II.4. Conception de la Centrale
Dans cette partie nous allons donner une vue détaillée sur la conception de la centrale OKP, son dimensionnement et ses équipements.
Les principaux équipements sont:
- Champ Photovoltaïque (modules PV, supports, boîte de raccordement, tableaux électriques, câblage)
- Poste de conversion DC/AC et transformation (onduleurs, transformateurs, cellules, tableaux électriques, câblage)
- Systèmes auxiliaires (station météo, groupe de secours, redresseurs chargeurs batteries, éclairage, télésurveillance et d’anti intrusion, Détection et lutte anti-incendie, …)
- Salle de contrôle-commande,
- Poste de garde, clôture, guérites,
Le Champ Photovoltaïque
Structure porteuse / de fixation
Les structures porteuses sont le support sur lequel sont disposés les modules. Le rôle de ces structures :
- Être stable ;
- Supporter le poids des panneaux ;
- Résister aux contraintes environnementales.
Figure II.4 : Structure porteuse.
Panneaux photovoltaïques
La centrale d’Oued EL KEBRIT est composée de Quinze (15) sous-champs ; de 01 MWc chacun. Chaque sous-champs contient 4004 panneaux avec un totale de 60060 panneaux.
Le panneau utilisé dans la centrale OKP est un panneau en poly cristallin de marque chinoise YINGLI (YL250P-29b). (Figure II.5)
La matrice (ou la table) est composée de 44 panneaux (4×11). (Figure II.6)
Mise en série
La chaine (String) est constituée de 22 panneaux en série. Ce qui donne une tension continue entre 500V et 820 V, qui se situe dans la plage d’entrée de l’onduleur choisi (Plage de fonctionnement de la MPPT).
Figure II.5 : Caractéristiques du panneau utilisé.
Figure II.6 : La matrice.
II.4.1.1. Boites de raccordements
Mise en parallèle
La mise en parallèle des chaines se fait au niveau des boites de raccordement Niv1 (Figure II.7), chaque boite contient généralement 08 chaines. Ensuite, chaque sortie des boites de raccordement Niv1 est mise en parallèle encore une fois dans une autre boite de raccordement Niv2 (Figure II.8). Cette dernière contient 03 boites Niv1 (environs 24 chaines).
L’étape finale de la mise en parallèle, se déroule au niveau de l’onduleur lui-même. Chaque onduleur reçoit 4 boites Niv2 dans sa partie A et de même pour sa partie B.
Figure II.7 : Boite de raccordement Niv1.
| Tableau II.7 : Caractéristiques de la boite de raccordement Niv1. |
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Figure II.8 : Boite de raccordement Niv2.
| Tableau II.8 : Caractéristiques de la boite de raccordement Niv2. |
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Poste de Conversion DC/AC et Transformation
L’onduleur solaire
Dans une installation photovoltaïque, l’onduleur (ou inverseur de courant) occupe une place essentielle, il a le rôle principal de transformer le courant continu délivré par les panneaux solaires photovoltaïques en un courant alternatif.
Dans la centrale d’Oued El Kebrit, il existe un nombre de 15 onduleurs de type TBEA TC1000KS, dont les spécifications sont regroupées dans le Tableau II.9. Chaque onduleur (Figure II.9) est composé de deux compartiments séparés A et B.
Notant qu’il existe un dispositif de suivi du point de puissance maximum (MPPT) qui permet de contrôler la tension et le courant de sortie des rangées PV pour générer la puissance maximale possible à une irradiation et une température donnée.
| Tableau II.9 : Caractéristiques de l’onduleur TBEA. |
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Figure II.9 : Onduleur TBEA utilisé dans la centrale OKP.
