Description Description
Titre de l'invention : Procédé d'évaluation de la production d’énergie photovoltaïque et unité d’évaluation et de Title of the invention: Method for evaluating the production of photovoltaic energy and unit of evaluation and
gestion mettant en œuvre le procédé management implementing the process
[1 ] DOMAINE TECHNIQUE [1] TECHNICAL FIELD
[2] La présente invention concerne le domaine d'évaluation de la production [2] The present invention relates to the field of production evaluation
d’énergie photovoltaïque. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé d'évaluation de la production d’énergie photovoltaïque et une unité d’évaluation et de gestion mettant en oeuvre ce procédé. photovoltaic energy. More particularly, the present invention relates to a method for evaluating the production of photovoltaic energy and to an evaluation and management unit implementing this method.
[3] ETAT DE L'ART [3] STATE OF THE ART
[4] Du fait de renchérissement des énergies fossiles et de l’augmentation de la [4] Due to the increase in the cost of fossil fuels and the increase in
pollution générée par la consommation de ces énergies fossiles, on se tourne de plus en plus vers les ressources d’énergies renouvelables et la consommation d’énergie dans une logique de développement durable. Cette tendance conduit naturellement à privilégier les énergies renouvelables telles que l’énergie solaire. pollution generated by the consumption of these fossil fuels, we are turning more and more to renewable energy resources and energy consumption in a logic of sustainable development. This trend naturally leads to favoring renewable energies such as solar energy.
Il est désormais classique d’installer des panneaux photovoltaïques notamment sur les toitures des entreprises, des bâtiments publics, ou simplement sur les toits des habitations particulières pour une autoconsommation ou pour fournir par exemple toute la production ou seulement le surplus d’énergie au réseau public. It is now conventional to install photovoltaic panels, in particular on the roofs of companies, public buildings, or simply on the roofs of private homes for self-consumption or to supply, for example, all production or only surplus energy to the public network. .
[5] Des quartiers à énergie positive sont actuellement en cours de développement. [5] Positive energy neighborhoods are currently being developed.
De tels quartiers ont pour but d’être autonomes en électricité en générant de manière renouvelable l’énergie qu’ils consomment. On peut citer par exemple le projet IssyGrid qui est un projet expérimental regroupant des habitations particulières et des bureaux. Pour ce projet, différents lieux ont été équipés notamment de modules photovoltaïques afin de pouvoir produire de l’énergie électrique dans le but de répondre aux demandes en énergie des installations de ce quartier. Such neighborhoods aim to be self-sufficient in electricity by generating the energy they consume in a renewable manner. We can cite, for example, the IssyGrid project which is an experimental project bringing together private homes and offices. For this project, various places were equipped in particular with photovoltaic modules in order to be able to produce electrical energy in order to meet the energy demands of the installations in this district.
[6] Les différents appareils électriques de ces installations sont par exemple [6] The various electrical devices of these installations are for example
interconnectés dans un réseau et peuvent être contrôlés également afin d’optimiser leur fonctionnement en fonction des quantités d’électricité produites instantanément et/ou des quantités stockées, par exemple dans des
accumulateurs, tout en limitant l’appoint en électricité venant du réseau public auquel le quartier est bien entendu connecté. interconnected in a network and can also be controlled in order to optimize their operation according to the quantities of electricity produced instantaneously and / or the quantities stored, for example in accumulators, while limiting the additional electricity from the public network to which the district is of course connected.
[7] Il existe également différents modules de commande permettant de limiter les consommations de différents appareils électriques pour piloter notamment le fonctionnement optimisé d’une installation de climatisation ou de chauffage (pompes à chaleur réversibles), des appareils ménagers (machine à laver, lave- vaisselle, chauffe-eau) ou encore des éclairages. [7] There are also various control modules making it possible to limit the consumption of various electrical devices, in particular to control the optimized operation of an air conditioning or heating installation (reversible heat pumps), household appliances (washing machine, washing machine). - dishes, water heaters) or lighting.
[8] Ainsi, le but du projet IssyGrid est de proposer un quartier pouvant gérer sa [8] Thus, the goal of the IssyGrid project is to provide a neighborhood that can manage its
propre énergie, et éventuellement apte à injecter de l’énergie électrique renouvelable en surplus dans le réseau public d’électricité. clean energy, and possibly able to inject surplus renewable electrical energy into the public electricity grid.
[9] Afin d’atteindre au moins partiellement une telle autonomie, il est donc [9] In order to at least partially achieve such autonomy, it is therefore
nécessaire de pouvoir évaluer la puissance photovoltaïque générée de façon prédictive, ce qui permet en cas d’insuffisance de production d’énergie électrique renouvelable face à une demande énergétique élevée par exemple d’arbitrer entre d’une part, un appoint en énergie électrique par le réseau public ou par de l’électricité stockée dans des accumulateurs et d’autre part, simplement un effacement de certains consommateurs jugés par exemple non critiques. necessary to be able to evaluate the photovoltaic power generated in a predictive manner, which makes it possible, in the event of insufficient production of renewable electrical energy in the face of high energy demand, for example to arbitrate between, on the one hand, an additional electrical energy by the public network or by electricity stored in accumulators and on the other hand, simply a deletion of certain consumers considered for example not critical.
[10] En effet, il peut être nécessaire d’activer des solutions de stockage, de [10] Indeed, it may be necessary to activate storage solutions,
prévenir l’opérateur du réseau public ou de puiser dans les unités de stockage dans le cas où la quantité d’énergie renouvelable disponible ou produite serait insuffisante ou en surproduction pour répondre à la demande en énergie des différentes consommateurs de ce quartier ou de limiter certains consommateurs d’électricité identifiés. warn the operator of the public network or draw on the storage units in the event that the quantity of renewable energy available or produced is insufficient or in overproduction to meet the energy demand of the various consumers in this district or to limit certain identified electricity consumers.
[11 ] Une telle situation peut par exemple se présenter dans le cas d’un hiver rigoureux au cours duquel les capacités de production d’énergie renouvelable sont très inférieures aux demandes ou au contraire en été avec une forte production photovoltaïque et une consommation estivale et diurne faible. [11] Such a situation can, for example, arise in the case of a severe winter during which the renewable energy production capacities are much lower than the demands or on the contrary in summer with a high photovoltaic production and a summer consumption and weak daytime.
[12] Dans le cadre de la conception des installations photovoltaïques, on connaît actuellement un certain nombre de logiciels permettant de calculer un [12] Within the framework of the design of photovoltaic installations, a certain number of software programs are currently known making it possible to calculate a
prévisionnel de production d’énergie électrique renouvelable. Ces logiciels sont utilisés pour déterminer pour un site futur de production le dimensionnement des installations photovoltaïques et prennent généralement en considération des données météorologiques historiques.
[13] Ces données météorologiques historiques comprennent par exemple les niveaux d’ensoleillement à différentes périodes de l’année dans la zone géographique prévue pour cette installation. forecast of renewable electrical energy production. This software is used to determine the dimensioning of photovoltaic installations for a future production site and generally take into account historical meteorological data. [13] These historical meteorological data include, for example, the levels of sunshine at different times of the year in the geographical area planned for this installation.
[14] Ces logiciels sont surtout développés pour calculer le retour sur [14] These software are mainly developed to calculate the return on
investissement et donc la viabilité financière d’un tel projet. investment and therefore the financial viability of such a project.
[15] Dans des versions plus évoluées pour des projets avec autoconsommation, certains logiciels permettent aussi de prendre en compte le côté consommateur et les besoins en énergie électrique d’une installation plus complexe comprenant des unités de production d’énergie électrique, des unités de stockage d’énergie électrique et des unités de consommation d’énergie électrique. [15] In more advanced versions for projects with self-consumption, some software also makes it possible to take into account the consumer side and the electrical energy requirements of a more complex installation comprising electrical energy production units, electrical energy storage and electrical energy consumption units.
[16] Cependant, ces logiciels ne sont pas adaptés pour prédire de manière fiable ou pratique la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production pour des périodes à venir, notamment au jour le jour et avec un pas d’échantillonnage assez précis dans la journée. En effet, la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité est dépendante des conditions météorologiques instantanées. Ces conditions météorologiques peuvent être variables d’une journée à l’autre ou encore au cours d’une même journée. [16] However, this software is not suitable for reliably or practically predicting the photovoltaic power generated by the production unit for future periods, in particular from day to day and with a fairly precise sampling step in the day. Indeed, the photovoltaic power generated by the electricity production unit is dependent on instantaneous weather conditions. These weather conditions can vary from day to day or even during the same day.
[17] De plus, les calculs réalisés par ces logiciels sont assez complexes et longs, ce qui les rend inaptes pour réaliser une évaluation prédictive permettant par exemple d’adapter la fourniture d’énergie ou encore les consommations des appareils électriques en temps réel. [17] In addition, the calculations performed by this software are quite complex and long, which makes them unsuitable for carrying out a predictive evaluation allowing, for example, to adapt the energy supply or even the consumption of electrical devices in real time.
[18] De plus, les logiciels de simulation photovoltaïque connus, initialement [18] In addition, known photovoltaic simulation software, initially
conçus pour une évaluation de performance annuelle, ont souvent un pas de calcul de l’ordre d’une heure et non ajustable, ce qui est beaucoup trop long pour une évaluation intra journalière où l’on a besoin d’évaluer la prévision pour un ordre de grandeur de la minute. designed for an annual performance evaluation, often have a calculation step of the order of one hour and not adjustable, which is much too long for an intra-day evaluation where one needs to evaluate the forecast for a order of magnitude of the minute.
[19] Ainsi, ces logiciels, même s’ils sont très performants dans la modélisation et dans l’ergonomie, ne sont pas adaptés pour la prédiction de la production d’énergie photovoltaïque pour des temps courts, ne sont pas précis et sont consommateurs en temps de calcul. [19] Thus, these software, even if they are very efficient in modeling and in ergonomics, are not suitable for the prediction of the production of photovoltaic energy for short times, are not precise and consume in computing time.
[20] Afin de pouvoir satisfaire aux demandes en énergie des différentes [20] In order to be able to meet the energy demands of the various
installations de ces quartiers à énergie positive, il est donc nécessaire de pouvoir prédire la puissance photovoltaïque générée en temps réel, et éventuellement
activer la fourniture ou l’injection d’électricité à ces installations depuis le réseau public, activer des unités de stockage ou commander la baisse de consommation ou le démarrage de certains consommateurs ou appareils électriques identifiés du quartier. installations in these positive energy districts, it is therefore necessary to be able to predict the photovoltaic power generated in real time, and possibly activate the supply or injection of electricity to these installations from the public network, activate storage units or control the reduction in consumption or the start-up of certain consumers or identified electrical devices in the district.
[21 ] Dans le cas de systèmes électriques hybrides en particulier avec des [21] In the case of hybrid electric systems, in particular with
générateurs électriques thermiques comme les groupes électrogènes diesel, la prédiction photovoltaïque à court terme permet d’anticiper une baisse de production solaire due à un passage nuageux par exemple et de démarrer un ou plusieurs générateurs en avance et éviter un effacement forcé voir un black-out. En contrepartie, une prévision fiable permet de minimiser le nombre de générateurs en marche, diminuer la consommation de carburant et le besoin de maintenance tout en garantissant l’approvisionnement fiable en électricité. thermal electric generators such as diesel generators, short-term photovoltaic prediction makes it possible to anticipate a drop in solar production due to a cloudy passage for example and to start one or more generators in advance and to avoid a forced cancellation or even a blackout . On the other hand, a reliable forecast helps to minimize the number of running generators, reduce fuel consumption and the need for maintenance while ensuring a reliable supply of electricity.
