Alors que les pays adoptent de plus en plus des politiques écologiques et accordent une plus grande importance à la stabilité des réseaux, les technologies liées aux énergies renouvelables et au stockage de l'énergie devraient s'épanouir au cours de la prochaine décennie. Selon les dernières prévisions de Bloomberg New Energy Finance (BNEF), la capacité cumulée de stockage d'énergie dans le monde atteindra un pic de 411 GW/1194 GWh d'ici fin 2030, soit plus de 20 fois la capacité et la production d'électricité disponibles à la fin de 2020. Les applications de stockage de l'énergie comprennent principalement des systèmes de stockage de l'énergie (SSE) à grande échelle intégrés aux énergies renouvelables (solaire/éolienne) et des systèmes de petite et moyenne taille à usage résidentiel, commercial et industriel. Parmi ces derniers, le développement de systèmes de stockage d'énergie à usage résidentiel et commercial/industriel est actuellement le plus actif. Selon les prévisions de BNEF, les dispositifs de stockage d'énergie de petite et moyenne taille représenteront un quart de la capacité totale des systèmes de stockage d'énergie et devraient connaître une popularité mondiale dans un avenir proche.
La production d'énergie solaire et éolienne est soumise à des fluctuations dues aux changements météorologiques, c'est pourquoi elle est souvent complétée par des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour garantir une alimentation électrique bien régulée. Les spécifications de tension de BESS évoluent de tensions inférieures à 1000 V vers 1500 V et plus, la puissance nominale augmentant jusqu'à des niveaux de MW. Les applications courantes de ces systèmes de stockage de grande capacité utilisés par les compagnies d'électricité sont le contrôle automatique de la fréquence (AFC) et les ressources de délestage à réponse rapide (FRR). Parallèlement, en raison des prix élevés et instables de l'énergie, de plus en plus de personnes s'intéressent à l'installation de systèmes de stockage de l'énergie dans leurs maisons. Les systèmes de stockage d'énergie solaire PV résidentiels sont principalement constitués d'une combinaison de panneaux solaires, d'onduleurs PV hybrides (puissance nominale de 10 kW ou moins) et de batteries de stockage d'énergie (capacité comprise entre 5 kWh et 15 kWh). Ces installations jouent un rôle essentiel dans les efforts de transition énergétique.
▲ Architecture des BESS résidentiels et commerciaux
Chroma fournit des solutions de test pour les énergies renouvelables et les systèmes de stockage par batteries.
La plateforme logicielle multifonctionnelle de Chroma permet d'intégrer ces dispositifs dans un système de test automatisé. Chaque solution est décrite plus en détail ci-dessous.
Simulateur de réseau régénératif 2 en 1 + recharge CA régénérative : une solution d'économie d'énergie et de réduction des émissions de carbone pour les tests d'onduleurs hybrides
Le Simulateur de réseau Chroma 61815a une capacité de sortie à quatre quadrants. Il peut simuler diverses sorties de tension et de fréquence pour les onduleurs connectés au réseau et servir de charge CA à quatre quadrants pour tester les onduleurs autonomes. Depuis son lancement, l'instrument a été adopté par plusieurs entreprises leaders dans le secteur du stockage de l'énergie, ce qui nous a permis d'accumuler une expérience considérable dans les tests des onduleurs hybrides. La capacité de retour d'énergie très efficace du simulateur de réseau lui permet de réduire considérablement la consommation d'énergie lors de la simulation du réseau à des fins de test. Il dispose également de fonctions programmables avancées telles que Liste, Impulsion et Étape pour simuler différents types de perturbations de la ligne électrique (PLD). En outre, dans son mode de recharge CA régénératif optionnel, l'appareil peut renvoyer de l'énergie au réseau pour aider les fabricants à répondre à leurs exigences de test en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions de carbone. Il peut également simuler divers types de recharges redressées et non redressées avec des modes de recharge spécifiques tels que redressé, décalé/plombé et redressé demi-onde, avec la fonction de sécurité Instant Stand-By. Avec le Chroma 61815, il est possible d'effectuer des tests complets des onduleurs hybrides avec un seul appareil qui offre à la fois des capacités de test d'alimentation et de recharge CA, ce qui se traduit par une solution de test de stockage d'énergie très efficace et rentable.
▲ Le Chroma 61815 peut à lui seul répondre aux exigences de test de la source CA et de la recharge CA des onduleurs hybrides.
Alimentation CC bidirectionnelle 3-en-1 + recharge régénérative + simulateur PV/batterie pour des tests complets d'onduleurs PV
La série Chroma 62000D utilise une topologie d'alimentation bidirectionnelle. Avec une densité de puissance élevée de 18 kW dans une seule unité 3U, cette série est adaptée aux tests des systèmes de stockage d'énergie domestiques (<10 kW) et industriels (50~150 kW). Le 62000 D offre un ensemble trois-en-un, composé d'une alimentation CC bidirectionnelle, d'un simulateur de panneau solaire et d'un mode de recharge régénérative qui renvoie l'énergie au réseau, suivant ainsi les tendances en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions de carbone tout en répondant à tous les besoins en matière de tests des fabricants d'onduleurs PCS/PV. Ces instruments peuvent être facilement combinés et mis en parallèle en tant que sources d'alimentation multiples pour un déploiement flexible dans les configurations de systèmes de test de recherche et développement et de production.
