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Quatre Stockage d'énergie dans la production d'énergie photovoltaïque ? | Demuda

Juillet 27, 2023

Avec le développement rapide de l'économie, le problème de la pénurie d'énergie est devenu de plus en plus grave. Confrontés à la double pression de la demande énergétique et de la protection de l'environnement, les pays du monde entier ont adopté des stratégies telles que l'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'énergie, l'optimisation de la structure énergétique et le développement des énergies renouvelables. En tant que représentant de la nouvelle génération d'énergie, l'énergie solaire photovoltaïque (PV) a été largement appliquée dans la production pratique. Cependant, contrairement aux sources d'énergie traditionnelles, la puissance de sortie des systèmes PV fluctue considérablement avec les changements de facteurs environnementaux tels que l'intensité de la lumière du soleil et la température. Elle se caractérise également par l'incontrôlabilité. Par conséquent, si l'énergie photovoltaïque doit remplacer les sources d'énergie traditionnelles et réaliser une production d'électricité connectée au réseau à grande échelle, l'impact sur le réseau électrique ne peut être ignoré. De plus, comme la proportion de systèmes photovoltaïques dans le réseau électrique continue d'augmenter, une gestion efficace de l'impact sur le réseau électrique est essentielle pour assurer une alimentation électrique sûre et fiable. L'application de systèmes de stockage d'énergie dans les systèmes PV peut résoudre le problème du déséquilibre de puissance et répondre aux exigences d'un fonctionnement normal. Les systèmes de stockage d'énergie jouent un rôle essentiel pour assurer le fonctionnement stable des centrales photovoltaïques. Ils garantissent non seulement la stabilité et la fiabilité du système, mais fournissent également une solution efficace aux problèmes dynamiques de qualité de l'alimentation, tels que les pointes de tension, les surtensions, les chutes de tension et les interruptions momentanées de l'alimentation. 


Voici quatre technologies de stockage d'énergie courantes dans les systèmes photovoltaïques :


1. Stockage d'énergie de la batterie :Le stockage d'énergie par batterie est l'une des méthodes de stockage les plus prometteuses. Il se caractérise par une fiabilité et une modularité élevées, ce qui le rend adapté aux réseaux de distribution dans les zones où les exigences en matière de qualité de l'énergie sont élevées. Le stockage d'énergie de la batterie utilise les réactions d'oxydo-réduction des électrodes de la batterie pour stocker et libérer de l'énergie. Il peut répondre à la demande d'énergie pendant les charges de pointe du système et aider à la compensation de la puissance réactive, aidant à supprimer les fluctuations de tension et le scintillement. Les types de batteries courants incluent les batteries plomb-acide, les batteries lithium-ion, les batteries sodium-soufre et les batteries à flux. Une étude [9] analyse le rôle des batteries dans les systèmes PV, soulignant leurs capacités de stockage d'énergie et leur capacité à fournir un courant instantané important pour réguler la tension de fonctionnement des cellules solaires. Une autre étude [10] se concentre sur plusieurs technologies courantes de stockage d'énergie chimique, en sélectionnant des indicateurs techniques clés et en collectant les dernières données d'application jusqu'en 2011. Grâce à la méthode d'analyse d'enveloppement de données (DEA), l'étude explore les avantages et les effets d'application de divers stockage d'énergie chimique. technologies, fournissant des suggestions et des références pour les futures directions de recherche dans la technologie de stockage d'énergie chimique.


2. Stockage d'énergie de supercondensateur : Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage d'énergie constitués de matériaux spéciaux avec une constante diélectrique plus élevée, une plus grande densité d'énergie et une libération d'énergie plus rapide par rapport aux condensateurs conventionnels. Les supercondensateurs peuvent être divisés en condensateurs à double couche et en condensateurs électrochimiques basés sur différents principes de stockage d'énergie. En tant que composant émergent de stockage d'énergie, les supercondensateurs présentent de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes de stockage. Ils ont une densité de puissance élevée, une longue durée de vie du cycle de charge-décharge, une efficacité de charge-décharge élevée, un taux de charge-décharge rapide, de bonnes performances à hautes et basses températures et une longue durée de vie de stockage d'énergie. Cependant, les supercondensateurs présentent également certains inconvénients, tels qu'une faible densité d'énergie et une large plage de fluctuation de la tension aux bornes, ainsi que le problème de l'égalisation de la tension dans les condensateurs en série. Compte tenu des caractéristiques des batteries et des supercondensateurs, les deux technologies présentent une forte complémentarité en termes de performances techniques. En les combinant, les performances des dispositifs de stockage d'énergie peuvent être grandement améliorées. Une étude [14] a révélé qu'en mettant en parallèle des supercondensateurs avec des batteries, la capacité de sortie de puissance du système de stockage d'énergie hybride peut être améliorée, les pertes internes peuvent être réduites et le temps de décharge peut être augmenté. Il peut également réduire le nombre de cycles de charge-décharge des batteries et prolonger leur durée de vie, ainsi que réduire la taille des dispositifs de stockage d'énergie, améliorer la fiabilité et l'économie des systèmes d'alimentation.