[22] Un des objets de l’invention est donc de fournir une solution pour pouvoir évaluer en temps réel la production photovoltaïque d’une installation sans recourir à des calculs complexes. [22] One of the objects of the invention is therefore to provide a solution to be able to evaluate the photovoltaic production of an installation in real time without resorting to complex calculations.
[23] Un autre aspect concerne le contrôle de la puissance générée dans un but de diagnostic. En effet, en évaluant une production d'énergie photovoltaïque théorique selon les conditions météorologiques réelles de façon assez fine pour l'unité de production au cours d'un intervalle de temps passé et en comparant cette production théorique à la production réelle d'électricité par l'unité de production au cours du même intervalle de temps, il est possible de déterminer un état de fonctionnement de l'unité de production et de prévoir, en cas d’écart trop important, des opérations de maintenance par exemple qui s’imposent. [23] Another aspect relates to the control of the power generated for diagnostic purposes. Indeed, by evaluating a theoretical production of photovoltaic energy according to the real meteorological conditions in a fairly fine way for the production unit during a past time interval and by comparing this theoretical production with the real production of electricity by the production unit during the same time interval, it is possible to determine an operating state of the production unit and to plan, in the event of too great a deviation, maintenance operations for example which are necessary .
[24] En effet, si la quantité d’énergie électrique produite est trop faible par rapport à la puissance attendue, il peut en être déduit que l'unité de production présente un problème technique, tel que, par exemple, un défaut de chaîne de modules, d’onduleur, un dépôt de poussières ou saleté etc. [24] Indeed, if the amount of electrical energy produced is too low compared to the expected power, it can be deduced that the production unit has a technical problem, such as, for example, a chain fault. modules, inverters, deposits of dust or dirt etc.
[25] La présente invention a donc pour objectif de pallier, au moins partiellement, aux problèmes de l’art antérieur exposés précédemment, en proposant un procédé simplifié d'évaluation de production d’énergie photovoltaïque permettant une surveillance, un diagnostic ou une prédiction de la production d’énergie photovoltaïque. [25] The present invention therefore aims to overcome, at least partially, the problems of the prior art described above, by proposing a simplified method for evaluating the production of photovoltaic energy allowing monitoring, diagnosis or prediction. of photovoltaic energy production.
[26] EXPOSE DE L'INVENTION
[27] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé d'évaluation de la production d’énergie photovoltaïque pour une installation de fourniture d’énergie implantée sur un site, l’installation de fourniture d’énergie comprenant au moins une unité de production d’électricité ayant au moins un module photovoltaïque; [26] DISCLOSURE OF THE INVENTION [27] To this end, the invention relates to a method for evaluating the production of photovoltaic energy for an energy supply installation located on a site, the energy supply installation comprising at least one electricity production unit having at least one photovoltaic module;
caractérisé en ce que le procédé d’évaluation de production d’énergie characterized in that the energy production evaluation method
photovoltaïque comprend les étapes suivantes: photovoltaic comprises the following stages:
- détermination de valeurs d’irradiance passées ou prédictives pour le site sur lequel l’installation de fourniture d’énergie est implantée, ladite détermination étant réalisée pour des intervalles de temps compris entre une seconde et deux ans, et - determination of past or predictive irradiance values for the site on which the energy supply installation is located, said determination being carried out for time intervals between one second and two years, and
- évaluation de la puissance photovoltaïque générée en fonction des valeurs d’irradiance déterminées et de valeurs numériques préenregistrées dans une base de données, cette base de données comportant pour chaque jour de l’année et différents instants de chaque jour des valeurs numériques - evaluation of the photovoltaic power generated based on the determined irradiance values and digital values pre-recorded in a database, this database comprising for each day of the year and different times of each day digital values
préenregistrées permettant de déterminer la puissance électrique photovoltaïque générées en fonction de l’irradiance. pre-recorded to determine the photovoltaic electrical power generated as a function of the irradiance.
[28] Les différentes étapes du procédé sont par exemple réalisés de manière [28] The various steps of the process are for example carried out in a
automatique par une unité d’évaluation et de gestion comprenant des moyens de traitement ou un système informatique tel qu’un microprocesseur ou un automatic by an evaluation and management unit comprising processing means or a computer system such as a microprocessor or a
microcontrôleur. La capacité de ces moyens de traitement peut être limitée du fait de l’utilisation de la base de données comme cela sera décrit dans la suite de la description. En particulier les valeurs de puissance photovoltaïques générée sont lues par les moyens de traitement et peuvent être mises en mémoire et traitées ultérieurement. microcontroller. The capacity of these processing means may be limited due to the use of the database as will be described in the remainder of the description. In particular, the photovoltaic power values generated are read by the processing means and can be stored and subsequently processed.
[29] L’utilisation d’une base de données, par exemple sous forme d’une table, afin de déterminer la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité par introduction de l’irradiance permet de limiter les puissances de calcul nécessaires afin de déterminer cette puissance photovoltaïque générée. [29] The use of a database, for example in the form of a table, in order to determine the photovoltaic power generated by the electricity production unit by the introduction of irradiance makes it possible to limit the powers of calculation necessary to determine this generated photovoltaic power.
[30] Ainsi, l’utilisation d’une telle base de données permet de faciliter les calculs et donc permet une détermination plus simple et plus rapide de la puissance photovoltaïque générée à tout moment de la journée. Par ailleurs, l’utilisation d’une telle base de données permet une automatisation de la détermination de la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité.
[31 ] L’invention peut en outre comprendre un ou plusieurs des aspects suivants pris seuls ou en combinaison : [30] Thus, the use of such a database makes it possible to facilitate calculations and therefore allows a simpler and faster determination of the photovoltaic power generated at any time of the day. Furthermore, the use of such a database allows automation of the determination of the photovoltaic power generated by the electricity production unit. [31] The invention may further comprise one or more of the following aspects taken alone or in combination:
[32] Selon un aspect, les valeurs numériques préenregistrées dans la base de données correspondent à des valeurs de puissance électrique photovoltaïque générées en fonction de valeurs d’irradiance. [32] According to one aspect, the digital values pre-recorded in the database correspond to photovoltaic electric power values generated as a function of irradiance values.
[33] La base de données comporte par exemple pour chaque instant répertorié dans la base de données des valeurs de puissance électrique générée en fonction de différents niveaux d’irradiance, les niveaux d’irradiance étant compris dans une plage entre 0 et 1300 W/m2, en particulier par pas de 10 W/m2. [33] The database includes, for example, for each instant listed in the database, electrical power values generated as a function of different irradiance levels, the irradiance levels being within a range between 0 and 1300 W / m 2 , in particular in steps of 10 W / m 2 .
[34] Pour un niveau d’irradiance qui n’est pas renseigné dans la base de données et qui se situe entre deux niveaux renseignés dans la base de données, la valeur de la puissance électrique photovoltaïque peut être déterminée par interpolation linéaire des valeurs de puissance électrique photovoltaïque renseignées aux deux niveaux d’irradiance renseignés dans la base de données. [34] For an irradiance level which is not entered in the database and which is located between two levels entered in the database, the value of the photovoltaic electric power can be determined by linear interpolation of the values of photovoltaic electric power entered at the two irradiance levels entered in the database.
[35] Selon un autre aspect, les valeurs numériques préenregistrées dans la base de données correspondent à des coefficients d’une fonction mathématique décrivant des valeurs de puissance électrique générée en fonction de [35] According to another aspect, the digital values pre-recorded in the database correspond to the coefficients of a mathematical function describing the values of electric power generated as a function of
l’irradiance. irradiance.
[36] La fonction mathématique peut être un polynôme, notamment de degré 4. [36] The mathematical function can be a polynomial, in particular of degree 4.
[37] Les coefficients de la fonction mathématique sont notamment déterminés par régression au moindre carré de valeurs de puissance électrique générée en fonction de différentes valeurs d’irradiance, les valeurs d’irradiance étant par exemple comprises dans une plage entre 0 et 1300 W/m2. [37] The coefficients of the mathematical function are in particular determined by least-squared regression of the electric power values generated as a function of different irradiance values, the irradiance values being for example within a range between 0 and 1300 W / m 2 .
[38] Le procédé peut comprendre une étape de correction de la puissance [38] The method may include a step of correcting the power
électrique photovoltaïque générée en fonction de l’irradiance, cette étape de correction tenant compte de valeurs prédictives, passés ou mesurées de température et/ou de vitesse du vent sur le site d’implantation en appliquant un coefficient de correction. photovoltaic electricity generated as a function of irradiance, this correction step taking into account predictive, past or measured values of temperature and / or wind speed at the installation site by applying a correction coefficient.
[39] Le coefficient de correction est notamment un coefficient de correction [39] The correction coefficient is in particular a correction coefficient
linéaire. linear.
[40] Les valeurs numériques préenregistrées sont par exemple renseignées dans la base de données au moins entre le lever et le coucher du soleil de chaque jour
avec des instants de la journée espacés d’un temps compris entre 5 min et 2 h, notamment égal à 1 h. [40] The pre-recorded numerical values are for example entered in the database at least between sunrise and sunset of each day with instants of the day spaced apart by a time between 5 min and 2 h, in particular equal to 1 h.
[41 ] Pour un instant de la journée qui n’est pas renseigné dans la base de [41] For a moment of the day that is not entered in the database
données et qui se situe entre deux instants renseignés dans la base de données, les valeurs numériques préenregistrées peuvent être déterminées par data and which is between two instants entered in the database, the pre-recorded numerical values can be determined by
interpolation linéaire des valeurs numériques préenregistrées renseignées aux deux instants renseignés dans la base de données. linear interpolation of the prerecorded numerical values indicated at the two times indicated in the database.
[42] L’évaluation de la production d’énergie électrique est notamment réalisée avec un pas d’échantillonnage inférieur ou égal à cinq minutes, et notamment toutes les secondes. [42] The evaluation of the production of electrical energy is carried out in particular with a sampling interval less than or equal to five minutes, and in particular every second.
[43] L’invention concerne également un procédé de prévision de la production d'énergie photovoltaïque et de gestion d'appareils électriques pour une [43] The invention also relates to a method for forecasting the production of photovoltaic energy and for managing electrical devices for a
installation de fourniture d’énergie implantée sur un site équipé d’au moins un appareil électrique, l’installation de fourniture d’énergie comprenant au moins une unité de production d’électricité ayant au moins un module photovoltaïque (14), comportant les étapes : energy supply installation located on a site equipped with at least one electrical device, the energy supply installation comprising at least one electricity production unit having at least one photovoltaic module (14), comprising the steps :
- exécution d’un procédé d’évaluation de la production d’énergie photovoltaïque tel que défini ci-dessus, dans lequel lors de l’étape de détermination des valeurs d’irradiance, on détermine des valeurs d’irradiance prédictives pour le site sur lequel l’installation de fourniture d’énergie est implantée, ladite détermination étant réalisée pour un intervalle de temps prévisionnel compris entre une seconde et deux jours, et - execution of a method for evaluating the production of photovoltaic energy as defined above, in which during the step of determining the irradiance values, predictive irradiance values for the site on in which the energy supply installation is located, said determination being carried out for a forecast time interval of between one second and two days, and
- adaptation du mode de fonctionnement d'au moins un appareil électrique en fonction de l’évaluation de la production d'énergie photovoltaïque de l’installation de fourniture d’énergie. - adaptation of the operating mode of at least one electrical device according to the evaluation of the photovoltaic energy production of the energy supply installation.
