FR3118363A1 - Method and system for estimating the electrical power supplied by a photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé d'estimation de la puissance électrique d'un module photovoltaïque, présent parmi un groupe i de plusieurs modules photovoltaïques, ledit procédé comportant les étapes suivantes : Acquisition des paramètres environnementaux suivants pour le groupe i de modules photovoltaïques : : irradiance globale au niveau horizontal ; : Température ambiante ; : Vitesse du vent ; Détermination d'une température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques, Détermination de la puissance électrique ( délivrée par le groupe i de modules photovoltaïques au point de puissance maximum, Détermination de paramètres environnementaux corrigés pour lesquels chacun des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques fournit la puissance électrique corrigée, Détermination de la puissance électrique corrigée d'au moins un module photovoltaïque cible appartenant au groupe i de modules photovoltaïques à partir des paramètres environnementaux corrigés. Figure à publier avec l'abrégé : Figure 4The invention relates to a method for estimating the electrical power of a photovoltaic module, present among a group i of several photovoltaic modules, said method comprising the following steps: Acquisition of the following environmental parameters for the group i of photovoltaic modules: overall horizontal irradiance; : Ambient temperature ; : Wind speed ; Determination of a temperature of each photovoltaic module of group i of photovoltaic modules, Determination of the electrical power (delivered by group i of photovoltaic modules at the maximum power point, Determination of corrected environmental parameters for which each of the photovoltaic modules of group i of photovoltaic modules provides the corrected electrical power, Determination of the corrected electrical power of at least one target photovoltaic module belonging to the group i of photovoltaic modules from the corrected environmental parameters Figure to be published with the abstract: Figure 4
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention se rapporte à un procédé et système d'estimation de la puissance électrique fournie par un module photovoltaïque présent dans une centrale photovoltaïque.The present invention relates to a method and system for estimating the electrical power supplied by a photovoltaic module present in a photovoltaic power plant.
Etat de la techniqueState of the art
Une centrale photovoltaïque comporte en règle générale plusieurs chaînes de modules photovoltaïques (appelés également panneaux photovoltaïques ou panneaux solaires) connectées en parallèle.A photovoltaic power plant generally comprises several chains of photovoltaic modules (also called photovoltaic panels or solar panels) connected in parallel.
Dans chaque chaîne, les modules photovoltaïques sont connectés en série. Chaque module photovoltaïque comporte plusieurs cellules photovoltaïques connectées en série, sous forme de rangées de cellules. Chaque cellule photovoltaïque est destinée à convertir une énergie solaire en une énergie électrique. Les chaînes de modules photovoltaïques sont reliées à un convertisseur, par exemple un onduleur. Ce convertisseur permet de convertir la tension continue fournie par chaque chaîne de modules photovoltaïques en une tension alternative. Le rôle du convertisseur est également de déterminer un point de fonctionnement pour lequel la puissance délivrée par une chaîne de modules photovoltaïques est maximale (point de fonctionnement maximal désigné MPP pour "Maximum Power Point").In each string, the photovoltaic modules are connected in series. Each photovoltaic module comprises several photovoltaic cells connected in series, in the form of rows of cells. Each photovoltaic cell is intended to convert solar energy into electrical energy. The chains of photovoltaic modules are connected to a converter, for example an inverter. This converter converts the DC voltage supplied by each chain of photovoltaic modules into an AC voltage. The role of the converter is also to determine an operating point for which the power delivered by a chain of photovoltaic modules is maximum (maximum operating point designated MPP for "Maximum Power Point").
Dans une même centrale, les modules photovoltaïques peuvent être disposés avec des orientations différentes pour capter l'énergie solaire à différents moments de la journée. Une centrale photovoltaïque peut s'étendre sur plusieurs km2.In the same plant, the photovoltaic modules can be arranged with different orientations to capture solar energy at different times of the day. A photovoltaic plant can extend over several km 2 .
L'état de fonctionnement de chaque module photovoltaïque d'une chaîne doit être surveillé régulièrement afin de repérer d'éventuels défauts risquant d'engendrer une perte de production. Selon les cas, le défaut pourra être de différentes natures, notamment permanent s'il s'agit d'un problème matériel, ou temporaire s'il s'agit par exemple de la présence d'un ombrage ou d'une poussière sur le module photovoltaïque.The operating state of each photovoltaic module in a chain must be monitored regularly in order to identify any faults that could cause a loss of production. Depending on the case, the defect may be of different natures, in particular permanent if it is a hardware problem, or temporary if it is for example the presence of shading or dust on the photovoltaic module.
Il existe différentes solutions pour surveiller l'état de fonctionnement d'un module photovoltaïque.There are different solutions for monitoring the operating status of a photovoltaic module.
Certaines solutions utilisent des capteurs de courant et de tension pour vérifier le comportement électrique du module photovoltaïque. Le documentWO2015/118608décrit une telle méthode basée sur la courbe I-V d'une cellule photovoltaïque. Cette solution est cependant très couteuse si on souhaite l'installer sur l'ensemble des modules photovoltaïques d'une architecture.Some solutions use current and voltage sensors to verify the electrical behavior of the photovoltaic module. Document WO2015/118608 describes such a method based on the IV curve of a photovoltaic cell. This solution is however very expensive if it is desired to be installed on all the photovoltaic modules of an architecture.
D'autres solutions utilisent des capteurs de température. C'est le cas par exemple du brevetUS6512458B1et de la demandeUS2011/088744A1qui décrivent des solutions dans lesquelles des capteurs de température sont destinés à mesurer la température au niveau des diodes de contournement pour en déduire un éventuel défaut au niveau des cellules contournées. La demande de brevetUS2011/316343A1décrit pour sa part un module photovoltaïque comportant plusieurs cellules interconnectées, dans lequel chaque cellule est associée à une unité de contrôle qui comporte un capteur de puissance et un capteur de température pour surveiller l'intégrité de la cellule.Other solutions use temperature sensors. This is the case, for example, of the patent US6512458B1 and of the application US2011/088744A1 which describe solutions in which temperature sensors are intended to measure the temperature at the level of the bypass diodes in order to deduce therefrom a possible fault at the level of the bypassed cells. . Patent application US2011/316343A1 describes for its part a photovoltaic module comprising several interconnected cells, in which each cell is associated with a control unit which comprises a power sensor and a temperature sensor to monitor the integrity of the cell.
Enfin, d'autres solutions utilisent des caméras thermiques pour repérer des éventuels points chauds sur les modules photovoltaïques, après une stimulation électrique.Finally, other solutions use thermal cameras to identify any hot spots on the photovoltaic modules, after electrical stimulation.
