement excessive ; d'autre part, la conformité des équipements de support côté CA et CC aux exigences doit être vérifiée plus en détail. L'étape suivante consistera à suivre l'évolution du courant de fonctionnement des composants de grande taille.

La taille des cellules de silicium influence de manière insignifiante le rendement électrique

La taille de la cellule a peu d'impact sur la production d'énergie du module. Globalement, la production d'énergie des cellules de grande taille est relativement élevée, mais il existe des différences entre les cellules de même taille provenant de différents fabricants. Comme le montre la figure ci-dessous, la capacité de production d'énergie la plus élevée et la plus faible en mégawatts provient des cellules de 158 mm, ce qui signifie qu'il existe encore des différences dans les procédés de fabrication des différents fabricants. Ces différences entraînent des différences dans la production d'énergie des modules, la différence maximale n'étant que de 2,0 %.

Section onduleur solaire

Les onduleurs à chaîne ont la production d'énergie la plus élevée, les onduleurs distribués ont la production d'énergie la plus faible

Concernant les onduleurs, la production d'électricité des différents types d'onduleurs en 2023 est cohérente avec celle de la même période l'an dernier, avec une différence de production d'électricité de l'ordre de 0,5 %. Pour les onduleurs distribués, la production basse tension des onduleurs de type boîtier n'a pas atteint 1,1 fois en 2022, pour des raisons stratégiques. En fonctionnement à puissance limitée, la production d'électricité est inférieure de 4,19 % à celle des onduleurs de chaîne ; après optimisation de la stratégie en 2023, elle est inférieure de 1,14 % à celle des onduleurs de chaîne.

Selon les données empiriques sur les onduleurs, les onduleurs de chaîne produisent la plus grande puissance, tandis que les onduleurs distribués produisent la plus faible puissance. Ces derniers ont un rendement d'inversion plus élevé et n'atteignent pas la valeur fixée de 1,1 fois. Puissance limitée. En termes de capacité de surcharge, la plupart des onduleurs satisfont à l'exigence de surcharge de 1,1 fois, et certains peuvent atteindre 1,13 fois la surcharge en peu de temps. Lorsque certains onduleurs sont surchargés de 1,03 fois, la puissance est limitée.

Cependant, des données empiriques sur les onduleurs ont montré que ceux de la base de Daqing fonctionnent à faible charge pendant une longue période après le démarrage et avant l'arrêt. Ce temps de fonctionnement à faible charge représente une part importante. Le rendement de l'onduleur est relativement faible à faible charge. L'étape suivante consistera à étudier comment améliorer le rendement de l'onduleur à faible charge.

Section de support PV

Les données empiriques sur les supports montrent que parmi les différents types de supports, la production d'énergie biaxiale est la plus élevée. Les supports verticaux monoaxiaux et les supports pleine dimension présentent des défauts plus élevés et une production d'énergie plus faible. Comparativement aux supports fixes, la production d'énergie des supports plats monoaxiaux est plus élevée en janvier et février avec les supports fixes. Après mars, la production d'énergie des supports plats monoaxiaux est supérieure à celle des supports fixes, et l'écart s'accentue. De plus, la capacité de production d'énergie par mégawatt des différents types de supports est globalement cohérente avec la tendance de l'irradiation.

Résultats des tests de production d'électricité Les données empiriques sur les supports montrent que parmi les différents types de supports

Il convient de noter que les données empiriques du support montrent que le logiciel de calcul théorique de conception de centrale photovoltaïque ne prend en charge que les systèmes fixes + double face et plats mono-axe + double face, et ne prend pas en charge la simulation d'autres systèmes à support de suivi + double face. L'écart entre les données mesurées et les données de calcul théoriques du support fixe est faible, tandis que celui du support plat mono-axe est important. De plus, il existe des différences d'irradiation selon l'angle d'inclinaison. L'augmentation de l'espacement des sous-réseaux peut augmenter la proportion d'irradiation arrière, réduire les temps d'ombrage matin et soir et contribuer à accroître la production d'énergie matricielle ; il existe des différences entre l'irradiation arrière et les proportions d'irradiation arrière selon l'espacement. Plus l'espacement global est grand, plus la proportion d'irradiation arrière est élevée.

Section Système de stockage d'énergie

La section de démonstration des produits de stockage d'énergie de la base de Daqing couvre sept types de technologies de stockage d'énergie différents, proposés par six fabricants : stockage électrochimique, stockage électromagnétique et stockage mécanique. Ces technologies couvrent le phosphate de fer lithium, le lithium ternaire, le titanate de lithium, le flux tout-vanadium, les supercondensateurs, les condensateurs hybrides et le stockage d'énergie par volant d'inertie. En termes d'efficacité, le système de batterie de stockage d'énergie affiche un rendement élevé et peut atteindre les valeurs promises. En cas d'augmentation des pertes des PCS et des dispositifs de conversion de puissance, notamment en cas de consommation d'énergie par le climatiseur ou la pompe, le rendement du système diminue.

Résultats des tests de performance de 7 types différents de technologies de stockage d'énergie

L'étude empirique des produits de stockage d'énergie sur la base de Daqing a révélé un manque de normes d'essai en extérieur pour les produits de stockage d'énergie mesurés. La prochaine étape consistera à mener des recherches sur les méthodes et les normes d'essai en extérieur pour les produits de stockage d'énergie. Les performances des batteries de stockage d'énergie varient selon les conditions météorologiques et les scénarios d'application. L'étape suivante consistera à déterminer les caractéristiques de fonctionnement et l'adaptabilité des différents produits de stockage d'énergie et des centrales photovoltaïques à différentes conditions météorologiques.

La démonstration du système de stockage d'énergie se concentre sur trois scénarios d'application : transfert d'énergie simulé, réseau électrique local couvert par un grand réseau électrique, et réseau électrique local avec capacités de réglage et de support. Le transfert d'énergie implique la configuration d'une certaine proportion de systèmes de production d'électricité photovoltaïque et de stockage avec des fonctions de transfert d'énergie dans les grands réseaux électriques afin de lisser les courbes de fonctionnement combinées du photovoltaïque et du stockage. Parmi ces scénarios, les courbes de production combinées du photovoltaïque et du stockage des systèmes de stockage d'énergie à simple et double PCS sont plus lisses, et les courbes de production combinées des systèmes de stockage hybrides sont plus lisses. La courbe de production combinée des systèmes énergétiques avec lumière et stockage fluctue fortement ; la configuration d'une certaine proportion de systèmes de production d'électricité avec lumière et stockage avec des fonctions de régulation de fréquence rapide dans les grands réseaux électriques peut réduire les fluctuations locales de puissance et de fréquence.

Système de ferme solaire

D'après les mesures réelles des différentes solutions, la solution support plat à axe unique + onduleur de chaîne + module double face de grande taille offre la production d'énergie la plus élevée par mégawatt. Le rendement des différentes solutions photovoltaïques correspondantes se situe généralement entre 80 % et 90 %. La plupart des rendements sont supérieurs à 83 %. Cependant, le rendement varie avec l'ensoleillement. Ce phénomène est lié à l'impact des modules bifaces et des supports de suivi sur la production d'énergie. Leur influence est étroitement liée.

Produits JM

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