[44] L’invention concerne aussi un procédé de surveillance et de diagnostic de production d'énergie photovoltaïque pour une installation de fourniture d’énergie implantée sur un site, l’installation de fourniture d’énergie comprenant au moins une unité de production d’électricité ayant au moins un module photovoltaïque comportant les étapes : [44] The invention also relates to a method for monitoring and diagnosing photovoltaic energy production for an energy supply installation located on a site, the energy supply installation comprising at least one production unit of energy. '' electricity having at least one photovoltaic module comprising the steps:
- exécution d’un procédé d’évaluation de la production d’énergie photovoltaïque tel que défini ci-dessus, dans lequel lors de l’étape de détermination des valeurs d’irradiance, on détermine des valeurs d’irradiance historiques pour le site sur
lequel l’installation de fourniture d’énergie est implantée pour un intervalle de temps passé, et - execution of a method for evaluating the production of photovoltaic energy as defined above, in which during the step of determining the irradiance values, historical irradiance values are determined for the site on which the energy supply installation is installed for a past time interval, and
- comparaison de la production d’énergie photovoltaïque évaluée à la production photovoltaïque mesurée pendant l'intervalle de temps passé. - comparison of the photovoltaic energy production evaluated with the photovoltaic production measured during the past time interval.
[45] Selon un aspect supplémentaire, le procédé comporte de plus une étape de génération d’une alerte si la différence entre la production d’énergie [45] According to a further aspect, the method further comprises a step of generating an alert if the difference between the energy production
photovoltaïque évaluée et la production photovoltaïque mesurée pendant l'intervalle de temps passé est supérieure à un seuil prédéfini. PV evaluated and PV production measured during the elapsed time interval is above a predefined threshold.
[46] L’invention concerne aussi une unité d’évaluation et de gestion comprenant des moyens configurés pour la mise en oeuvre d’un procédé tel que défini ci- dessus. [46] The invention also relates to an evaluation and management unit comprising means configured for the implementation of a method as defined above.
[47] L’invention concerne en outre un produit programme d'ordinateur chargeable dans la mémoire interne d'une unité d’évaluation et de gestion comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution des étapes d’un procédé tel que défini ci-dessus lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par un ordinateur [47] The invention further relates to a computer program product that can be loaded into the internal memory of an evaluation and management unit comprising portions of software code for executing the steps of a method as defined. above when said computer program is executed by a computer
[48] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la [48] Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the
description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : following description, given by way of example and without limitation, with reference to the appended drawings in which:
[49] [Fig.1 ] est une représentation schématique en perspective d’un site équipé d’une installation de fourniture d’énergie renouvelable; [49] [Fig.1] is a schematic perspective representation of a site equipped with a renewable energy supply installation;
[50] [Fig.2] est une représentation schématique synoptique d’un réseau local d’électricité comprenant une installation de fourniture d’énergie électrique, [50] [Fig.2] is a schematic synoptic representation of a local electricity network comprising an installation for the supply of electrical energy,
[51 ] [Fig.3] est un exemple d’un extrait d’une représentation schématique d’une base de données d'évaluation de la puissance photovoltaïque générée en fonction de niveaux d’irradiance et de la période de l’année pour l’installation de fourniture d’énergie du site des figures 1 et 2, [51] [Fig.3] is an example of an excerpt from a schematic representation of a database for evaluating the photovoltaic power generated as a function of irradiance levels and the time of year for the energy supply installation of the site in figures 1 and 2,
[52] [Fig.4] est un exemple d’un graphe montrant pour plusieurs instants dans l’année la puissance photovoltaïque générée en fonction de l’irradiance pour l’installation de fourniture d’énergie du site des figures 1 et 2, [52] [Fig.4] is an example of a graph showing for several times in the year the photovoltaic power generated as a function of the irradiance for the energy supply installation of the site of Figures 1 and 2,
[53] [Fig.5] est un exemple d’un extrait d’une représentation schématique d’une base de données d'évaluation de la puissance photovoltaïque générée en fonction de l’irradiance et de la période de l’année pour l’installation de fourniture
d’énergie du site des figures 1 et 2 avec des coefficients d’une fonction [53] [Fig.5] is an example of an extract from a schematic representation of a database for evaluating the photovoltaic power generated as a function of the irradiance and the time of year for the supply installation energy of the site of Figures 1 and 2 with coefficients of a function
polynomiale, polynomial,
[54] [Fig.6] est un schéma pour illustrer la constitution de la base de données [54] [Fig.6] is a diagram to illustrate the constitution of the database
d'évaluation d’une puissance photovoltaïque générée par le système de fourniture d’énergie du site de la figure 1 evaluation of a photovoltaic power generated by the energy supply system of the site in Figure 1
[55] [Fig.7] est un organigramme d’un exemple de réalisation d’un procédé [55] [Fig. 7] is a flowchart of an exemplary embodiment of a process
d’évaluation de la puissance électrique photovoltaïque générée, evaluation of the photovoltaic electric power generated,
[56] [Fig.8] est un organigramme d’un exemple de réalisation d’un procédé de prévision de production d'énergie photovoltaïque et de gestion d'appareils électriques, et [56] [Fig. 8] is a flowchart of an exemplary embodiment of a method of forecasting photovoltaic energy production and management of electrical devices, and
[57] [Fig.9] est un organigramme d’un exemple de réalisation d’un procédé de surveillance et de diagnostic de production d'énergie photovoltaïque. [57] [Fig.9] is a flowchart of an exemplary embodiment of a photovoltaic energy production monitoring and diagnostic process.
[58] DESCRIPTION DETAILLEE [58] DETAILED DESCRIPTION
[59] Sur toutes les figures, les éléments ayant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence. [59] In all the figures, the elements having identical functions bear the same reference numbers.
[60] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se [60] The following embodiments are examples. Although the description is
réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas refers to one or more embodiments, this does not mean
nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. necessarily that each reference relates to the same embodiment, or that the characteristics apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined or interchanged to provide other embodiments.
[61 ] Définitions : [61] Definitions:
[62] Dans la description suivante, on entend par « module photovoltaïque », une unité de production d’énergie électrique (en courant continu) la plus élémentaire, constituée d’un assemblage de cellules photovoltaïques interconnectées entre elles et complètement protégées de l’environnement extérieur, c’est-à-dire tel que défini par la norme IEC-TS61836. [62] In the following description, the term “photovoltaic module” is understood to mean a most elementary unit for producing electrical energy (direct current), consisting of an assembly of photovoltaic cells interconnected with one another and completely protected from the external environment, that is, as defined by standard IEC-TS61836.
[63] On entend par l’expression « temps réel » dans la description suivante, un pas d’échantillonnage d'évaluation inférieur ou égal à 10 minutes, et notamment inférieure ou égal à 5 minutes, en particulier toutes les minutes. [63] The expression "real time" is understood in the following description to mean an evaluation sampling interval less than or equal to 10 minutes, and in particular less than or equal to 5 minutes, in particular every minute.
[64] On entend par l’expression « irradiance » ou éclairement énergétique selon la norme ISO 80000-7 §19 dans la description suivante, une quantification d’une puissance d’un rayonnement électromagnétique frappant une unité de surface.
L’irradiance correspond à la densité surfacique du flux énergétique arrivant au point considéré d’une surface. Cette densité surfacique est exprimée en Watt par mètre carré (W/m2) pour tout le spectre solaire ou une partie de spectre définie. L’irradiance peut être notamment l’irradiance globale horizontale (GHI pour « global horizontal irradiance » en anglais), l’irradiance dans un plan défini fixe ou variable comme le plan des modules, l’irradiance diffuse et/ou l’irradiance directe normale ou un ensemble de ces informations. [64] The expression “irradiance” or irradiance according to standard ISO 80000-7 §19 in the following description is understood to mean a quantification of a power of electromagnetic radiation striking a unit area. The irradiance corresponds to the surface density of the energy flow arriving at the point considered on a surface. This surface density is expressed in Watt per square meter (W / m 2 ) for the entire solar spectrum or a defined part of the spectrum. The irradiance can be in particular the global horizontal irradiance (GHI for "global horizontal irradiance" in English), the irradiance in a fixed or variable defined plane such as the plane of the modules, the diffuse irradiance and / or the direct irradiance normal or a set of this information.
[65] En français le mot « temps » peut être associé à la chronologie ou à la [65] In French the word "temps" can be associated with chronology or with
météorologie. Le mot « temps » sera utilisé dans la présente description uniquement pour la description d’éléments temporels, les mots météorologie ou météorologique pour décrire les éléments associés à la météorologie. meteorology. The word "weather" will be used in this description only for the description of temporal elements, the words meteorology or meteorological to describe the elements associated with meteorology.
[66] Par « paramètre météorologique » on comprend tout paramètre lié à la [66] The term "meteorological parameter" includes any parameter linked to the
météorologie qui peut avoir une influence sur le fonctionnement et notamment le rendement des modules photovoltaïques, comme la valeur d’irradiance, la température et/ou la vitesse du vent sur le site d’implantation. meteorology which can have an influence on the operation and in particular the performance of the photovoltaic modules, such as the irradiance value, the temperature and / or the wind speed at the installation site.
[67] On entend par « intervalle de temps » la durée entre le début et la fin de la période d’évaluation ou la période de prévision. L’intervalle de temps prévisionnel est la durée entre un instant prévisionnel dans le futur et l’instant présent. Si l’intervalle de temps prévisionnel est de 36 h, cela permet par exemple d’avoir à l’instant présent une prévision des valeurs d’un paramètre météorologique entre maintenant et dans 36 h. [67] "Time interval" means the time between the start and the end of the assessment period or the forecast period. The predicted time interval is the time between a predicted moment in the future and the present moment. If the forecast time interval is 36 h, this allows for example to have at the present moment a forecast of the values of a meteorological parameter between now and in 36 h.
[68] On entend par « pas d’échantillonnage » la durée entre deux instants par exemple pour la détermination des valeurs d’irradiance ou la durée entre points d’évaluations de la production d’énergie photovoltaïque sur « l’intervalle de temps ». Ainsi pour un intervalle de temps prévisionnel de 36h et un pas d’échantillonnage de 5 minutes, on calcule pour entre maintenant et dans 36 h pour toutes les 5 min la production d’énergie photovoltaïque soit 36x60/5+1 = 433 valeurs de productions futures. [68] The term “sampling step” is understood to mean the duration between two instants, for example for the determination of irradiance values or the duration between evaluation points of the production of photovoltaic energy over the “time interval”. . Thus for a provisional time interval of 36h and a sampling step of 5 minutes, we calculate for between now and in 36 h for every 5 min the production of photovoltaic energy, i.e. 36x60 / 5 + 1 = 433 production values futures.