Compte tenu de la superficie d'une centrale photovoltaïque, chaque opération de maintenance peut devenir couteuse. Certains défauts détectés sur un module photovoltaïque peuvent s'avérer sérieux, nécessitant une intervention, alors que d'autres sont mineurs ou même inexistants. Il est donc pertinent de pouvoir estimer la perte de production engendrée par un défaut sur un module photovoltaïque, afin de décider de la nécessité ou non d'une intervention.Given the size of a photovoltaic plant, each maintenance operation can become costly. Some faults detected on a photovoltaic module may turn out to be serious, requiring intervention, while others are minor or even non-existent. It is therefore relevant to be able to estimate the loss of production caused by a fault on a photovoltaic module, in order to decide whether or not an intervention is necessary.
La demande de brevetWO2016/189052A1décrit notamment un procédé permettant d'estimer la perte de production d'un module photovoltaïque, à partir d'une image thermique du module.Patent application WO2016/189052A1 describes in particular a method making it possible to estimate the loss of production of a photovoltaic module, from a thermal image of the module.
Ce procédé s'appuie notamment sur la relation ci-dessous, qui permet d’estimer la perte de puissance électrique d'un module photovoltaïque, référencé k (équation (1)) :This process is based in particular on the relationship below, which makes it possible to estimate the electrical power loss of a photovoltaic module, referenced k (equation (1)):
Cette solution antérieure peut cependant manquer de précisions, car elle doit s'appuyer sur des données fournies par une station météo souvent non présente sur le site ou sur des données satellitaires.This earlier solution may however lack precision, because it must be based on data provided by a weather station often not present on the site or on satellite data.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé qui permet d'estimer la perte de puissance électrique d'un module photovoltaïque, de manière précise et fiable.The object of the invention is therefore to propose a method which makes it possible to estimate the electrical power loss of a photovoltaic module, in an accurate and reliable manner.
Cette solution technique s'appuie notamment sur des données électriques acquises au niveau du module photovoltaïque pour affiner l'estimation et améliorer ainsi la fiabilité de la détection d'un module photovoltaïque défectueux.This technical solution relies in particular on electrical data acquired at the level of the photovoltaic module to refine the estimate and thus improve the reliability of the detection of a defective photovoltaic module.
Ce but est atteint par un procédé d'estimation de la puissance électrique d'un module photovoltaïque, présent parmi un groupe de plusieurs modules photovoltaïques d'une centrale photovoltaïque, référencé groupe i de modules photovoltaïques, ledit procédé comportant les étapes suivantes :This object is achieved by a method for estimating the electrical power of a photovoltaic module, present among a group of several photovoltaic modules of a photovoltaic power plant, referenced group i of photovoltaic modules, said method comprising the following steps:
-
Acquisition des paramètres environnementaux suivants pour le groupe i de modules photovoltaïques :
-
- Détermination d'une température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,Determination of a temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Détermination de la puissance électrique délivrée par le groupe i de modules photovoltaïques au point de puissance maximum,Determination of the electrical power delivered by the group i of photovoltaic modules at the maximum power point,
- Détermination de paramètres environnementaux corrigés pour lesquels chacun des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques fournit la puissance électrique corrigée, en tenant compte de contraintes sur la balance énergétique des modules et sur la puissance électrique délivrée au point de puissance maximum par le groupe i de modules photovoltaïques,Determination of corrected environmental parameters for which each of the photovoltaic modules of group i of photovoltaic modules provides the corrected electrical power, taking into account constraints on the energy balance of the modules and on the electrical power delivered at the maximum power point by the group i of photovoltaic modules,
- Détermination de la puissance électrique corrigée d'au moins un module photovoltaïque cible appartenant au groupe i de modules photovoltaïques à partir des paramètres environnementaux corrigés.Determination of the corrected electric power of at least one target photovoltaic module belonging to the group i of photovoltaic modules from the corrected environmental parameters.
Selon une particularité, l'étape d'acquisition des paramètres environnementaux comporte une étape de mesure desdits paramètres.According to one feature, the step of acquiring environmental parameters includes a step of measuring said parameters.
Selon une autre particularité, l'étape de détermination de la température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques est réalisée à partir d'une image thermique acquise pour chaque module photovoltaïque dudit groupe i de modules photovoltaïques.According to another feature, the step of determining the temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules is carried out from a thermal image acquired for each photovoltaic module of said group i of photovoltaic modules.
Selon une autre particularité, l'étape de détermination des paramètres environnementaux corrigés est mise en œuvre en résolvant un problème d'optimisation non linéaire défini par les contraintes suivantes :According to another feature, the step of determining the corrected environmental parameters is implemented by solving a nonlinear optimization problem defined by the following constraints:
Et en minimisant une fonction f de pondération sur lesdits paramètres environnementaux corrigés par rapport aux paramètres environnementaux acquis,And by minimizing a weighting function f on said corrected environmental parameters with respect to the acquired environmental parameters,
Dans lesquelles :In which :
Selon une autre particularité, ladite fonction f de pondération est la suivante :According to another feature, said weighting function f is as follows:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, le procédé comporte des étapes de :According to another feature, the method comprises steps of:
- Sélection d'au moins un module photovoltaïque de référence, distinct dudit module photovoltaïque cible, parmi le groupe i de modules photovoltaïques, sur la base du caractère homogène de sa température, dite température de référence,Selection of at least one reference photovoltaic module, distinct from said target photovoltaic module, from among the group i of photovoltaic modules, on the basis of the homogeneous character of its temperature, called reference temperature,
- Détermination d'une puissance électrique théorique fournie par le module photovoltaïque de référence à la température de référence,Determination of a theoretical electrical power supplied by the reference photovoltaic module at the reference temperature,
- Détermination des paramètres environnementaux corrigés en tenant compte de la contrainte additionnelle suivante :Determination of corrected environmental parameters taking into account the following additional constraint:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, la puissance électrique théorique fournie par le module photovoltaïque de référence est déterminée à partir de la relation suivante :According to another feature, the theoretical electrical power supplied by the reference photovoltaic module is determined from the following relationship:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, le procédé comporte des étapes de :According to another feature, the method comprises steps of:
- Détermination du courant au point de puissance maximum qui traverse le groupe i de modules photovoltaïques et de la tension au point de puissance maximum aux bornes du groupe i de modules photovoltaïques,Determination of the current at the maximum power point which crosses the group i of photovoltaic modules and of the voltage at the maximum power point across the terminals of the group i of photovoltaic modules,
- Détermination de la tension aux bornes de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,Determination of the voltage at the terminals of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Détermination de la puissance électrique corrigée délivrée par chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,Determination of the corrected electrical power delivered by each photovoltaic module of group i of photovoltaic modules,
- Utilisation de la puissance électrique corrigée déterminée pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques pour la détermination des paramètres environnementaux corrigés.Use of the corrected electric power determined for each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules for the determination of the corrected environmental parameters.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination de la perte de puissance électrique du module photovoltaïque cible.According to another feature, the method comprises a step of determining the loss of electrical power of the target photovoltaic module.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination de l'état du module photovoltaïque cible par comparaison de ladite perte de puissance électrique déterminée pour ce module avec une valeur seuil.According to another feature, the method comprises a step of determining the state of the target photovoltaic module by comparing said loss of electrical power determined for this module with a threshold value.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de mise en diagnostic et/ou en maintenance du module photovoltaïque cible lorsque ladite perte de puissance électrique déterminée est supérieure à ladite valeur seuil.According to another particularity, the method includes a step for carrying out diagnostics and/or maintenance of the target photovoltaic module when said determined electrical power loss is greater than said threshold value.