Le simulateur de panneaux solaires optionnel du 62000D intègre des modèles mathématiques I-V pour les normes européennes EN50530 et américaines Sandia, ainsi qu'un manuel convivial et une télécommande. L'instrument peut simuler des courbes d'ombre dynamiques et des fluctuations de la courbe I-V sur la base de scénarios météorologiques réels. Il est donc idéal pour vérifier les performances des onduleurs photovoltaïques avec un système de stockage par batterie lors du calcul de la capacité de stockage par rapport aux simulations I-V de diverses conditions météorologiques locales.
En outre, l'instrument peut être utilisé avec le logiciel Panneau doux du Simulateur de batterie pour servir de simulateur de batterie. Il peut simuler le fonctionnement dans différentes conditions d'état de recharge (SOC) ou des courbes V-I de caractéristiques de batterie spécifiques à la recharge, ainsi que simuler la recharge/décharge de batteries pour tester et évaluer les dispositifs de conversion de puissance utilisés dans les onduleurs hybrides et les systèmes de conversion de puissance (PCS).
Testeur et simulateur de batterie à deux modes Chroma 17040/17040E
Le système Chroma 17040E est capable de fournir 200 kW/1700 V par unité et convient pour tester les systèmes connectés au réseau (FOM). Le système 17040, avec un seul appareil capable de fournir 60 kW/1 000 V, convient pour tester les applications dans les systèmes résidentiels et commerciaux (C&I). Les deux systèmes sont dotés d'une fonction de recharge/décharge et de simulation de batterie pour tester les racks de batteries et les produits connexes.
Le Chroma 17040(E) est doté d'une fonction de commutation automatique de la plage de tension/courant qui ajuste automatiquement la plage en fonction des variations dynamiques du courant qui, combiné avec la technologie d'échantillonnage à haute fréquence, garantit des mesures dynamiques très précises et des résultats de mesure optimisés. Le mode dynamique courant/puissance du simulateur de forme d'onde a un temps de montée du courant de 1 ms (10~90 %). Il simule le comportement de recharge/décharge du système de conversion de puissance (PCS) lorsque le système de stockage d'énergie est en cours de régulation de fréquence. Le temps de réponse rapide du courant du testeur permet une commutation optimale entre la recharge et la décharge ; le courant est régulier et sans dépassement, ce qui évite d'endommager la batterie. L'architecture bidirectionnelle du circuit permet une récupération d'énergie à haut rendement pendant la décharge, un contrôle précis du flux alternatif du courant alternatif et la conformité aux exigences du réseau sans contaminer d'autres équipements connectés au réseau. En cas de perturbation du réseau, l'alimentation du circuit principal est automatiquement coupée pour protéger la sécurité de l'opérateur et de l'équipement.
Ces systèmes de test sont pris en charge par les plateformes logicielles propriétaires et puissantes de Chroma. Le logiciel BatteryPro permet d'intégrer du matériel tiers tel que des dispositifs de communication BMS, des enregistreurs de données et des chambres de température. Il peut ensuite utiliser leurs données pour contrôler le processus de test, détecter les changements de tension de chaque cellule de batterie dans l'armoire de stockage d'énergie pendant la modulation de fréquence et identifier les défauts de qualité dans l'armoire de stockage d'énergie. Grâce au logiciel Panneau doux du Simulateur de batterie, différentes conditions d'état de recharge de la batterie peuvent être contrôlées et programmées pour effectuer des tests de recharge-décharge ainsi que des tests et des évaluations de combinaisons onduleur/batterie.
Système de test automatisé Chroma 8000
Pour construire une plateforme de test complète pour l'énergie solaire et les équipements de stockage d'énergie, il faut intégrer plusieurs dispositifs. Cela inclut notamment une source d'alimentation CA et une charge pour simuler le réseau électrique, une source d'alimentation pour simuler le réseau de panneaux solaires et un simulateur de batterie.
Pour répondre à ce besoin, Chroma a récemment lancé le Système de test automatisé Chroma 8000. Cette solution répond à toutes les attentes en intégrant l'alimentation CC bidirectionnelle Chroma 62000D ou le simulateur de batterie 17040E au simulateur de réseau 61800, ce qui permet d'obtenir cinq fonctions d'équipement en un seul système : une source d'alimentation CC bidirectionnelle, une recharge régénérative et une simulation PV/batterie, ainsi qu'une source d'alimentation pour la simulation du réseau et une recharge CA régénérative. Pendant le processus de test, l'énergie produite par le DUT est réinjectée dans le réseau électrique, ce qui permet de réduire les coûts d'équipement et l'encombrement tout en favorisant les objectifs d'efficacité énergétique et de réduction des émissions de carbone.
▲ Installation de test d'onduleur PV/stockage d'énergie avec architecture de système de récupération d'énergie