[69] Site : [69] Site:
[70] En référence à la figure 1 , il est représenté un site 1 par exemple à caractère commercial, comme par exemple une station-service avec notamment un bâtiment de vente 3 et une structure 5 de distribution de carburant avec une
toiture 7, par exemple sous forme d’un auvent. Sur ce site 1 sont également implantés divers appareils électriques 10. [70] Referring to Figure 1, there is shown a site 1 for example of a commercial nature, such as a service station with in particular a sales building 3 and a fuel distribution structure 5 with a roof 7, for example in the form of a canopy. On this site 1 are also located various electrical devices 10.
[71 ] Les appareils électriques 10 sont par exemple des pompes à chaleur, un système de climatisation, des dispositifs d’éclairage et / ou d’affichage, des pompes de distribution de carburant, ou encore des distributeurs automatiques. [71] The electrical devices 10 are, for example, heat pumps, an air conditioning system, lighting and / or display devices, fuel dispensing pumps, or even vending machines.
[72] Sur ce site 1 est implantée en outre une installation de fourniture d’énergie électrique 11 ( voir figure 2) qui comporte au moins une unité de production d’électricité 12 ayant au moins un, de préférence une multitude de modules photovoltaïques 14 et une unité d’évaluation et de gestion 16. [72] On this site 1 is also located an electrical energy supply installation 11 (see Figure 2) which comprises at least one electricity production unit 12 having at least one, preferably a multitude of photovoltaic modules 14 and an evaluation and management unit 16.
[73] Chaque module photovoltaïque 14 de cette unité de production d’électricité 12 présente des caractéristiques connues de production, et notamment de puissance électrique générée en fonction de l’ensoleillement, plus [73] Each photovoltaic module 14 of this electricity production unit 12 has known production characteristics, and in particular electrical power generated depending on the sunshine, more
spécifiquement en fonction de notamment l’irradiance ainsi que par exemple la température. On peut utiliser des modules photovoltaïques 14 de technologies connues par exemple des modules avec des cellules photovoltaïques (non représentées) par exemple à base de silicium cristallin. specifically depending on the irradiance as well as for example the temperature. It is possible to use photovoltaic modules 14 of known technologies, for example modules with photovoltaic cells (not shown), for example based on crystalline silicon.
[74] Comme on le voit sur la figure 1 , les modules photovoltaïques 14 sont par exemple installés sur la toiture 7 de la structure 5 de distribution de carburant. [74] As seen in Figure 1, the photovoltaic modules 14 are for example installed on the roof 7 of the structure 5 of fuel distribution.
[75] L’installation de fourniture d’énergie électrique 11 comporte de plus, de [75] The electrical power supply installation 11 also comprises
manière optionnelle, une unité de stockage 18 de l’énergie électrique produite par l’unité de production d’électricité 12 et / ou un générateur thermique d’électricité 20. optionally, a storage unit 18 for the electrical energy produced by the electricity production unit 12 and / or a thermal electricity generator 20.
[76] Cette unité de stockage 18 peut par exemple être une batterie électrique ou un accumulateur d’énergie électrique. [76] This storage unit 18 can for example be an electric battery or an electric energy accumulator.
[77] Le générateur thermique d’électricité 20 peut être formé par un groupe [77] The thermal electricity generator 20 can be formed by a group
électrogène diesel pouvant être mis en route pour assurer un complément de puissance par exemple en cas de défaillance ou d’absence du réseau public d’électricité ou dans le cas où il est économiquement plus avantageux de démarrer le groupe électrogène que de tirer sur le réseau public. diesel generator that can be started to provide additional power, for example in the event of failure or absence of the public electricity network or in the event that it is economically more advantageous to start the generator set than to draw on the network public.
[78] Bien entendu, on envisage d’autres modes de réalisation où le site 1 peut être un ensemble résidentiel et/ ou industriel comprenant des habitations individuelles ou collectives, des bureaux, ou encore des bâtiments industriels.
[79] Comme représenté de façon schématique sur la figure 2, l’installation de fourniture d’énergie électrique 12 et les appareils électriques 10 sont par exemple interconnectés dans un réseau électrique local 22 contrôlé par l’unité de d’évaluation et de gestion 16. [78] Of course, other embodiments are envisaged where the site 1 can be a residential and / or industrial complex comprising individual or collective dwellings, offices, or even industrial buildings. [79] As shown schematically in Figure 2, the electrical energy supply installation 12 and the electrical devices 10 are for example interconnected in a local electrical network 22 controlled by the evaluation and management unit. 16.
[80] Comme cela sera détaillé plus loin, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est configurée pour analyser la production d’énergie électrique de l’unité de production d’électricité 12, pour analyser les besoins en électricité des appareils électriques 10 et pour contrôler par exemple l’unité de stockage 18 et/ou un ou plusieurs générateurs thermique d’électricité 20 et les flux d’électricité entre les divers unités du réseau électrique local 22. Ce réseau électrique local 22 est en outre raccordé au réseau public d’électricité 24 qui peut recevoir l’électricité produite en surplus par l’installation de fourniture d’énergie 12 ou permet de compléter l’approvisionnement ou de se substituer, complètement ou [80] As will be detailed later, the evaluation and management unit 16 is configured to analyze the production of electrical energy from the electricity production unit 12, to analyze the electricity requirements of the electrical devices. 10 and for example to control the storage unit 18 and / or one or more thermal electricity generators 20 and the flow of electricity between the various units of the local electrical network 22. This local electrical network 22 is further connected to the public electricity network 24 which can receive the surplus electricity produced by the energy supply installation 12 or makes it possible to complete the supply or to replace it, completely or
partiellement, à l’unité de production d’électricité 12 selon le cas. partially, to the electricity production unit 12 as appropriate.
[81 ] A cet effet, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est par exemple configurée pour activer / désactiver/ contrôler des interrupteurs, relais et/ou convertisseurs disposé dans ce réseau local 22 et qui ne sont pas représentés, et pour gérer les divers flux d’électricité. [81] To this end, the evaluation and management unit 16 is for example configured to activate / deactivate / control switches, relays and / or converters arranged in this local network 22 and which are not shown, and for manage the various flows of electricity.
[82] Ainsi, l’énergie électrique produite par l’unité de production d’électricité 12 peut être consommée directement par les appareils électriques 10, être stockée par l’unité de stockage 18 ou être fournie au réseau public 24 en fonction par exemple ce qui est économiquement le plus avantageux pour l’opérateur du site 1 . [82] Thus, the electrical energy produced by the electricity production unit 12 can be consumed directly by the electrical appliances 10, be stored by the storage unit 18 or be supplied to the public network 24, for example. which is economically the most advantageous for the operator of site 1.
[83] L’énergie électrique stockée par l’unité de stockage 18 peut par exemple être fournie aux appareils électriques 10, notamment en cas d’insuffisance de l’énergie électrique produite par l’unité de production 12. [83] The electrical energy stored by the storage unit 18 can for example be supplied to the electrical devices 10, especially in the event of insufficient electrical energy produced by the production unit 12.
[84] L’énergie électrique du réseau public 24 peut par exemple être fournie aux appareils électriques 10, notamment en cas d’insuffisance de l’énergie électrique produite par l’unité de production 12 et /ou le générateur thermique d’électricité 20 ou encore de l’énergie électrique disponible dans l’unité de stockage 18. [84] The electrical energy from the public network 24 can for example be supplied to the electrical appliances 10, in particular in the event of insufficient electrical energy produced by the production unit 12 and / or the thermal electricity generator 20 or else the electrical energy available in the storage unit 18.
[85] Enfin l’énergie électrique produite par le générateur thermique d’électricité 20 local tels que des groupes électrogènes diesel pouvant être mis en route pour assurer un complément de puissance par exemple en cas de défaillance ou
d’absence du réseau public 24 d’électricité, peut aussi être fournie aux appareils électriques 10. [85] Finally the electrical energy produced by the local thermal electricity generator such as diesel generators which can be started up to provide additional power, for example in the event of failure or absence of the public electricity network 24, can also be supplied to electrical devices 10.
[86] Afin que l’unité d’évaluation et de gestion 16 puisse commander de tels [86] So that the evaluation and management unit 16 can order such
arbitrages, il est donc nécessaire de prévoir en temps réel la production d’énergie photovoltaïque réalisée par l’unité de production d’électricité 12 qui est fortement dépendante des conditions météorologiques sur le site 1 , et de prendre en compte les besoins en électricité des différents appareils 10 consommant de l’électricité, mais aussi les conditions de rachat ou de vente de l’électricité par le réseau public 24. arbitrations, it is therefore necessary to forecast in real time the production of photovoltaic energy carried out by the electricity production unit 12 which is highly dependent on the weather conditions on site 1, and to take into account the electricity needs of the different devices 10 consuming electricity, but also the conditions for buying back or selling electricity by the public network 24.
[87] Dans une variante plus évoluée, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est [87] In a more advanced variant, the evaluation and management unit 16 is
configurée pour contrôler plus finement la consommation énergétique d’au moins certains des appareils électriques 10, par exemple pour limiter les configured to more finely control the energy consumption of at least some of the electrical devices 10, for example to limit
consommations de certains appareils électriques 10 sur une période donnée. consumption of certain electrical appliances 10 over a given period.
Ceci permet notamment d’augmenter l’autonomie énergétique du site 1 en limitant les consommations sur le réseau public 24 et d’optimiser ainsi la facture énergétique du site 1. Dans le cas d’une climatisation par exemple, l’unité d’évaluation et de gestion 16 peut être configurée pour relever la température de consigne, par exemple d’un degré pour limiter la consommation. This makes it possible in particular to increase the energy autonomy of site 1 by limiting consumption on the public network 24 and thus optimize the energy bill of site 1. In the case of air conditioning for example, the evaluation unit and management 16 can be configured to raise the setpoint temperature, for example by one degree to limit consumption.
[88] L'aspect prédictif peut aussi être nécessaire pour prévenir l’opérateur du [88] The predictive aspect may also be necessary to warn the operator of the
réseau public 24 afin d’être autorisé de soutirer ou d’injecter sans pénalités une certaine puissance électrique au réseau public 24 ou simplement pour pouvoir démarrer à temps le générateur thermique d’électricité 20. public network 24 in order to be authorized to withdraw or inject a certain amount of electrical power from the public network 24 without penalty or simply to be able to start the thermal electricity generator 20 in time.
[89] A cet effet, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est notamment reliée par des moyens de télécommunication 26 à un système d'évaluations météorologiques 28 configuré pour lui communiquer des paramètres météorologiques prédictifs ou historiques tels que des valeurs d’irradiance, la vitesse du vent ou encore la température au niveau du site 1 sur lequel l’unité de production d’électricité 12 est implantée. Le système d'évaluations météorologiques 28 est situé à distance et comprend par exemple un serveur distant. [89] To this end, the evaluation and management unit 16 is in particular connected by telecommunication means 26 to a meteorological evaluation system 28 configured to communicate predictive or historical meteorological parameters such as values of irradiance, the wind speed or even the temperature at site 1 on which the electricity production unit 12 is located. The meteorological evaluation system 28 is located remotely and for example comprises a remote server.