L'invention concerne également un système d'estimation de la puissance électrique d'un module photovoltaïque présent parmi un groupe de plusieurs modules d'une centrale photovoltaïque, référencé groupe i de modules photovoltaïques, ledit système comportant :The invention also relates to a system for estimating the electrical power of a photovoltaic module present among a group of several modules of a photovoltaic power plant, referenced group i of photovoltaic modules, said system comprising:
-
Un module d'acquisition des paramètres environnementaux suivants pour le groupe i de modules photovoltaïques :
-
- Un module de détermination d'une température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,A module for determining a temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Un module de détermination de la puissance électrique délivrée par le groupe i de modules photovoltaïques au point de puissance maximum,A module for determining the electrical power delivered by the group i of photovoltaic modules at the maximum power point,
- Un module de détermination de paramètres environnementaux corrigés pour lesquels chacun des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques fournit la puissance électrique corrigée, en tenant compte de contraintes sur la balance énergétique des modules et sur la puissance électrique délivrée au point de puissance maximum par le groupe i de modules photovoltaïques,A module for determining corrected environmental parameters for which each of the photovoltaic modules of group i of photovoltaic modules provides the corrected electrical power, taking into account constraints on the energy balance of the modules and on the electrical power delivered at the maximum power point by the group i of photovoltaic modules,
- Un module de détermination de la puissance électrique corrigée d'au moins un module photovoltaïque dit cible, appartenant au groupe i de modules photovoltaïques, à partir des paramètres environnementaux corrigés.A module for determining the corrected electrical power of at least one so-called target photovoltaic module, belonging to the group i of photovoltaic modules, from the corrected environmental parameters.
Selon une particularité, le système comporte des moyens de mesure des paramètres environnementaux.According to one feature, the system includes means for measuring environmental parameters.
Selon une autre particularité, le système comporte un module de détermination d'une température de chaque module photovoltaïque, qui est configuré pour déterminer la température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques à partir d'une image thermique acquise pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules.According to another feature, the system comprises a module for determining a temperature of each photovoltaic module, which is configured to determine the temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules from a thermal image acquired for each photovoltaic module of group i of modules.
Selon une autre particularité, le module de détermination des paramètres environnementaux corrigés est configuré pour résoudre un problème d'optimisation non linéaire défini par les contraintes suivantes :According to another feature, the module for determining the corrected environmental parameters is configured to solve a nonlinear optimization problem defined by the following constraints:
Dans lesquelles :In which :
Selon une autre particularité, ladite fonction f de pondération est la suivante :According to another feature, said weighting function f is as follows:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, le système comporte :According to another feature, the system comprises:
- Un module de sélection d'au moins un module photovoltaïque de référence, distinct dudit module photovoltaïque cible, parmi le groupe i de modules photovoltaïques, sur la base du caractère homogène de sa température, dite température de référence,A module for selecting at least one reference photovoltaic module, distinct from said target photovoltaic module, from among the group i of photovoltaic modules, on the basis of the homogeneous character of its temperature, called reference temperature,
- Un module de détermination d'une puissance électrique théorique fournie par le module photovoltaïque de référence à la température de référence,A module for determining a theoretical electrical power supplied by the reference photovoltaic module at the reference temperature,
- Un module de détermination des paramètres environnementaux corrigés en tenant compte de la contrainte additionnelle suivante :A module for determining the corrected environmental parameters taking into account the following additional constraint:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, la puissance électrique théorique fournie par le module photovoltaïque de référence est déterminée à partir de la relation suivante :According to another feature, the theoretical electrical power supplied by the reference photovoltaic module is determined from the following relationship:
Dans laquelle :In which :
Selon une autre particularité, le système comporte :According to another feature, the system comprises:
- Un module de détermination du courant au point de puissance maximum qui traverse le groupe i de modules photovoltaïques et de la tension au point de puissance maximum aux bornes du groupe i de modules photovoltaïques,A module for determining the current at the maximum power point which crosses the group i of photovoltaic modules and the voltage at the maximum power point across the terminals of the group i of photovoltaic modules,
- Un module de détermination de la tension aux bornes de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,A module for determining the voltage at the terminals of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Un module de détermination de la puissance électrique corrigée délivrée par chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,A module for determining the corrected electrical power delivered by each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Un module d'injection de la puissance électrique corrigée déterminée pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques dans le module de détermination des paramètres environnementaux corrigés.A module for injecting the corrected electrical power determined for each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules into the module for determining the corrected environmental parameters.
Selon une autre particularité, le système comporte un module de détermination de la perte de puissance électrique du module photovoltaïque cible.According to another feature, the system comprises a module for determining the loss of electrical power of the target photovoltaic module.
Selon une autre particularité, le système comporte un module de détermination de l'état du module photovoltaïque cible par comparaison de ladite perte de puissance électrique déterminée pour ce module photovoltaïque cible avec une valeur seuil.According to another feature, the system comprises a module for determining the state of the target photovoltaic module by comparing said loss of electrical power determined for this target photovoltaic module with a threshold value.
Selon une autre particularité, le système comporte des moyens de mise en diagnostic et/ou en maintenance du module photovoltaïque cible lorsque ladite perte de puissance électrique déterminée est supérieure à ladite valeur seuil.According to another feature, the system comprises means for carrying out diagnostics and/or maintenance of the target photovoltaic module when said determined electrical power loss is greater than said threshold value.
Brève description des figuresBrief description of figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages will appear in the detailed description which follows given with regard to the appended drawings in which:
- La figure 1 représente de manière schématique une centrale photovoltaïque classique ;FIG. 1 schematically represents a conventional photovoltaic power station;
- La figure 2 représente de manière schématique, l'architecture d'un module photovoltaïque ;FIG. 2 schematically represents the architecture of a photovoltaic module;
- La figure 3 représente de manière schématique la structure simplifiée d'un module photovoltaïque auquel est associé le système d'estimation de l'invention ;FIG. 3 schematically represents the simplified structure of a photovoltaic module with which the estimation system of the invention is associated;
- La figure 4 montrent les différentes étapes du procédé de l'invention et les différents modules logiciels fonctionnels mis en jeu lors de l'exécution de ce procédé ;FIG. 4 shows the different steps of the method of the invention and the different functional software modules involved during the execution of this method;
Description détaillée d'au moins un mode de réalisationDetailed description of at least one embodiment
En référence à la
- Plusieurs chaînes de modules photovoltaïques (appelés également panneaux photovoltaïques ou panneaux solaires) sont connectées en parallèle (deux chaînes sur la figure 1). Dans une même chaîne, les modules photovoltaïques sont par exemple identiques et disposés avec une même orientation et avec une même inclinaison.Several strings of photovoltaic modules (also called photovoltaic panels or solar panels) are connected in parallel (two strings in Figure 1). In the same chain, the photovoltaic modules are for example identical and arranged with the same orientation and with the same inclination.
