Dans le contexte actuel de transition énergétique, les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque s'imposent comme un élément essentiel du développement durable de l'énergie grâce à leurs avantages uniques. Le couplage de l'énergie solaire et du stockage constitue un maillon fondamental pour une utilisation efficace de l'énergie.

Aujourd'hui, Sailsolar vous aidera à explorer un concept crucial entre deux architectures de couplage dans les systèmes d'énergie solaire : le couplage CC et le couplage CA dans les systèmes de stockage solaire.La clé pour comprendre ces deux architectures réside dans l'identification du point de convergence de l'énergie provenant des panneaux photovoltaïques et de la batterie de stockage.

Couplage CC : Le circuit photovoltaïque et la batterie de stockage convergent côté courant continu.

Couplage CA : Le circuit photovoltaïque et la batterie de stockage convergeront côté courant alternatif.

1. Architecture de couplage CC

Dans une architecture à couplage CC, la puissance CC provenant du générateur photovoltaïque est stabilisée par le convertisseur CC-CC au sein d'un onduleur hybride (onduleur solaire-stockage) et injectée directement dans la batterie.

En cas de besoin, l'énergie peut provenir soit du générateur photovoltaïque, soit de la batterie. Dans les deux cas, le courant continu est converti en courant alternatif par le module CC-CA intégré à un onduleur hybride avant d'alimenter les charges.

Point clé : L'énergie reste entièrement sous forme de courant continu lors de la charge de la batterie à partir du générateur photovoltaïque, évitant ainsi toute conversion CC-CA-CC avec pertes.

2. Architecture de couplage CA

Dans une architecture couplée en courant alternatif, les systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie fonctionnent de manière relativement indépendante. Le courant continu produit par le générateur photovoltaïque est d'abord converti en courant alternatif par un onduleur photovoltaïque, qui alimente ensuite directement le réseau ou les charges locales.

Si le courant alternatif produit par un onduleur solaire doit être stocké, il doit être traité par un système de conversion de puissance (PCS), qui le reconvertit en courant continu pour charger la batterie. Lors de la décharge, le PCS reconvertit le courant continu de la batterie en courant alternatif pour alimenter les appareils.

Point clé : La charge de la batterie à partir du champ photovoltaïque nécessite un processus de conversion CC → CA → CC, et l'alimentation des charges ajoute une conversion CC → CA supplémentaire.

3. Comparaison des deux architectures

(1) Chemin du flux d'énergie et étapes de conversion

Couplage CC : L’énergie CC générée par les modules PV peut charger directement la batterie (CC-CC), sans passer par une conversion CC-CA-CC, ce qui entraîne des pertes d’énergie moindres.

Couplage CA : Le stockage de l’énergie photovoltaïque nécessite une conversion en deux étapes (CC-CA-CC). Lors de son utilisation finale, l’énergie subit un total de trois conversions, ce qui entraîne des pertes d’énergie relativement plus importantes.

(2) Équipement et coût du système

Couplage CC : Utilise un onduleur hybride intégré (ou onduleur solaire-stockage) qui combine la gestion du point de puissance maximale (MPPT) photovoltaïque, la conversion bidirectionnelle et la gestion de la batterie. Cela réduit le nombre de composants nécessaires et le câblage d’interconnexion, diminuant ainsi l’investissement initial. Un nombre réduit de composants implique également des coûts d’installation et de maintenance réduits.

Raccordement CA : Nécessite des onduleurs solaires et un convertisseur de batterie (PCS) séparés, ainsi qu’un tableau de distribution CA correspondant. Le nombre accru de composants augmente les coûts de câblage et requiert un espace d’installation plus important.

(3) Rapport CC/CA (rapport de charge de l'onduleur)

En supposant une capacité de transformateur d'usine de 2,5 MVA, la sortie totale de l'onduleur est généralement limitée à 80 % de cette capacité (environ 2 MW) pour un fonctionnement sûr.

Couplage CC : Peut supporter un générateur photovoltaïque de 4 MWc. Si le générateur photovoltaïque produit 4 MW, 2 MW peuvent être directement transférés vers la batterie pour être chargés via le bus CC (processus de conversion CC-CC).

Les 2 MW restants sont convertis par le PCS au sein de l'onduleur hybride et fournis sous forme de 2 MW de courant alternatif. L'énergie verte stockée peut être utilisée pendant les heures de pointe du soir, optimisant ainsi l'utilisation de la production solaire pour répondre à la demande accrue des entreprises en énergie renouvelable.

Couplage CA : La production photovoltaïque est principalement limitée par la capacité de l’onduleur. Avec un rapport CC/CA de 1,3, un champ photovoltaïque de 2,6 MWc peut être installé. S’il produit 2,3 MW CC, l’onduleur de 2 MW CA limitera la production, entraînant une réduction de la production photovoltaïque et un gaspillage d’énergie solaire.

(4) Compatibilité et évolutivité du système

Couplage CC : Ce type de couplage assure une forte intégration entre les systèmes photovoltaïques et de stockage. Cependant, sa compatibilité avec les installations existantes est limitée, nécessitant souvent le remplacement de l’onduleur d’origine. L’extension du système est également contrainte par la puissance d’entrée/sortie maximale de l’onduleur hybride et les spécifications des ports de batterie.

Couplage CA : Permet une modernisation aisée des systèmes photovoltaïques existants, grâce à l’ajout d’un système de stockage par mise en parallèle d’un onduleur et de batteries côté CA. Il offre une grande flexibilité dans le choix des équipements de différentes marques et une meilleure évolutivité.

4. Comment choisir une solution de couplage AC/DC

(1) Couplage CC : Scénarios tels que la construction de nouveaux systèmes de stockage solaire, la recherche d'une efficacité de conversion et d'un rapport CC/CA plus élevés, et lorsque l'espace d'installation est quelque peu limité.

(2) Couplage CA : Scénarios tels que l'ajout de stockage d'énergie aux systèmes PV existants, nécessitant une compatibilité avec des équipements de plusieurs marques et l'intégration hybride de plusieurs sources d'énergie.

Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients, et il n'existe pas de solution optimale unique applicable à tous les cas de figure. Le choix pratique doit reposer sur une évaluation approfondie des conditions et exigences spécifiques du projet. À mesure que ces deux technologies progressent, elles promettent d'offrir un éventail de solutions toujours plus large, permettant ainsi aux utilisateurs de faire le choix optimal pour leur avenir énergétique.