[90] L’unité d’évaluation et de gestion 16 est par exemple un ordinateur équipé de mémoires et d’un ou de plusieurs processeurs ou microcontrôleurs ainsi que de moyens de communication configurés pour communiquer et contrôler [90] The evaluation and management unit 16 is for example a computer equipped with memories and one or more processors or microcontrollers as well as communication means configured to communicate and control
l’installation de fourniture d’énergie 11 ainsi que les appareils électrique 10, pour
communiquer avec le système d’évaluations météorologiques 28 et aussi avec par exemple l’opérateur du réseau publique 24. Cette unité d’évaluation et de gestion 16 peut être installée sur le site 1 ou être installée à distance. the energy supply installation 11 as well as the electrical appliances 10, for communicating with the meteorological evaluation system 28 and also with, for example, the operator of the public network 24. This evaluation and management unit 16 can be installed on site 1 or be installed remotely.
[91 ] L’unité d’évaluation de gestion 16 est configurée pour mettre en œuvre un procédé d’évaluation de la production d’énergie photovoltaïque de l’installation de fourniture d’énergie 11 et en particulier de l’unité de production d’électricité 12 en utilisant une base de données 30 comportant pour chaque jour de l’année et différents instants de chaque jour des valeurs numériques préenregistrées permettant de déterminer la puissance électrique photovoltaïque générées en fonction de l’irradiance . [91] The management evaluation unit 16 is configured to implement a method for evaluating the production of photovoltaic energy of the energy supply installation 11 and in particular of the production unit of electricity 12 using a database 30 comprising, for each day of the year and different times of each day, prerecorded digital values making it possible to determine the photovoltaic electric power generated as a function of the irradiance.
[92] A cet effet, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est configurée pour accéder à une base de données 30, qui peut être enregistrée dans une mémoire de l’unité d’évaluation et de gestion 16 (comme cela est représenté schématiquement sur la figure 2) ou être localisée sur un serveur distant. [92] For this purpose, the evaluation and management unit 16 is configured to access a database 30, which can be stored in a memory of the evaluation and management unit 16 (as is schematically represented in FIG. 2) or be located on a remote server.
[93] Selon un premier exemple de réalisation, les valeurs numériques [93] According to a first embodiment, the digital values
préenregistrées correspondent à des valeurs de puissance électrique pre-recorded correspond to electrical power values
photovoltaïque générées en fonction de l’irradiance par l’unité de production d’électricité 12. photovoltaics generated according to the irradiance by the electricity production unit 12.
[94] Un exemple de présentation et de contenu de cette base de données 30 est représenté sur la figure 3 sous forme d’un tableau. [94] An example of the presentation and content of this database 30 is shown in Figure 3 in the form of a table.
[95] Cette base de données 30 comporte pour chaque jour de l’année et pour différents instants de chaque jour des valeurs de puissance photovoltaïque générées en fonction de l’irradiance. [95] This database 30 includes for each day of the year and for different times of each day photovoltaic power values generated as a function of irradiance.
[96] Plus précisément, cette base de données 30 comporte en ordonnées 32 par pas de 10 W/m2 par exemple des niveaux d’irradiance. Dans le présent exemple les valeurs d’irradiance vont de 0 à 1300 W/m2, dans le cas présent entre 0 et 1100 W/m2. Cette plage de niveaux paraît suffisante, car d’une manière générale, l’irradiance d’une surface normale aux rayons directs du soleil est au maximum environ 1000 W/m2. [96] More precisely, this database 30 comprises on ordinates 32 in steps of 10 W / m 2, for example irradiance levels. In the present example, the irradiance values range from 0 to 1300 W / m 2 , in this case between 0 and 1100 W / m 2 . This range of levels seems sufficient, because in general, the irradiance of a normal surface to direct sunlight is at most around 1000 W / m 2 .
[97] En abscisse 34 sont reportés des instants dans l’année répertoriés par [97] On the x-axis 34 are reported times in the year listed by
exemple par une date et l’heure. Dans le présent exemple, chaque jour de l’année est présent dans ce tableau de la base de données 30 (du 1 er janvier (01/01 ) au 31 décembre (31/12)) et pour chaque jour, différents instants
répertoriés par une heure sont repris, par exemple vingt-quatre instants allant de 00 :00h à 23 :00 h par intervalle de une heure. example by a date and time. In this example, each day of the year is present in the table of the database 30 (January 1 (01/01) December 31 (31/12)), for each day, different times listed by one hour are listed, for example twenty-four times ranging from 00: 00h to 23: 00h in intervals of one hour.
[98] Bien entendu, on peut modifier le tableau de la base de données 30 sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, l’intervalle de temps les divers instants peut être plus long ou plus court qu’une heure et on peut avoir plus que vingt-quatre instants par jour ou moins. On peut aussi implicitement négliger les heures de nuit où la valeur d’irradiance est zéro ou négligeable en ne répertoriant dans ce tableau de cette base de données 30 que des instants entre le lever et le coucher du soleil qui peuvent facilement être déterminés par des calculs astronomiques. [98] Of course, the table of database 30 can be modified without departing from the scope of the present invention. Thus, the time interval between the various instants can be longer or shorter than an hour and we can have more than twenty-four times per day or less. We can also implicitly neglect the night hours when the irradiance value is zero or negligible by listing in this table of this database 30 only times between sunrise and sunset which can easily be determined by calculations. astronomical.
[99] Dans la base de données 30 de la figure 3 sont donc renseignées des valeurs de puissance photovoltaïque 36 générées en fonction de l’irradiance 32, au moins entre le lever et le coucher du soleil de chaque jour avec des instants de la journée espacés d’intervalles de temps, de préférence réguliers, compris entre 30 min et 2 h, notamment égal à 1 h. [99] In the database 30 of FIG. 3 are therefore entered the values of photovoltaic power 36 generated as a function of the irradiance 32, at least between sunrise and sunset of each day with times of the day. spaced at intervals of time, preferably regular, comprised between 30 min and 2 h, in particular equal to 1 h.
[100] Plus particulièrement, chaque jour de l’année peut être découpé en heures soit 8760 pas de temps pour une année commune. [100] More specifically, each day of the year can be broken down into hours, ie 8760 time steps for a common year.
[101 ] Sur une plage de 0 à 1100 W/m2 et par pas de 10 W/m2, pour chaque niveau d’irradiance et pour chaque instant de l’année répertorié dans la base de données 30, est préenregistrée une valeur de puissance 36 correspondant à une puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité 12. [101] Over a range of 0 to 1100 W / m 2 and in steps of 10 W / m 2 , for each level of irradiance and for each moment of the year listed in the database 30, a value is pre-recorded of power 36 corresponding to a photovoltaic power generated by the electricity production unit 12.
[102] En conséquence, si on reçoit par exemple une irradiance globale horizontale de 470 W/m2 le 01/01/ à 12:00, on peut évaluer la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité 12 à 3 305 573 kW par exemple. A 16 heures, cette même irradiance produit une puissance photovoltaïque de 2 325 012 kW. [102] Consequently, if we receive for example a global horizontal irradiance of 470 W / m 2 on 01/01 / at 12:00, we can evaluate the photovoltaic power generated by the electricity production unit 12 to 3 305,573 kW for example. At 4 pm, this same irradiance produces a photovoltaic power of 2,325,012 kW.
[103] On comprend donc qu’à partir d’une valeur d’irradiance, qui peut être une valeur prédictive ou historique, on peut de façon très simple évaluer la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité 12. [103] We can therefore understand that from an irradiance value, which can be a predictive or historical value, we can very simply assess the photovoltaic power generated by the electricity production unit 12.
[104] Cette base de données 30 tient donc compte selon la date et la zone [104] This database 30 therefore takes into account, depending on the date and the area
géographique prédéfinie, pour des raisons astronomiques, de l’angle formé entre les rayons lumineux directs du soleil et la surface des modules photovoltaïques 14 qui varie en fonction des saisons et de l’heure de la journée.
[105] Si la valeur de l’irradiance 32 déterminée par le système d’évaluations météorologiques 28 n’est pas exactement un des niveaux d’irradiance predefined geographical, for astronomical reasons, the angle formed between the direct light rays of the sun and the surface of the photovoltaic modules 14 which varies according to the seasons and the time of day. [105] If the value of irradiance 32 determined by the meteorological evaluation system 28 is not exactly one of the irradiance levels
préenregistrées de la base de données 30, on peut par exemple effectuer une correction linéaire afin d’approcher par exemple par interpolation la puissance photovoltaïque 36 générée dans ces conditions particulières. prerecorded from the database 30, it is possible for example to perform a linear correction in order to approximate, for example by interpolation, the photovoltaic power 36 generated under these particular conditions.
[106] Prenons par exemple une irradiance 32 prédite de 468 W/m2 à une heure donnée d’une journée, comme par exemple à 10h le 20 Juillet. Dans un tel cas, on peut réaliser le calcul suivant : [106] Let us take for example a predicted irradiance 32 of 468 W / m 2 at a given hour of a day, such as for example at 10 am on July 20. In such a case, we can perform the following calculation:
[107] [Math. 1 ]
[107] [Math. 1]
[109] Dans lequel : [109] In which:
[110] - P1 correspond à la puissance photovoltaïque 36 générée pour une [110] - P1 corresponds to the photovoltaic power 36 generated for a
irradiance 32 prédite à un instant donné T; et irradiance 32 predicted at a given instant T; and
[111 ] - Ee correspond à une valeur prédite de l’irradiance 32. [111] - Ee corresponds to a predicted value of irradiance 32.
[112] Selon les données de la figure 3, le 20 juillet à 10h, [112] According to the data in figure 3, on July 20 at 10 a.m.,
[113] Pl(Ee = 468 W/m2) = 3003057
[113] Pl (E e = 468 W / m 2 ) = 3003057
[114] D’autre part, si l’heure choisie pour l’évaluation de la puissance n’est pas une heure pile renseignée dans la base de données 30 de la figure 3, on peut également procéder à une correction linéaire afin de déterminer la puissance photovoltaïque 36 générée à cet instant précis. [114] On the other hand, if the time chosen for the evaluation of the power is not an exact hour entered in the database 30 of FIG. 3, it is also possible to carry out a linear correction in order to determine the photovoltaic power 36 generated at this precise moment.
[115] Par exemple, il est possible que la prédiction de l’irradiance 32 soit réalisée le 20 Juillet à 10h15. Dans un tel cas, et afin de prédire la puissance photovoltaïque 36 générée à cette heure précise le 20 Juillet et pour un intervalle de temps prédéterminé, on peut réaliser le calcul suivant : [115] For example, it is possible that the prediction of irradiance 32 will be made on July 20 at 10:15 a.m. In such a case, and in order to predict the photovoltaic power 36 generated at this precise time on July 20 and for a predetermined time interval, the following calculation can be carried out:
[116] [Math. 2]
[116] [Math. 2]
[117] [117]
[118] Dans lequel : [118] In which:
[119] - P2 correspond à la puissance photovoltaïque générée à un instant [119] - P2 corresponds to the photovoltaic power generated at a time
particulier de la journée pour une irradiance donnée.