- Chaque chaîne de modules photovoltaïques comporte plusieurs modules photovoltaïques connectés en série.Each string of photovoltaic modules comprises several photovoltaic modules connected in series.
- Un module photovoltaïque d'un groupe i de modules photovoltaïques (référencé de manière générale Mi,j dans la suite du texte) comporte plusieurs cellules photovoltaïques (non représentées) connectées en série. Les cellules photovoltaïques sont réparties en plusieurs rangées. Une rangée peut comporter une ou plusieurs cellules photovoltaïques.A photovoltaic module of a group i of photovoltaic modules (generally referenced Mi,j in the remainder of the text) comprises several photovoltaic cells (not shown) connected in series. The photovoltaic cells are distributed in several rows. A row can comprise one or more photovoltaic cells.
- Chaque cellule photovoltaïque est destinée à convertir une énergie solaire en une énergie électrique.Each photovoltaic cell is intended to convert solar energy into electrical energy.
- Un convertisseur, par exemple un onduleur 10, comportant plusieurs bras de commutation à base de transistors, est destiné à convertir une tension continue fournie par chaque chaîne de modules photovoltaïques en une tension alternative.A converter, for example an inverter 10, comprising several switching arms based on transistors, is intended to convert a direct voltage supplied by each chain of photovoltaic modules into an alternating voltage.
- Des moyens de commande, intégrés ou non au convertisseur, sont aptes à commander l'onduleur pour effectuer la conversion de tension.Control means, integrated or not in the converter, are able to control the inverter to perform the voltage conversion.
- Chaque module comporte avantageusement des diodes anti-retours (non représentées) positionnées de manière adaptée, par exemple en série avec les modules de chaque chaîne.Each module advantageously comprises anti-return diodes (not shown) positioned in a suitable manner, for example in series with the modules of each chain.
- Chaque module photovoltaïque comporte avantageusement des diodes de contournement (dites de "bypass") pour contourner chacune une rangée de cellules distinctes d'un module si une cellule de cette rangée était en défaut. Sur la figure 1, une diode de contournement est représentée par module photovoltaïque.Each photovoltaic module advantageously comprises bypass diodes (called "bypass") to each bypass a row of separate cells of a module if a cell of this row were faulty. In Figure 1, one bypass diode is shown per photovoltaic module.
En référence à la
- Les cellules photovoltaïques sont organisées en plusieurs rangées ou groupes. Sur la figure 2 deux colonnes de cellules forment une rangée de cellules.The photovoltaic cells are organized in several rows or groups. In Figure 2 two columns of cells form a row of cells.
- Sur la figure 2, une diode de contournement distincte est associée à chaque rangée de cellules représentée. Sur la figure 2, une rangée de cellules comporte plusieurs cellules mais elle pourrait ne comporter qu'une seule cellule.In Figure 2, a separate bypass diode is associated with each row of cells shown. In FIG. 2, a row of cells comprises several cells but it could only comprise one cell.
- Chaque module photovoltaïque dispose d'une surface ou aire, référencée A.Each photovoltaic module has a surface or area, referenced A.
Pour la suite de la description, on référence les modules photovoltaïques Mi,j, avec :For the rest of the description, the photovoltaic modules Mi,j are referenced, with:
- i allant de 1 à N et représentant un groupe de plusieurs modules photovoltaïques de la centrale. Dans un même groupe i de modules photovoltaïques, les modules photovoltaïques appartiennent à une même chaîne, sont identiques en architecture et présentent une même orientation et inclinaison. Sur la figure 1, de manière non limitative, chaque chaîne de modules photovoltaïques représente par exemple un groupe i distinct de modules photovoltaïques.i ranging from 1 to N and representing a group of several photovoltaic modules of the plant. In the same group i of photovoltaic modules, the photovoltaic modules belong to the same chain, are identical in architecture and have the same orientation and inclination. In FIG. 1, in a nonlimiting manner, each chain of photovoltaic modules represents for example a distinct group i of photovoltaic modules.
- Dans chaque groupe i de modules, chaque module photovoltaïque est référencé j, avec j allant de 1 à M.In each group i of modules, each photovoltaic module is referenced j, with j ranging from 1 to M.
- Chaque module photovoltaïque Mi,j a une image thermique notée Imi,j.Each photovoltaic module Mi,ja has a thermal image denoted Im i,j .
Sur la
Le système de l'invention est destiné à estimer, in fine, la perte de production ou de puissance énergétique d'un module photovoltaïque défectueux en fonctionnement. L'estimation peut être réalisée lorsque la centrale photovoltaïque est en cours de fonctionnement. Par les termes "en fonctionnement" ou "en cours de fonctionnement", on entend que le module photovoltaïque ou la centrale photovoltaïque est en cours de production d'une énergie électrique, par conversion d'une énergie lumineuse incidente.The system of the invention is intended to estimate, ultimately, the loss of production or energy power of a photovoltaic module that is defective in operation. The estimate can be made when the photovoltaic plant is in operation. By the terms “in operation” or “during operation”, it is meant that the photovoltaic module or the photovoltaic power plant is in the process of producing electrical energy, by conversion of incident light energy.
Pas module défectueux, on entendra dans cette demande un module photovoltaïque ayant une production électrique inférieure à la production qu’il devrait normalement fournir dans les conditions dans lesquelles il se trouve.No defective module, this request will mean a photovoltaic module having an electrical production lower than the production that it should normally provide under the conditions in which it is found.
En référence à la
- Un dispositif d'acquisition de la température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques ;A device for acquiring the temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules;
- Des moyens d'acquisition des données environnementales, au niveau de la centrale ou de sa géographie proche, notamment la température ambiante, l'irradiance (c'est-à-dire la puissance d'un flux lumineux incident), la vitesse du vent ;Means of acquiring environmental data, at the level of the plant or its nearby geography, in particular the ambient temperature, the irradiance (that is to say the power of an incident luminous flux), the speed of the wind ;
- Des moyens d'acquisition de données électriques au niveau de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques ;Means for acquiring electrical data at the level of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules;
- Un calculateur ;A calculator;
Le dispositif d'acquisition de la température d'un module photovoltaïque peut être formé d'un dispositif d'acquisition d'images thermiques et/ou de capteurs de température intégrés au module photovoltaïque. Le dispositif d'acquisition d'images thermiques est apte à prendre des images thermiques d'un module photovoltaïque. Il peut être formé d'une caméra thermique 1 portée par un opérateur ou par un drone, se déplaçant pour balayer chaque module photovoltaïque de la centrale.The device for acquiring the temperature of a photovoltaic module can be formed by a device for acquiring thermal images and/or temperature sensors integrated in the photovoltaic module. The thermal image acquisition device is capable of taking thermal images of a photovoltaic module. It can be formed by a thermal camera 1 carried by an operator or by a drone, moving to scan each photovoltaic module of the plant.