3. Stockage d'énergie du volant :Le stockage d'énergie du volant d'inertie est une méthode de stockage mécanique qui offre des avantages tels qu'un rendement élevé, une courte période de construction, une longue durée de vie, une capacité de stockage d'énergie élevée, une charge rapide, une décharge rapide, des cycles de charge-décharge illimités et le respect de l'environnement. Cependant, le coût de maintenance du stockage d'énergie du volant d'inertie est relativement plus élevé par rapport aux autres méthodes de stockage. Une étude [15] a proposé une commande de lissage de puissance active basée sur une commande floue pour les systèmes de stockage d'énergie à volant d'inertie PV. L'étude a analysé la vitesse du volant d'inertie, la puissance de sortie et le coefficient de lissage du système de stockage d'énergie du volant d'inertie PV par simulation à l'aide de la plate-forme Matlab/Simulink, en le comparant à deux autres dispositifs : sans stockage d'énergie du volant d'inertie et stockage d'énergie du volant d'inertie simple. Une autre étude [16] a introduit le système de stockage d'énergie à volant d'inertie dans les systèmes PV basés sur le suivi du point de puissance maximale et le contrôle de l'onduleur connecté au réseau pour obtenir une puissance de sortie stable vers le réseau. Pour assurer une production d'énergie électrique réglable et stable du système PV, la stratégie de contrôle a adopté le contrôle de la boucle interne du courant et le contrôle de la boucle externe de la tension pendant la charge et le contrôle de la boucle interne du courant et le contrôle de la boucle externe de la tension pendant la décharge. Cette approche permet une sortie stable et contrôlable de la puissance active, supprimant efficacement les fluctuations causées par les variations de la lumière du soleil et de la température ambiante.


4. Stockage d'énergie supraconducteur :Les systèmes supraconducteurs de stockage d'énergie magnétique (SMES) stockent l'énergie du champ magnétique générée par le réseau électrique dans des bobines constituées de fils supraconducteurs et restituent l'énergie stockée au réseau en cas de besoin. Les composants typiques d'un système SMES comprennent des bobines supraconductrices placées dans un conteneur de refroidissement isolé sous vide, des systèmes cryogéniques et sous vide et des dispositifs électroniques de puissance à des fins de contrôle. Le courant dans l'inductance en boucle fermée formée par les bobines supraconductrices circule sans aucune dissipation. Par rapport aux autres technologies de stockage d'énergie, le SMES présente des avantages significatifs. En raison de sa capacité à stocker de l'énergie sans perte pendant de longues périodes, SMES atteint une efficacité de retour d'énergie élevée. Il a également une libération d'énergie rapide, ne prenant généralement que quelques secondes. L'adoption du SMES facilite la régulation de la tension, de la fréquence et de la puissance active et réactive du réseau. Une étude [17] a proposé l'utilisation d'unités SMES pour stabiliser la tension et la fréquence de sortie des éoliennes. L'unité SMES était connectée au jeu de barres d'un générateur asynchrone, et le contrôleur actif de SMES a adopté la déviation de la vitesse du générateur asynchrone comme signal de commande. Une autre étude [18] a suggéré d'utiliser l'écart de tension comme signal de contrôle pour le contrôleur actif du SMES afin de traiter les courts-circuits fréquents de la ligne de contact et les perturbations de la vitesse du vent dans les parcs éoliens. Diverses études ont démontré l'excellente performance des dispositifs SMES dans l'amélioration de la stabilité des parcs éoliens.


Ces technologies de stockage d'énergie jouent un rôle crucial dans les systèmes photovoltaïques, assurant leur fonctionnement stable et fournissant une alimentation électrique sûre et fiable. Avec les progrès et la maturation technologiques en cours, les technologies de stockage d'énergie contribueront de plus en plus au développement des énergies renouvelables et à la réalisation des objectifs de développement durable.


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