[120] Selon les données de la figure 3, le 20 juillet pour 468 W/m2, particular of the day for a given irradiance. [120] According to the data in figure 3, on July 20 for 468 W / m 2 ,
[121 ] Pour 10h00 : [121] For 10:00 am:
[122] P2(10/i00) = Pl(Ee = 468 /m2) = 3003057 + ^ (3140604 - 3003057) =[122] P2 (10 / i00) = Pl (E e = 468 / m 2 ) = 3003057 + ^ (3140604 - 3003057) =
3113094/d/K 3113094 / d / K
[123] Pour 11 h00 : [123] For 11 a.m.:
[124] P2(ll i00) = Pl(Pe = 468 W/m2) = 2947088
[124] P2 (ll i00) = Pl (P e = 468 W / m 2 ) = 2947088
3051926/d/K 3051926 / d / K
et donc pour 10h15 and therefore for 10:15
15 15
P2(10/il5) = 3113094 +— (3051926 - 3113094) = 3097802 kW P2 (10 / il5) = 3113094 + - (3051926 - 3113094) = 3097802 kW
60 60
[125] Les corrections étant dans ce cas linéaires, elles peuvent être effectuées d’abord au niveau de l’irradiance puis au moment intra-intervalle ou dans l’ordre inverse. [125] Since the corrections in this case are linear, they can be made first at the level of irradiance and then at the intra-interval time or in the reverse order.
[126] Selon un deuxième exemple de réalisation qui permet de réduire davantage la taille de la base de données 30, les valeurs numériques préenregistrées correspondent à des coefficients d’une fonction mathématique, notamment une fonction polynomiale par exemple de degré 4, décrivant des valeurs de puissance électrique générée en fonction de l’irradiance dans une plage de valeurs d’irradiance comprises entre 0 et 1300 W/m2. [126] According to a second exemplary embodiment which makes it possible to further reduce the size of the database 30, the pre-recorded digital values correspond to coefficients of a mathematical function, in particular a polynomial function, for example of degree 4, describing values of electric power generated as a function of the irradiance in a range of irradiance values between 0 and 1300 W / m 2 .
[127] Par exemple si on trace pour différents instants dans l’année les valeurs de puissance photovoltaïque 36 en fonction des niveaux d’irradiance 32, on obtient des graphes selon la figure 4. [127] For example, if we plot for different times in the year the photovoltaic power 36 values as a function of the irradiance levels 32, we obtain graphs according to Figure 4.
[128] Ainsi les courbes 41 (triangles), 43 (losanges), 45 (carrés), et 47 (ronds) montrent respectivement des valeurs de puissance photovoltaïque 36 en fonction des niveaux d’irradiance 32 pour le 01/01 à 12:00, le 01/01 à 16 :00, le 20/07 à 10:00 et le 20/07 à 11 :00. [128] Thus the curves 41 (triangles), 43 (diamonds), 45 (squares), and 47 (circles) respectively show photovoltaic power values 36 as a function of the irradiance levels 32 for 01/01 to 12: 00, 01/01 at 4:00 p.m., 07/20 at 10:00 a.m. and 07/20 at 11:00 a.m.
[129] En utilisant par exemple une interpolation par une fonction polynomiale de degré 4 comme fonction mathématique par une régression au moindre carré, on peut déterminer des coefficients qui seront préenregistrés comme valeurs numériques dans la base de données 30 pour calculer la puissance électrique photovoltaïque générée en fonction de l’irradiance par l’unité de production d’électricité 12.
[130] Plus spécifiquement, les valeurs des calculs de la modélisation décrit dans le paragraphe suivant illustré graphiquement dans la figure 4, on peut modéliser la relation puissance 36 vs irradiance 32 par un polynôme de degré 4 par régression au moindre carré. Ce polynôme s’écrit [129] By using for example an interpolation by a polynomial function of degree 4 as a mathematical function by a least squared regression, one can determine coefficients which will be pre-recorded as numerical values in the database 30 to calculate the photovoltaic electric power generated. according to the irradiance by the electricity production unit 12. [130] More specifically, the values of the modeling calculations described in the following paragraph illustrated graphically in FIG. 4, we can model the power 36 vs irradiance 32 relation by a polynomial of degree 4 by least squares regression. This polynomial is written
[131 ] P(Ee)= A x Ee4 + B x Ee3 + C x Ee2 + D x Ee + E [131] P (Ee) = A x Ee 4 + B x Ee 3 + C x Ee 2 + D x Ee + E
[132] On déduit de cette régression les 5 coefficients A, B, C, D, et E qui seront enregistrés dans la base de données 30 pour l’instant de l’année défini comme illustré dans la figure 5 montrant un exemple de présentation et de contenu de cette base de données 30 sous forme d’un tableau avec les différents [132] We deduce from this regression the 5 coefficients A, B, C, D, and E which will be recorded in the database 30 for the moment of the year defined as illustrated in FIG. 5 showing an example of presentation and content of this database 30 in the form of a table with the different
coefficients. coefficients.
[133] Aussi pour ce mode de réalisation, cette base de données 30 comporte pour chaque jour de l’année et pour différents instants de chaque jour un jeu de coefficients, par exemple A, B, C, D, E permettant de calculer des valeurs de puissance photovoltaïque générées en fonction de l’irradiance à l’aide d’une fonction mathématique. [133] Also for this embodiment, this database 30 comprises for each day of the year and for different times of each day a set of coefficients, for example A, B, C, D, E making it possible to calculate PV power values generated as a function of irradiance using a mathematical function.
[134] Pour évaluer la puissance photovoltaïque de l’unité de production d’électricité 12, pour une irradiance 32 issue de mesure ou de prévision, il suffira de récupérer les coefficients A à E correspondant au moment de l’évaluation dans la base de donnée 30 et de calculer la puissance 36 avec le polynôme en utilisant ces coefficients. Par exemple, pour déterminer la puissance 36 le 20 juillet à 10h00, les coefficients A à E de ce moment de l’année extraits de la base de données 30 sont respectivement : -4.6074x106, 3.1851x103, 3.4227x10°, 4.7805x103, 0x10°. La puissance photovoltaïque 36 pour une irradiance GHI de 468 W/m2 sera de : [134] To evaluate the photovoltaic power of the electricity production unit 12, for an irradiance 32 resulting from measurement or forecasting, it will suffice to recover the coefficients A to E corresponding to the time of the evaluation in the database. data 30 and calculate the power 36 with the polynomial using these coefficients. For example, to determine the power 36 on July 20 at 10:00 a.m., the coefficients A to E for this time of year extracted from database 30 are respectively: -4.6074x10 6 , 3.1851x10 3 , 3.4227x10 °, 4.7805 x10 3 , 0x10 °. The photovoltaic power 36 for a GHI irradiance of 468 W / m 2 will be:
[135] P(468) = : -4.6074x106 x 4684 + 3.1851 x103 x 4683 + 3.4227x10° x 4682 + 4.7805x103 x 468 +0x10° = 3 092 387 kW [135] P (468) =: -4.6074x10 6 x 468 4 + 3.1851 x10 3 x 468 3 + 3.4227x10 ° x 468 2 + 4.7805x10 3 x 468 + 0x10 ° = 3,092,387 kW
[136] Par rapport au premier mode de réalisation, cette méthode ne nécessite pas de calcul d’interpolation en irradiance pour traiter un niveau d’irradiance précis. Par contre, il faudra toujours faire une interpolation pour évaluer la puissance à un moment compris entre 2 pas temporels de la base de données comme cela a été décrit plus haut. Dans l’exemple traité précédemment, pour évaluer la puissance à 10h15 sous une irradiance GHI de 468 W/m2, [136] Compared to the first embodiment, this method does not require an irradiance interpolation calculation to process a precise level of irradiance. On the other hand, it will always be necessary to make an interpolation to evaluate the power at a time between 2 time steps of the database as that was described above. In the example discussed above, to evaluate the power at 10:15 a.m. under a GHI irradiance of 468 W / m 2 ,
[137] P2(1 OhOO) = 3 092 387 kW
[138] P2(11 hOO) = 3 048 581 kW [137] P2 (1 OhOO) = 3,092,387 kW [138] P2 (11 hOO) = 3,048,581 kW
[139] P2(10/il5) = 3092387
[139] P2 (10 / il5) = 3092387
[140] Soit seulement un écart de 0.5% par rapport au premier mode de réalisation. [140] That is to say only a variation of 0.5% compared to the first embodiment.
[141 ] Ce second mode de réalisation de la base de donnée 30 décrivant le [141] This second embodiment of the database 30 describing the
comportement de l’unité de production d’électricité 12 en fonction de l’irradiance et du temps est plus compacte avec seulement cinq valeurs numériques préenregistrées par pas de temps au lieu de 111 données dans le cas de la base avec un pas de 10 W/m2 entre 0 et 1100 W/m2 soit un besoin de stockage 22 fois moindre environ. behavior of the power generation unit 12 as a function of irradiance and time is more compact with only five pre-recorded digital values per time step instead of 111 data in the case of the base with a 10 W step / m 2 between 0 and 1100 W / m 2, i.e. a storage requirement of approximately 22 times.
[142] D’autres modélisations mathématiques que les polynômes de degrés 4 [142] Other mathematical models than polynomials of degrees 4
peuvent être employées pour décrire le comportement de la puissance 36 en fonction de l’irradiance 32 en utilisant d’autres fonctions mathématiques ou d’autres régressions ou d’autres méthodes de détermination des coefficients. Les méthodes choisies influenceront la taille de la base de données et les besoins en capacité de de calcul. can be used to describe the behavior of the power 36 as a function of the irradiance 32 using other mathematical functions or other regressions or other coefficient determination methods. The methods chosen will influence the size of the database and the computational capacity requirements.
[143] Ainsi, on peut évaluer la production photovoltaïque de l’unité de production d’électricité 12 à chaque instant de l’année et pour toutes les conditions d’irradiance de façon précise. [143] Thus, the photovoltaic production of the power generation unit 12 can be evaluated at any time of the year and for all irradiance conditions with precision.
[144] Pour que cette évaluation puisse être la plus précise possible, un soin [144] In order for this assessment to be as precise as possible, a
particulier a été apporté au calcul et à la constitution de la base de données 30 ce que l’on va détailler ci-après. Particular attention has been paid to the calculation and the constitution of the database 30, which will be detailed below.
[145] Réalisation de la base de données 30 et utilisation de celle-ci : [145] Creation of database 30 and use of it:
[146] La figure 6 représente de façon simplifiée et schématique des blocs [146] Figure 6 shows in a simplified and schematic way the blocks
fonctionnels permettant de constituer la base de données 30. Le bloc B1 représente la modélisation de l’installation de fourniture d’énergie 11 et notamment l’unité de production d’électricité 12 dans son ensemble au préalable et le bloc 2 représente un programme de dimensionnement ou de simulation connu de l’art antérieur tel que les produits commerciaux PVSYST, PVSOL ou académiques SAM ou collaboratifs LADYBUG . Une telle modélisation prend en compte une multitude de paramètres comme en particulier, les caractéristiques des modules photovoltaïques 14, leur implantation / orientation / inclinaison sur le site 1 et leur nombre et rendement.
[147] La modélisation comprend également la description du câblage des différents modules photovoltaïques 14 entre eux, ou encore la description de l’équipement de conversion de puissance (onduleurs, contrôleurs, transformateurs, etc.) utilisé par exemple. functional making it possible to constitute the database 30. Block B1 represents the modeling of the energy supply installation 11 and in particular the electricity production unit 12 as a whole beforehand and block 2 represents a program of dimensioning or simulation known from the prior art such as the commercial products PVSYST, PVSOL or academic SAM or collaborative LADYBUG. Such a model takes into account a multitude of parameters such as in particular the characteristics of the photovoltaic modules 14, their location / orientation / inclination on site 1 and their number and efficiency. [147] The modeling also includes the description of the wiring of the various photovoltaic modules 14 together, or the description of the power conversion equipment (inverters, controllers, transformers, etc.) used for example.