Les moyens d'acquisition des données environnementales sont destinés à récupérer les données météo nécessaires à la mise en œuvre du procédé de l'invention. De manière non limitative, ils peuvent comporter des capteurs, installés au niveau de la centrale photovoltaïque, par exemple capteur thermique 4 pour mesurer la température ambiante, capteur d'irradiance 2, anémomètre 3 pour mesurer la vitesse du vent. Ils peuvent également récolter des données météo disponibles sur des serveurs distants, via un réseau de communication.The environmental data acquisition means are intended to recover the weather data necessary for the implementation of the method of the invention. In a non-limiting way, they can comprise sensors, installed at the level of the photovoltaic power station, for example thermal sensor 4 to measure the ambient temperature, irradiance sensor 2, anemometer 3 to measure the speed of the wind. They can also collect weather data available on remote servers, via a communication network.
Le calculateur 5 est destiné à estimer la puissance électrique d'un module photovoltaïque, dit cible, potentiellement défectueux. Le calculateur 5 comporte plusieurs modules logiciels fonctionnels décrits ci-après, qui permettent de réaliser des calculs intermédiaires nécessaires pour l'estimation de la puissance électrique du module photovoltaïque.The computer 5 is intended to estimate the electric power of a photovoltaic module, called target, potentially defective. The computer 5 comprises several functional software modules described below, which make it possible to carry out intermediate calculations necessary for estimating the electric power of the photovoltaic module.
La caméra thermique 1 et les moyens d'acquisition des données environnementales sont avantageusement connectés au calculateur 5 pour lui transmettre leurs données de mesure. Le transfert de données vers le calculateur 5 peut être réalisé de manière automatique et/ou par un opérateur en utilisant une interface homme-machine adaptée.The thermal camera 1 and the means for acquiring environmental data are advantageously connected to the computer 5 in order to transmit their measurement data to it. The transfer of data to the computer 5 can be carried out automatically and/or by an operator using a suitable man-machine interface.
Les moyens d'acquisition de données électriques comportent des moyens de détermination de la puissance délivrée au point de puissance maximum pour l'ensemble des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques. Ces moyens de détermination sont activés de manière synchronisée avec le dispositif d'acquisition de la température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques, en vue de corréler directement la puissance délivrée avec la température acquise.The electrical data acquisition means comprise means for determining the power delivered at the maximum power point for all the photovoltaic modules of the group i of photovoltaic modules. These determination means are activated in a synchronized manner with the device for acquiring the temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules, with a view to directly correlating the power delivered with the acquired temperature.
Cette puissance est désignée
De manière optionnelle, les moyens d'acquisition peuvent également être configurés pour acquérir le courant électrique fourni par chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques au point de puissance maximum, référencé
Partant de cette architecture, le procédé de l'invention permet en premier lieu d'estimer la puissance électrique d'un module photovoltaïque présent dans un groupe i de modules photovoltaïques. Le procédé suit les étapes décrites ci-dessous.Starting from this architecture, the method of the invention firstly makes it possible to estimate the electrical power of a photovoltaic module present in a group i of photovoltaic modules. The process follows the steps described below.
Etape E0 –Stage E0 – AcquisitionAcquisition des données environnementalesenvironmental data
Grâce aux moyens d'acquisition des données environnementales, le système acquiert les données nécessaires à la mise en œuvre du procédé. Selon les moyens disponibles, elles sont mesurées et/ou récupérées sur des serveurs distants. Ces données sont transférées au calculateur. Ces données sont les suivantes :Thanks to the means of acquisition of environmental data, the system acquires the data necessary for the implementation of the method. Depending on the means available, they are measured and/or retrieved from remote servers. This data is transferred to the computer. These data are as follows:
Par ailleurs, comme l’inclinaison et l'orientation des modules photovoltaïques dans chaque groupe i de modules photovoltaïques sont connues, le calculateur 5 peut déterminer le paramètre :Furthermore, as the inclination and orientation of the photovoltaic modules in each group i of photovoltaic modules are known, the computer 5 can determine the parameter:
Etape EStep E 11 –– AcquisitionAcquisition deof données dedata from températuretemperature au niveauat the level de chaque moduleof each module photovoltaïquephotovoltaic et détermination de la température moyenne de chaque moduleand determining the average temperature of each module photovoltaïquephotovoltaic
L'acquisition des données de température est mise en œuvre avantageusement à l'aide d'une caméra thermique 1. Elle pourrait être réalisée à l'aide des données fournies par des capteurs de température intégrés au module photovoltaïque. Les données acquises sont ensuite transférées au calculateur 5 pour traitement.The acquisition of temperature data is advantageously implemented using a thermal camera 1. It could be carried out using data supplied by temperature sensors integrated into the photovoltaic module. The acquired data is then transferred to the computer 5 for processing.
L'acquisition d'images thermiques est réalisée lorsque les conditions de mesure radiométrique sont satisfaisantes, avec par exemple G supérieur ou égal à 600W/m2et un vent stable de vitesse inférieure ou égale à 15km/h. Les conditions sont précisées de façon plus détaillée dans la demande de brevetWO2016/189052A1.The acquisition of thermal images is carried out when the radiometric measurement conditions are satisfactory, with for example G greater than or equal to 600 W/m 2 and a stable wind speed less than or equal to 15 km/h. The conditions are specified in more detail in patent application WO2016/189052A1 .
Pour chaque module photovoltaïque, son image thermique est ensuite découpée ou segmentée virtuellement par le calculateur 5 en plusieurs zones de température. Chaque zone de température est caractérisée par une température propre qui est uniforme ou quasi-uniforme sur toute la zone. Deux zones thermiques adjacentes ou contigües sont considérées comme distinctes lorsqu'elles présentent entre elles une différence de température supérieure à une valeur seuil prédéfinie, par exemple égale à 10°C. Par quasi-uniforme, on veut dire que la température peut varier d'un point à un autre de la zone thermique, mais que la différence de température entre deux points d'une même zone reste toujours inférieure à ladite valeur seuil prédéfinie. Une zone thermique, dite chaude, est donc une zone dont la température dépasse la température des autres zones de la valeur seuil prédéfinie.For each photovoltaic module, its thermal image is then virtually cut or segmented by the computer 5 into several temperature zones. Each temperature zone is characterized by its own temperature which is uniform or quasi-uniform over the entire zone. Two adjacent or contiguous thermal zones are considered distinct when they have between them a temperature difference greater than a predefined threshold value, for example equal to 10° C. By quasi-uniform, it is meant that the temperature can vary from one point to another in the thermal zone, but that the temperature difference between two points in the same zone always remains below said predefined threshold value. A thermal zone, called hot, is therefore a zone whose temperature exceeds the temperature of the other zones by the predefined threshold value.
