Réalisation
Simulateur long terme d’une installation de production solaire PV + stockage lithium-ion
Besoin :
Dans le cadre d’un appel d’offre de la CRE, notre client a remporté plusieurs projets portant sur des installations de production PV + stockage lithium-ion raccordés aux réseaux d’EDF SEI.
Afin d’évaluer la viabilité technico économique de ses projets sur la base d’une stratégie de gestion de l’énergie développé en interne, CAPSIM a été missionnée pour développer un simulateur long terme permettant de simuler plusieurs dizaines d’années de fonctionnement, la stratégie de gestion de l’énergie étant embarquée dans le modèle.
Cet outil a pour but de valider des stratégies énergétiques, d’estimer le vieillissement du système de stockage lithium-ion ainsi qu’évaluer les éventuelles sorties de gabarit prévisionnel de puissance. L’outil permet de déterminer le cout global du KWh produit et d’optimiser le système dans ce sens.
Réalisation :
Le simulateur long terme a été réalisé sous MATLAB/SIMULINK à travers une architecture de type modulaire. Les principaux modules réalisés sont les suivants :
- Le module d’acquisition des puissances mesurées.
- Le module de production PV représentant les panneaux PV.
- Le module de stockage lithium-ion.
- Le module de pilotage du système, alimenté par le module « Prévision » définissant la stratégie de gestion du stockage à réaliser et définissant le gabarit à transmettre à EDF SEI.
Les deux sorties de l’EMS permettant le pilotage du système sont :
- La puissance générée par la partie PV du parc. Pour être plus précis, seule une limitation de puissance est pilotable via la dégradation de l’algorithme MPPT.
- La puissance déstockée ou stockée par la batterie.
Le niveau de modélisation de ces deux équipements (production PV et système de stockage) doit permettre de représenter de façon fiable la réponse du système aux variations des entrées permettant le pilotage.
Les équipements de production PV et de stockage sont censés satisfaire les critères dynamiques de fourniture d’actif et de réactif sur creux de tension et de fréquence. En outre, on admet que les retards purs liés aux transmissions d’informations et les bandes passantes des équipements sont négligeables devant la lenteur de variation des consignes transmises par l’EMS pour cette étude à l’échelle long terme.
Bilan :
L’analyse des résultats de simulation est réalisée par analyse des graphiques temporels présentant les valeurs calculées par l’outil (Pgrid, Puissance batterie, SoC, SoH, etc …).
Des modélisations avec des pas de calcul relativement réduit (1 seconde par exemple) sont aussi possibles afin de tester des scénarios où, par exemple, l’ensoleillement est extrêmement perturbé. Cela permet, par exemple, de répondre aux notions de bande passante du système concernant les phénomènes qui seront visibles ou pas sur le SoC pour évaluer les phénomènes de micro cyclages de la batterie.
Des profils annuels ou pluriannuels concernant les prédictions et les ensoleillements réels peuvent être évalués. Ces runs, plus long en termes de temps de calcul sont là pour tester l’efficacité des stratégies, développées et validées sur la base des profils type précédent.
Les résultats sous forme de graphiques temporels sur plusieurs années n’étant pas facilement analysables des indicateurs de performances permettant d’évaluer et comparer de façon macro les stratégies sont également développés.
Des fonctions d’analyses des singularités de type «SoC < 20 % », ou du non respects des critères ouvrant droits à pénalités, sont également développées pour comprendre les subtilités de gestion de l’énergie.