[148] Elle peut aussi prendre en compte l’environnement comme les ombrages lointains ou proches, l’auto-ombrage. [148] It can also take into account the environment such as far or near shading, self-shading.
[149] Une fois cette modélisation réalisée, on calcule et enregistre dans la base de données 30 des valeurs numériques permettant de déterminer la puissance photovoltaïque générée par l’unité de production d’électricité 12 ainsi modélisée pour tous les instants de l’année prédéfinis (ce qui est représenté par le bloc B3) et au pas de temps défini par l’utilisateur ou par le logiciel et pour des valeurs d’irradiance, par exemple la GHI, compris notamment entre 0 et 1100 W/m2 par pas de 10 W/m2 (exemple de réalisation de la figure 3) ou les coefficients de la fonction mathématique (exemple de réalisation de la figure 5) ce qui est représenté par le bloc B4, ce qui permet d’obtenir par exemple les tableaux de la base de données 30 de la figure 3 ou 5 expliqués ci-dessus. [149] Once this modeling has been carried out, numerical values are calculated and recorded in the database 30 making it possible to determine the photovoltaic power generated by the electricity production unit 12 thus modeled for all the predefined moments of the year. (which is represented by block B3) and at the time step defined by the user or by the software and for irradiance values, for example the GHI, notably between 0 and 1100 W / m 2 in steps of 10 W / m 2 (exemplary embodiment of FIG. 3) or the coefficients of the mathematical function (exemplary embodiment of FIG. 5) which is represented by block B4, which makes it possible to obtain for example the tables of the database 30 of Figure 3 or 5 explained above.
[150] Ce calcul est donc en particulier effectué avec des logiciels connus de [150] This calculation is therefore carried out in particular with software known from
dimensionnement et de modélisation d'installations photovoltaïques en prenant en compte la configuration spécifique de l’unité de production d’électricité 12 sur le site 1. sizing and modeling of photovoltaic installations taking into account the specific configuration of the electricity production unit 12 on site 1.
[151 ] Ces calculs, relativement consommateurs en termes de puissance de calcul et de logiciel spécialisé, ne sont effectués qu'une unique fois pour constituer la base de données 30. Comme décrit plus haut, les évaluations ultérieures sont réalisées par simple lecture ou calculs d’interpolation de valeurs dans ladite base de données 30. De plus, la constitution d’une telle base de données 30 est facilitée du fait que la modélisation de l’installation de fourniture d’énergie 11 est souvent effectuée au moins une fois avant son déploiement et montage sur le site 1 , notamment dans le cadre d'études de rentabilité. [151] These calculations, which are relatively consuming in terms of computing power and specialized software, are only carried out once to constitute the database 30. As described above, subsequent evaluations are carried out by simple reading or calculations. interpolation of values in said database 30. In addition, the constitution of such a database 30 is facilitated by the fact that the modeling of the energy supply installation 11 is often carried out at least once before its deployment and assembly on site 1, in particular within the framework of profitability studies.
[152] Un des avantages de l’utilisation d’une telle base de données 30 réside dans le fait que la valeur d’irradiance prédictive ou historique tient directement compte de certains phénomènes météorologiques comme par exemple de la couche nuageuse. [152] One of the advantages of using such a database 30 lies in the fact that the predictive or historical irradiance value directly takes into account certain meteorological phenomena such as, for example, the cloud layer.
[153] Procédé d'évaluation de production d’énergie photovoltaïque :
[154] La figure 7 montre un mode de réalisation d’un procédé d'évaluation de la production d’énergie photovoltaïque pour l’installation de fourniture d’énergie 11 implantée sur le site 1. [153] PV energy production evaluation process: [154] FIG. 7 shows an embodiment of a method for evaluating the production of photovoltaic energy for the energy supply installation 11 located on site 1.
[155] Selon une étape E 1 , on détermine des valeurs d’irradiance passées ou [155] According to a step E 1, past irradiance values or
prédictives pour le site 1 sur lequel l’installation de fourniture d’énergie 11 est implantée, ceci pour des instants de la journée espacés d’intervalles de temps compris entre une seconde et deux jours, voire deux années. Cette étape E1 est notamment réalisée par la fourniture des valeurs d’irradiance par le système d'évaluations météorologiques 28 à l’unité d’évaluation et de gestion 16 grâce à des moyens de télécommunication 26. predictive for the site 1 on which the energy supply installation 11 is located, this for moments of the day spaced at intervals of time between one second and two days, or even two years. This step E1 is carried out in particular by supplying the irradiance values by the meteorological evaluation system 28 to the evaluation and management unit 16 using telecommunication means 26.
[156] Dans le cadre d’une évaluation prédictive, la détermination de l’irradiance et d’autres paramètres météorologiques est réalisée pour des intervalles de temps prévisionnel compris entre une seconde et deux jours, notamment inférieur à 5 min. Il est clair que plus l’intervalle de temps prévisionnel est court, plus la prévision des valeurs de l’irradiance sont fiables. Puis le pas entre deux prévisions de valeurs d’irradiance peut être choisi selon les besoins, par exemple une prévision toutes les 10 s dans le cas de la gestion d’un réseau local 22 comme ce sera expliqué ci-après. [156] As part of a predictive evaluation, the determination of irradiance and other meteorological parameters is carried out for forecast time intervals of between one second and two days, in particular less than 5 min. It is clear that the shorter the forecast time interval, the more reliable the forecast of irradiance values. Then the step between two forecasts of irradiance values can be chosen as required, for example a forecast every 10 s in the case of the management of a local network 22 as will be explained below.
[157] Dans le cadre d’une évaluation historique, les paramètres météorologiques collectés peuvent s'étaler sur des intervalles passés de quelques minutes à quelques jours. [157] As part of a historical assessment, the meteorological parameters collected can span intervals ranging from a few minutes to a few days.
[158] La détermination (prédiction ou collecte) de paramètres météorologiques sur un intervalle de temps prévisionnel donné est définie sur un pas de temps inférieur ou égal à l’intervalle de temps prévisionnel donné typiquement entre une seconde et quelques heures. [158] The determination (prediction or collection) of meteorological parameters over a given forecast time interval is defined over a time step less than or equal to the forecast time interval typically given between one second and a few hours.
[159] Puis lors d’une étape E2, on évalue la puissance photovoltaïque générée en fonction des valeurs d’irradiance déterminées, du point temporel dans l’année de cette évaluation et des valeurs de puissance générée préenregistrées 36 dans la base de données 30 par simple lecture ou par calcul en utilisant la fonction mathématique et les coefficients comme cela a été détaillé ci-dessus pour les deux modes de réalisation, le cas échant en réalisant des interpolations linéaires pour l’irradiance 32 ou l’instant dans l’année 34.
[160] Selon une étape optionnelle E3, on réalise une étape de correction des valeurs préenregistrées 36 dans la base de données 30 de la puissance photovoltaïque générée en tenant compte de valeurs prédictives, passés ou mesurées de la température (notamment température des modules 14 ou température ambiante sur le site 1 ) et/ou de la vitesse du vent sur le site 1 d’implantation en appliquant un coefficient de correction, notamment linéaire. [159] Then during a step E2, the photovoltaic power generated is evaluated according to the determined irradiance values, the time point in the year of this evaluation and the generated power values pre-recorded 36 in the database 30. by simple reading or by calculation using the mathematical function and the coefficients as has been detailed above for the two embodiments, as the case may be by carrying out linear interpolations for the irradiance 32 or the instant in the year 34. [160] According to an optional step E3, a step is carried out for correcting the prerecorded values 36 in the database 30 of the photovoltaic power generated by taking account of predictive, past or measured values of the temperature (in particular temperature of the modules 14 or ambient temperature on site 1) and / or the wind speed on site 1 of installation by applying a correction coefficient, in particular linear.
[161 ] En effet, les modules photovoltaïques 14 et particulièrement les cellules qui les composent sont les composants dont le rendement de conversion [161] Indeed, the photovoltaic modules 14 and particularly the cells which compose them are the components whose conversion efficiency
photovoltaïque est lié de façon quasi linéaire à la température d’opération des cellules. Au second ordre, la température ambiante peut limiter le rendement de conversion des convertisseurs d’énergie comme les onduleurs. Photovoltaic is linked almost linearly to the operating temperature of the cells. Secondly, ambient temperature can limit the conversion efficiency of energy converters such as inverters.
[162] La température peut donc par exemple être déterminée à l’aide d’un capteur de température fixé à un module 14 et relié à l’unité d’évaluation et de gestion 16 ou être issue de calculs de prévisions météorologiques transmis par le système d’évaluation météorologique 28. [162] The temperature can therefore for example be determined using a temperature sensor attached to a module 14 and connected to the evaluation and management unit 16 or be the result of weather forecast calculations transmitted by the meteorological rating system 28.
[163] En exécutant les étapes E1 et E2 ou E1 à E3 en boucle avec un pas [163] By performing steps E1 and E2 or E1 to E3 in a loop with a step
d’échantillonnage inférieur ou égal à cinq minutes, et notamment toutes les secondes, on peut donc réaliser des évaluations de production d’énergie photovoltaïque précises et rapides. of sampling less than or equal to five minutes, and especially every second, it is therefore possible to carry out precise and rapid photovoltaic energy production assessments.
[164] Dans le cas où le pas d’échantillonnage des valeurs reçues d’irradiance, de température ou de la vitesse de vent est supérieur à celui du pas [164] In the case where the sampling interval of the received values of irradiance, temperature or wind speed is greater than that of the
d’échantillonnage des calculs d’évaluation (pas entre deux déterminations de valeurs d’irradiance plus long que pas entre deux évaluations de la production d’électricité), on peut également utiliser une interpolation linéaire en première approximation pour affiner les calculs. sampling evaluation calculations (step between two determinations of irradiance values longer than step between two evaluations of electricity production), linear interpolation can also be used as a first approximation to refine the calculations.
[165] L’utilisation d’une base de données 30, par exemple sous forme d’une table, afin de déterminer la puissance photovoltaïque 36 théorique passée ou à venir générée par l’unité de production d’électricité 12 par simple détermination (collecte prédictive ou historique) de l’irradiance permet de limiter les puissances de calcul nécessaires au strict minimum. Ainsi, l’utilisation d’une telle base de données 30 permet de faciliter les calculs et permet donc une détermination plus simple et plus rapide de la puissance photovoltaïque 36 générée par l’installation de fourniture d’énergie 11 à tout moment de la journée et de l’année. L’utilisation
de cette base de données 30 permet une évaluation quasiment instantanée de la puissance électrique générée ce qui n’est pas possible avec les programmes de dimensionnement connus de l’art antérieur. [165] The use of a database 30, for example in the form of a table, in order to determine the past or future theoretical photovoltaic power 36 generated by the electricity production unit 12 by simple determination ( predictive or historical collection) of irradiance makes it possible to limit the necessary computing powers to the strict minimum. Thus, the use of such a database 30 makes it possible to facilitate calculations and therefore allows a simpler and faster determination of the photovoltaic power 36 generated by the energy supply installation 11 at any time of the day. and the year. Use of this database 30 allows an almost instantaneous evaluation of the electrical power generated, which is not possible with the sizing programs known from the prior art.