A chaque zone thermique, le calculateur 5 associe ensuite une température déterminée représentative de la température de la zone. Cette température affectée à chaque zone peut être une température moyenne déterminée à partir de toutes les températures de la zone.With each thermal zone, the computer 5 then associates a determined temperature representative of the temperature of the zone. This temperature assigned to each zone can be an average temperature determined from all the temperatures of the zone.
Le calculateur 5 détermine ensuite la température moyenne de chaque module photovoltaïque. Le calculateur affecte cette température moyenne comme la température du module photovoltaïque j dans le groupe i de modules photovoltaïques, référencée
Etape E2 – Acquisition des données électriquesStep E2 – Acquisition of electrical data
Comme indiqué ci-dessus, le calculateur 5 acquiert les données électriques relatives à chaque groupe i de modules comprenant les modules photovoltaïques à évaluer. Les groupes i peuvent ainsi correspondre à des chaines de modules de la centrale PV, reliées à des onduleurs fournissant ces mesures. L'acquisition de ces données est synchronisée avec celle de la température de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques. Ces données électriques sont les suivantes :As indicated above, the computer 5 acquires the electrical data relating to each group i of modules comprising the photovoltaic modules to be evaluated. The groups i can thus correspond to chains of modules of the PV plant, connected to inverters providing these measurements. The acquisition of these data is synchronized with that of the temperature of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules. These electrical data are as follows:
EtapeStage EE 33 optionnelleoptional – Sélection d'un module– Selecting a module photovoltaïquephotovoltaic de référencereference
Lors de cette étape optionnelle, le calculateur 5 peut sélectionner au moins un module photovoltaïque de référence (référencé Mref) dans un groupe i de modules. Un module photovoltaïque de référence est un module considéré comme sain. Dans la suite de la description, on parlera également de manière indifférente d'un module photovoltaïque de référence ou d'un module photovoltaïque sain. Cette étape est optionnelle et peut ne pas être exécutée par le calculateur 5.During this optional step, the computer 5 can select at least one reference photovoltaic module (referenced Mref) from a group i of modules. A reference photovoltaic module is a module considered to be healthy. In the remainder of the description, reference will also be made indiscriminately to a photovoltaic module or to a healthy photovoltaic module. This step is optional and may not be executed by computer 5.
Le module de référence Mref est un module photovoltaïque analogue au module photovoltaïque surveillé et ciblé (c'est-à-dire avec les mêmes caractéristiques techniques – avec la même orientation et la même inclinaison) et non défectueux. Il fait partie du même groupe i de modules photovoltaïques que le module photovoltaïque surveillé. Il dispose d'une distribution de température homogène sur l'ensemble de ses zones. Autrement dit, il ne comporte aucune zone thermique chaude au sens défini ci-dessus lors de l'étape E1.The reference module Mref is a photovoltaic module analogous to the monitored and targeted photovoltaic module (ie with the same technical characteristics – with the same orientation and the same inclination) and not defective. It is part of the same group i of photovoltaic modules as the monitored photovoltaic module. It has a uniform temperature distribution over all of its zones. In other words, it does not include any hot thermal zone in the sense defined above during step E1.
Sur la
L'ensemble des modules photovoltaïques de référence d'un même groupe i de modules photovoltaïques est référencé
EtapeStage EE 44 optionnelleoptional – Estimation de la puissance électrique fournie par– Estimation of the electrical power supplied by leTHE modulemodule photovoltaïquephotovoltaic de référencereference
Le calculateur 5 peut estimer la puissance électrique théorique qu'un module photovoltaïque sain, c'est-à-dire le module de référence, serait à même de fournir. Le calculateur s'appuie sur la formule suivante (équation (2)) :The computer 5 can estimate the theoretical electrical power that a healthy photovoltaic module, that is to say the reference module, would be able to supply. The calculator is based on the following formula (equation (2)):
Dans laquelle :In which :
On comprend que le calculateur 5 s'appuie notamment sur des données pré-mémorisées, liées au vieillissement du module et de la centrale.It will be understood that the computer 5 relies in particular on pre-stored data, linked to the aging of the module and of the plant.
Etape E5Step E5
De manière connue, l'équation de balance énergétique d'un module photovoltaïque est la suivante (équation (3)) :In a known manner, the energy balance equation of a photovoltaic module is as follows (equation (3)):
Dans laquelle :In which :
De manière connue, ce coefficient d'échange thermique du module photovoltaïque peut être exprimé par la relation suivante (équation (4)) :In a known manner, this heat exchange coefficient of the photovoltaic module can be expressed by the following relationship (equation (4)):
On observe cependant que l’équation (3) ci-dessus n’est pas respectée pour tous les modules photovoltaïques sains d'un groupe i de modules photovoltaïques. Cela peut venir de plusieurs raisons :However, we observe that equation (3) above is not respected for all the healthy photovoltaic modules of a group i of photovoltaic modules. This can be for several reasons:
- Vieillissement non homogène ou salissure qui impacte le facteur d’absorption du module photovoltaïque ;Inhomogeneous aging or soiling that affects the absorption factor of the photovoltaic module;
- La vitesse du vent et la température ambiante peuvent varier localement, d'un module photovoltaïque à un autre ; Sur un même groupe i de modules photovoltaïques, ces deux paramètres peuvent être cependant considérés comme identiques d'un module photovoltaïque à un autre du groupe ;Wind speed and ambient temperature may vary locally, from one photovoltaic module to another; On the same group i of photovoltaic modules, these two parameters can however be considered as identical from one photovoltaic module to another of the group;
Il est donc pertinent de faire en sorte que la relation de balance énergétique soit respectée. Pour cela, il est nécessaire de considérer les paramètres corrigés suivants :It is therefore relevant to ensure that the energy balance relationship is respected. For this, it is necessary to consider the following corrected parameters:
Ces paramètres
Etape E5.1Step E5.1
Le calculateur 5 doit ensuite déterminer les trois paramètres
Le calculateur 5 est également amené à minimiser une fonction f de pondération des trois paramètres corrigés
A titre d'exemple, l'expression de la fonction f peut être la suivante (équation (9)) :By way of example, the expression of the function f can be the following (equation (9)):
En variante, le calculateur peut également s'appuyer sur l'expression f suivante :As a variant, the calculator can also rely on the following expression f:
Avec :With :
Optionnellement, on peut considérer que la température ambiante est homogène pour l'ensemble des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques. On a alors (équation 10) :Optionally, it can be considered that the ambient temperature is homogeneous for all the photovoltaic modules of the group i of photovoltaic modules. We then have (equation 10):
Etape E5.2 optionnelleStep E5.2 optional
Comme indiqué ci-dessus, lors de l'étape E2, dans une version améliorée, il est possible de disposer des mesures du courant
Ces mesures permettent notamment de pouvoir identifier des problèmes liés aux diodes de contournement ("bypass") employées dans les modules photovoltaïques.These measurements make it possible in particular to be able to identify problems associated with bypass diodes used in photovoltaic modules.