[166] De plus, l’utilisation d’une telle base de données 30 permet une [166] In addition, the use of such a database 30 allows a
automatisation de la détermination de la puissance photovoltaïque théoriquement générée par l’installation de fourniture d’énergie 11 avec un pas automation of the determination of the photovoltaic power theoretically generated by the energy supply installation 11 with a step
d’échantillonnage fin inférieur ou égal à 5 minutes, et notamment toutes les minutes. fine sampling less than or equal to 5 minutes, and in particular every minute.
[167] Les calculs d’évaluation peuvent en outre se faire sur une machine physique ou une machine virtuelle sur le nuage informatique ce qui n’est pas toujours possible avec par exemple des logiciels de dimensionnement photovoltaïques commerciaux. [167] The valuation calculations can also be done on a physical machine or a virtual machine on the cloud computing which is not always possible with for example commercial photovoltaic sizing software.
[168] Ces évaluations peuvent être utilisées pour la gestion du réseau électrique local 22 par exemple ou pour un contrôle de fonctionnement de l’unité de production d’électricité 12. [168] These evaluations can be used for the management of the local electricity network 22, for example, or for an operational check of the electricity production unit 12.
[169] Gestion d’un réseau électrique local 22 : [169] Management of a local electricity network 22:
[170] La figure 8 montre un mode de réalisation d’un procédé de prévision de la production d'énergie photovoltaïque et de gestion d'appareils électriques qui est par exemple mis en œuvre par l’unité d’évaluation et de gestion 16 pour la gestion du réseau électrique local 22. [170] FIG. 8 shows an embodiment of a method for forecasting the production of photovoltaic energy and for managing electrical appliances which is for example implemented by the evaluation and management unit 16 for management of the local electricity network 22.
Selon une étape F1 qui est similaire à l’étape E1 de la figure 7, on collecte des paramètres météorologiques prédictifs (valeur de d’irradiance, température sur le site 1 , vitesse du vent sur le site 1 par exemple) pour le site 1 où l’installation de fourniture d’énergie 11 est implantée. Les valeurs des paramètres According to a step F1 which is similar to step E1 in FIG. 7, predictive meteorological parameters (irradiance value, temperature on site 1, wind speed on site 1 for example) are collected for site 1 where the energy supply installation 11 is located. Parameter values
météorologiques prédictifs sont par exemple fournies par le système predictive weather are for example provided by the system
d’évaluations météorologiques 28. Puis s’ensuivent les étapes E2 et E3 (E3 étant optionnel) comme décrit ci-dessus en relation avec la figure 5. meteorological evaluations 28. Steps E2 and E3 follow (E3 being optional) as described above in relation to FIG. 5.
Enfin, lors d’une étape F4, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est configurée pour contrôler le réseau électrique local 22 en fonction de la prévision de la production d'énergie photovoltaïque de l’installation de fourniture d’énergie 11. Finally, during a step F4, the evaluation and management unit 16 is configured to control the local electrical network 22 according to the forecast of the photovoltaic energy production of the energy supply installation 11. .
[171 ] Ce contrôle du réseau électrique local peut comporter une ou plusieurs des actions suivantes dans la liste non-exhaustive comme par exemple: [171] This control of the local electrical network may include one or more of the following actions in the non-exhaustive list, for example:
- l’adaptation de la consommation d’un ou de plusieurs appareils électriques 10,
- le stockage dans depuis l’unité de stockage 18 et/ou l’injection de l’électricité électrique depuis l’unité de stockage 18, - adaptation of the consumption of one or more electrical devices 10, - storage in from the storage unit 18 and / or the injection of electric electricity from the storage unit 18,
- mise en route ou arrêt d’un ou plusieurs générateurs thermique d’électricité 20, - starting or stopping one or more thermal electricity generators 20,
- retrait ou injection d’électricité depuis ou vers le réseau public 24. - withdrawal or injection of electricity from or to the public network 24.
[172] Procédé de surveillance et de diagnostic de production d'énergie : [172] Process for monitoring and diagnosing energy production:
[173] L’agilité, la rapidité et la faible consommation en puissance de calcul permet aussi d’utiliser le procédé d’évaluation dans le cadre d’un procédé de [173] The agility, speed and low consumption of computing power also make it possible to use the evaluation process as part of a
surveillance et de diagnostic de production d'énergie photovoltaïque pour une installation de fourniture d’énergie 11 implantée sur un site 1 comme représenté schématiquement selon un exemple sur la figure 9. La rapidité et la frugalité de calcul du procédé permet de faire la surveillance d’un grand nombre de sites avec des fréquences importantes avec des ressources informatiques limitées. Selon une étape G1 qui est similaire à l’étape E1 de la figure 7, on collecte des paramètres météorologiques historiques (valeur de d’irradiance, température sur le site 1 , vitesse du vent sur le site 1 par exemple) pour le site 1 où l’installation de fourniture d’énergie 11 est implantée. Les valeurs des paramètres monitoring and diagnosis of photovoltaic energy production for an energy supply installation 11 located on a site 1 as shown schematically according to an example in FIG. 9. The speed and frugality of calculation of the method makes it possible to monitor d 'a large number of sites with high frequencies with limited IT resources. According to a step G1 which is similar to step E1 in FIG. 7, historical meteorological parameters are collected (irradiance value, temperature on site 1, wind speed on site 1 for example) for site 1 where the energy supply installation 11 is located. Parameter values
météorologiques historiques sont par exemple fournies par le système historical meteorological data are for example provided by the system
d’évaluations météorologiques 28 travaillant à partir d’images satellite. 28 weather evaluations working from satellite images.
Selon une variante non représentée, ces valeurs historiques peuvent être fournies par des capteurs du site 1 et enregistrées par exemple dans une mémoire de l’unité d’évaluation et de gestion 16. According to a variant not shown, these historical values can be provided by sensors of site 1 and recorded for example in a memory of the evaluation and management unit 16.
Puis s’ensuivent les étapes E2 et E3 (E3 étant optionnel) comme décrit ci-dessus en relation avec la figure 7. Ces étapes E2 et E3 permettent donc de fournir une valeur de référence que l’installation de fourniture d’énergie 11 aurait dû produire en fonction de l’irradiance et éventuellement de la température. Then steps E2 and E3 follow (E3 being optional) as described above in relation to FIG. 7. These steps E2 and E3 therefore make it possible to provide a reference value that the energy supply installation 11 would have. had to be produced depending on the irradiance and possibly the temperature.
Ensuite, lors d’une étape G4, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est configurée pour comparer la production d’énergie photovoltaïque évaluée sur la base des valeurs météorologiques historiques à la production photovoltaïque effective mesurée pendant un intervalle de temps passé. Then, in a step G4, the evaluation and management unit 16 is configured to compare the photovoltaic energy production evaluated on the basis of the historical meteorological values with the actual photovoltaic production measured during a past time interval.
[174] Enfin, selon une étape G5, l’unité d’évaluation et de gestion 16 est configurée pour générer une alerte si la différence entre la production d’énergie [174] Finally, according to a step G5, the evaluation and management unit 16 is configured to generate an alert if the difference between the energy production
photovoltaïque évaluée et la production photovoltaïque mesurée pendant l'intervalle de temps passé est supérieure à un seuil prédéfini.
[175] En effet, si la valeur mesurée est significativement inférieure à la valeur théorique (par exemple 10%), on peut en déduire que l’installation de fourniture d’énergie 11 est sujet à un dysfonctionnement tel que la présence de poussières ou saleté sur les modules photovoltaïques 14, un défaut de chaîne de modules 14 etc. nécessitant une intervention de maintenance. PV evaluated and PV production measured during the elapsed time interval is above a predefined threshold. [175] Indeed, if the measured value is significantly lower than the theoretical value (for example 10%), it can be deduced that the energy supply installation 11 is subject to a malfunction such as the presence of dust or dirt on the photovoltaic modules 14, a fault in the chain of modules 14 etc. requiring maintenance.
[176] Les paramètres météorologiques historiques peuvent être collectés avec une grande précision et/ou avec une quantité de données importante. Une évaluation plus fine de la puissance théorique au cours du temps ou bien une évaluation sur un intervalle de temps plus long est donc possible avec une même puissance de calcul. [176] Historical meteorological parameters can be collected with great precision and / or with a large amount of data. A more detailed evaluation of the theoretical power over time or else an evaluation over a longer time interval is therefore possible with the same computing power.
[177] On comprend donc qu’un des aspects déterminants de la présente invention réside dans l’utilisation d’une base de données 30 et dans le choix de comment cette base de données 30 est organisée pour permettre d’évaluer la production d’électricité avec des valeurs numériques préenregistrées permettant de déterminer la puissance photovoltaïque spécifique de l’installation 11 sur le site 1 et à partir de peu de variables que sont par exemple un moment de l’année (date + heure permettant de prendre en compte les aspects astronomiques et géométriques) et l’irradiance (permettant de prendre en compte les aspects météorologiques et astronomiques) ou des coefficients comme expliqué ci- dessus. [177] It is therefore understood that one of the determining aspects of the present invention lies in the use of a database 30 and in the choice of how this database 30 is organized in order to make it possible to evaluate the production of electricity with pre-recorded digital values making it possible to determine the specific photovoltaic power of installation 11 on site 1 and from a few variables such as a time of year for example (date + time making it possible to take into account the aspects astronomical and geometric) and irradiance (allowing meteorological and astronomical aspects to be taken into account) or coefficients as explained above.
[178] De plus, au regard de la fréquence d’itération du procédé de prédiction de production d’énergie photovoltaïque, même de courtes perturbations [178] Moreover, in view of the iteration frequency of the photovoltaic energy production prediction method, even short disturbances
météorologiques, comme par exemple le passage de nuages qui ferait chuter l’irradiance sur les modules photovoltaïque 14 de l’unité de production weather, such as the passage of clouds which would cause the irradiance to fall on the photovoltaic modules 14 of the production unit
d’électricité 12 peuvent être appréhendées pour la prédiction de la puissance photovoltaïque générée par l’installation de fourniture d’énergie 11. of electricity 12 can be apprehended for the prediction of the photovoltaic power generated by the energy supply installation 11.
[179] De même, les courtes perturbations météorologiques perturberont moins [179] Likewise, short meteorological disturbances will disturb less
l'évaluation de la puissance théorique avec des relevés de paramètres evaluation of theoretical power with parameter readings
météorologiques suffisamment fréquents et rapprochés au cours de l'intervalle de temps étudié grâce à un temps de calcul court. sufficiently frequent and close weather conditions during the time interval studied thanks to a short calculation time.
[180] De ce fait, les calculs d’évaluation peuvent se faire sur une machine physique ou une machine virtuelle sur le nuage informatique.
[181 ] Les exemples de réalisation donnés ci-dessus sont donnés à titre illustratif et non limitatifs.
[180] Therefore, the evaluation calculations can be done on a physical machine or a virtual machine on the cloud. [181] The embodiments given above are given by way of illustration and are not restrictive.