Pour le groupe i de modules photovoltaïques qui constituent dans cet exemple une chaine de modules en série reliés à un onduleur permettant la mesure électrique, on a donc au niveau des modules individuels Mi,j :For the group i of photovoltaic modules which constitute in this example a chain of modules in series connected to an inverter allowing the electrical measurement, we therefore have at the level of the individual modules Mi,j:
En fonction de l’architecture de connexion électrique des modules au sein des groupes de mesures, les équations (11) et (12) ci-dessus peuvent varier, tout en restant dans le principe de l’invention.Depending on the electrical connection architecture of the modules within the measurement groups, equations (11) and (12) above may vary, while remaining within the principle of the invention.
Il est ainsi possible de formuler l'expression de la tension
Avec :With :
-
-
- D1, D2 qui sont des paramètres des fonctions empiriques qui sont extraits grâce aux données de simulation ;D1, D2 which are parameters of the empirical functions which are extracted thanks to the simulation data;
- Et avec (équation (14)) :And with (equation (14)):
- G(i) étant l'irradiance mesurée ou estimée, respectivement sur un module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques.G(i) being the measured or estimated irradiance, respectively on a photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules.
Connaissant la tension aux bornes d'un module photovoltaïque sain, le calculateur 5 va estimer la tension aux bornes de chaque autre module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques. Pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques, il faut tenir compte que sa tension
On obtient alors l'expression de la tension aux bornes d'un module photovoltaïque :We then obtain the expression of the voltage at the terminals of a photovoltaic module:
Finalement on obtient :Finally we get:
Cette expression vient s'ajouter aux contraintes définies ci-dessus à l'étape E5.1 ci-dessus et permet de rendre la détermination des paramètres corrigés plus précise.This expression is added to the constraints defined above in step E5.1 above and makes it possible to make the determination of the corrected parameters more precise.
Etape E5.3Step E5.3
Le calculateur 5 est amené à résoudre le problème d'optimisation évoqué ci-dessus (étape 5.1 et étape 5.2 si exécutée). Il s'agit d'un problème d'optimisation non-linéaire qu'il est possible de résoudre avec des solveurs de type "fmincon".The computer 5 is required to solve the optimization problem mentioned above (step 5.1 and step 5.2 if executed). This is a non-linear optimization problem that can be solved with "fmincon" type solvers.
Etape E6Step E6
Une fois les trois paramètres corrigés obtenus (
Par la suite, le calculateur 5 peut estimer la perte de puissance
En cas d'absence de détermination d'un module photovoltaïque de référence à l'étape E3, l'expression au dénominateur
En déterminant cette perte de puissance pour chaque module photovoltaïque, le calculateur 5 est en mesure d'identifier, au sein d'un groupe de plusieurs modules photovoltaïques, les modules photovoltaïques qui sont défectueux, par exemple en comparant la perte de puissance calculée pour le module photovoltaïque avec une valeur seuil mémorisée. Chaque module photovoltaïque déclaré comme défectueux pourra faire l'objet d'actions spécifiques de diagnostic et/ou de maintenance.By determining this power loss for each photovoltaic module, the computer 5 is able to identify, within a group of several photovoltaic modules, the photovoltaic modules which are defective, for example by comparing the power loss calculated for the photovoltaic module with a stored threshold value. Each photovoltaic module declared as defective may be subject to specific diagnostic and/or maintenance actions.
Comme illustré par la
- L'étape E0 est mise en œuvre par les moyens d'acquisition des données environnementales du système. Il s'agit donc par exemple de mesurer la vitesse du vent, la température ambiante et l'irradiance. Ces données peuvent également être récupérées par le calculateur en se connectant sur un serveur météo distant. Sur la figure 4, de manière non limitative, nous avons représenté les différents capteurs 2, 3, 4 nécessaires à la prise de ces mesures.Step E0 is implemented by the environmental data acquisition means of the system. This means, for example, measuring wind speed, ambient temperature and irradiance. This data can also be retrieved by the computer by connecting to a remote weather server. In FIG. 4, in a non-limiting manner, we have represented the various sensors 2, 3, 4 necessary for taking these measurements.
- L'étape E1 est mise en œuvre à la fois par le dispositif d'acquisition des données de température et par un module de traitement MT du calculateur 5, chargé de traiter les données de mesure pour affecter une température moyenne à chaque module photovoltaïque. Sur la figure 4, de manière non limitative, l'acquisition des données est réalisée par la caméra thermique 1.Step E1 is implemented both by the temperature data acquisition device and by a processing module MT of the computer 5, responsible for processing the measurement data to assign an average temperature to each photovoltaic module. In FIG. 4, in a non-limiting manner, the data acquisition is carried out by the thermal camera 1.
-
L'étape E2 est mise en œuvre grâce à l'onduleur 6 chargé de transmettre les données électriques du groupe i de modules photovoltaïques et à un module d'acquisition des données électriques relatives au groupe i de modules photovoltaïques, ce module d'acquisition étant intégré au calculateur. Il s'agit d'acquérir la puissance électrique
- L'étape E3 optionnelle est mise en œuvre par un module de sélection MS du calculateur 5, celui-ci étant chargé de sélectionner au moins un module photovoltaïque de référence Mref.The optional step E3 is implemented by a selection module MS of the computer 5, the latter being responsible for selecting at least one reference photovoltaic module Mref.
-
L'étape E4 optionnelle est mise en œuvre par un premier module de calcul MC1 du calculateur 5, destiné à calculer la puissance électrique
-
L'étape E5 est mise en œuvre par un deuxième module de calcul MC2 du calculateur, destiné à résoudre le problème d'optimisation en vue de déterminer les trois paramètres environnementaux recherchés. Lors de l'étape E5.2, le module MC2 peut notamment utiliser les mesures de courant
-
L'étape E6 est mise en œuvre par un troisième module de calcul MC3 du calculateur, destiné à estimer la puissance électrique réelle
Le calculateur pourra embarquer avantageusement des moyens de détermination de l'état du module photovoltaïque cible par comparaison de ladite perte de puissance électrique déterminée pour ce module photovoltaïque avec une valeur seuil. Si le module photovoltaïque est considéré comme défectueux (c'est-à-dire lorsque sa perte de puissance électrique déterminée est supérieure à ladite valeur seuil), le calculateur 5 peut être configuré pour activer des moyens de mise en diagnostic et/ou en maintenance de ce module photovoltaïque.The computer can advantageously embed means for determining the state of the target photovoltaic module by comparing said loss of electrical power determined for this photovoltaic module with a threshold value. If the photovoltaic module is considered to be defective (that is to say when its determined electrical power loss is greater than said threshold value), the computer 5 can be configured to activate diagnostic and/or maintenance means of this photovoltaic module.
Il faut noter que l'invention décrite ci-dessus reste applicable dans le cas où on utilise au sein de la centrale des modules photovoltaïques dits bifaciaux, c'est-à-dire avec leurs deux faces actives. Dans ce cas particulier, l'équation (2) de puissance électrique fournie par un module photovoltaïque sain est la suivante :It should be noted that the invention described above remains applicable in the case where so-called bifacial photovoltaic modules, that is to say with their two active faces, are used within the plant. In this particular case, the equation (2) of electrical power supplied by a healthy photovoltaic module is as follows:
AvecWith
L’équation (5) devient pour sa part :Equation (5) becomes for its part:
Le reste du procédé de l'invention s'applique de manière identique.The remainder of the process of the invention applies in an identical manner.
L'invention décrite ci-dessus est donc une solution particulièrement simple et fiable pour déterminer la puissance électrique fournie par chaque module photovoltaïque et en déduire éventuellement une perte de puissance d'un module photovoltaïque défectueux dans une centrale photovoltaïque. Elle pourra par exemple être utilisée pour identifier, au sein d’un groupe de modules photovoltaïque, certains modules photovoltaïques qui seront considérés comme défectueux du fait d’une perte de puissance supérieure à un certain seuil. Ces modules photovoltaïques pourront alors faire l’objet d’actions spécifiques de diagnostic ou de maintenance.The invention described above is therefore a particularly simple and reliable solution for determining the electrical power supplied by each photovoltaic module and possibly deducing therefrom a power loss of a defective photovoltaic module in a photovoltaic power station. It can for example be used to identify, within a group of photovoltaic modules, certain photovoltaic modules which will be considered defective due to a loss of power above a certain threshold. These photovoltaic modules can then be the subject of specific diagnostic or maintenance actions.
Claims (22)
- Acquisition des paramètres environnementaux suivants pour le groupe i de modules photovoltaïques :
-
- Détermination d'une température
- Détermination de la puissance électrique (
- Détermination de paramètres environnementaux corrigés pour lesquels chacun des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques fournit la puissance électrique corrigée, en tenant compte de contraintes sur la balance énergétique des modules et sur la puissance électrique (
- Détermination de la puissance électrique corrigée
- Acquisition of the following environmental parameters for group i of photovoltaic modules:
-
- Determination of a temperature
- Determination of electrical power (
- Determination of corrected environmental parameters for which each of the photovoltaic modules of group i of photovoltaic modules provides the corrected electrical power, taking into account constraints on the energy balance of the modules and on the electrical power (
- Determination of corrected electrical power
Et en minimisant une fonction f de pondération sur lesdits paramètres environnementaux corrigés par rapport aux paramètres environnementaux acquis,
Dans lesquelles :
And by minimizing a weighting function f on said corrected environmental parameters with respect to the acquired environmental parameters,
In which :
Dans laquelle :
In which :
- Sélection d'au moins un module photovoltaïque de référence (Mref), distinct dudit module photovoltaïque cible, parmi le groupe i de modules photovoltaïques, sur la base du caractère homogène de sa température, dite température de référence,
- Détermination d'une puissance électrique (
- Détermination des paramètres environnementaux corrigés en tenant compte de la contrainte additionnelle suivante :
Dans laquelle :
- Selection of at least one reference photovoltaic module (Mref), distinct from said target photovoltaic module, from among the group i of photovoltaic modules, on the basis of the homogeneous character of its temperature, called reference temperature,
- Determination of an electric power (
- Determination of the corrected environmental parameters taking into account the following additional constraint:
In which :
Dans laquelle :
In which :
- Détermination du courant (
- Détermination de la tension aux bornes de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,
- Détermination de la puissance électrique corrigée (
- Utilisation de la puissance électrique corrigée déterminée pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques pour la détermination des paramètres environnementaux corrigés.
- Current determination (
- Determination of the voltage at the terminals of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- Determination of the corrected electrical power (
- Use of the corrected electrical power determined for each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules for determining the corrected environmental parameters.
- Un module d'acquisition des paramètres environnementaux suivants pour le groupe i de modules photovoltaïques :
-
- Un module de détermination d'une température
- Un module de détermination de la puissance électrique (
- Un module de détermination de paramètres environnementaux corrigés pour lesquels chacun des modules photovoltaïques du groupe i de modules photovoltaïques fournit la puissance électrique corrigée, en tenant compte de contraintes sur la balance énergétique des modules et sur la puissance électrique (
- Un module de détermination de la puissance électrique corrigée
- A module for acquiring the following environmental parameters for group i of photovoltaic modules:
-
- A module for determining a temperature
- A module for determining the electrical power (
- A module for determining corrected environmental parameters for which each of the photovoltaic modules of group i of photovoltaic modules provides the corrected electrical power, taking into account constraints on the energy balance of the modules and on the electrical power (
- A module for determining the corrected electrical power
Dans lesquelles :
In which :
Dans laquelle :
In which :
- Un module de sélection d'au moins un module photovoltaïque de référence (Mref), distinct dudit module photovoltaïque cible, parmi le groupe i de modules photovoltaïques, sur la base du caractère homogène de sa température, dite température de référence,
- Un module de détermination d'une puissance électrique (
- Un module de détermination des paramètres environnementaux corrigés en tenant compte de la contrainte additionnelle suivante :
Dans laquelle :
- A module for selecting at least one reference photovoltaic module (Mref), distinct from said target photovoltaic module, from among the group i of photovoltaic modules, on the basis of the homogeneous character of its temperature, called reference temperature,
- A module for determining an electrical power (
- A module for determining the corrected environmental parameters taking into account the following additional constraint:
In which :
Dans laquelle :
In which :
- Un module de détermination du courant (
- Un module de détermination de la tension aux bornes de chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques,
- Un module de détermination de la puissance électrique corrigée (
- Un module d'injection de la puissance électrique corrigée déterminée pour chaque module photovoltaïque du groupe i de modules photovoltaïques dans le module de détermination des paramètres environnementaux corrigés.
- A current determination module (
- A module for determining the voltage at the terminals of each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules,
- A module for determining the corrected electrical power (
- A module for injecting the corrected electrical power determined for each photovoltaic module of the group i of photovoltaic modules into the module for determining the corrected environmental parameters.
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FR (1) | FR3118363B1 (en) |
WO (1) | WO2022128933A1 (en) |
Citations (7)
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- 2021-12-13 EP EP21854869.1A patent/EP4264824A1/en active Pending
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