Le transformateur et la cellule de bouclage
Chaque compartiment de l’onduleur à sa sortie, donne 3 phases avec une tension alternative de 315V. Ces phases sont acheminées par la suite vers un transformateur élévateur (315V30kV) avec 2 enroulements en primaire et un en secondaire. (Figure II.10)
Figure II.10 : Transformateur SUNTEN utilisé dans la centrale OKP.
| Tableau II.10 : Caractéristiques de transformateur SUNTEN. |
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Dans la 2ème cabine du SHELTER du transformateur, on trouve la cellule de boucle (Figure II.11). Cette dernière avec les autres 14 cellules de boucles, servent à diviser la production totale (15 MW) en deux boucles.
La conception des 2 boucles assure la continuité de service et facilite l’isolation et la consignation de n’importe quelle partie en cas d’intervention ou maintenance.
Figure II.11 : Cellule de boucle.
Poste d’Evacuation
Cellules
Ce sont des cellules métalliques étanches en gaz SF6 constituées de : (Figure II.12)
- Isolation en SF6 ;
- Jeu de barre fermé ;
- Système de commande BT ;
- Câblage étanche.
Ces cellules sont en nombre de 06 :
- 01 Cellule de départ (Vers le réseau de distribution) ;
- 04 Cellules d’arrivée (les 04 extrémités des 02 boucles) ;
- 01 Cellule SSAA (Vers le TSA).
Figure II.12 : Cellules du poste d’évacuation.
Transformateur de service auxiliaires (TSA)
C’est un transformateur abaisseur 30kV/400V, son rôle est d’alimenter les auxiliaires de la centrale à partir du jeu de barre 30kv (Cellule SSAA).
Figure II.13 : Caractéristiques du TSA.
Figure II.14 : Transformateur de services auxiliaires.
Systèmes Auxiliaires
Nous allons classer dans cette section quelques équipements qui ne font pas partie de la production d’électricité, mais leur présence est indispensable pour le fonctionnement d’une centrale PV.
Station météo
La centrale est dotée d’une station de mesure météorologique (Figure II.15), comportant :
- Des instruments de mesures des rayonnements solaires (pyromètre de type ISO9060) ;
- Un capteur de mesure de température (de type DLE120) ;
- Un capteur de mesure d’humidité (de type DMA672.1) ;
- Un anémomètre pour la mesure de la vitesse du vent (de type KIT 5.0).
Ces instruments illustrés sur la Figure II.16 permettent d’enregistrer les conditions climatiques dans la zone de l’installation des modules PV. Les données collectées sont enregistrées dans un des ordinateurs d’acquisition des données de la centrale installé dans la salle de contrôle.
Figure II.15 : Station de mesure météorologique.
Figure II.16 : Equipements de mesures.
Alimentation sans interruption et de secours
L’alimentation sans interruption ASI est assurée en permanence à l’aide des équipements suivants :
Batteries
En cas d’absence d’alimentation à partir du jeu de barre 30kv, les auxiliaires de la centrale continueront à fonctionner à l’aide des batteries de secours. On compte 59 batteries solaires tubulaires (VRLA). Le tableau suivant donne les caractéristiques de ces batteries.
| Tableau II.11 : Caractéristiques des batteries de secours. |
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II.4.4.3. Redresseurs chargeurs batteries
Ils servent à redresser le courant AC (Venu du TSA) au courant DC, pour :
- Alimentation pour la commande ;
- Alimentation des protections et des alarmes ;
- Recharge des batteries de secours.
Figure II.17 : Batteries de secours. Figure II.18 : Redresseur-Chargeur.
Le groupe électrogène
C’est le 2ème secours après les batteries. Il peut être couplé manuellement ou bien d’une façon automatique (API intégré), après détection d’absence de la tension.
Figure II.19 : Groupe électrogène.
Salle de Contrôle-Commande
Les équipements de la centrale solaire PV sont connectés à une Salle de contrôle (Figure II.20). On décompose cette partie sur deux volets : Hardware et Software.
Figure II.20 : Salle de contrôle-commande.
Equipements de la salle
La salle de contrôle contient cinq (05) ordinateurs :
- Un poste INGENIEUR et deux (02) postes MAIN01 et MAIN02 : pour l’acquisition de toutes les données de la centrale et le contrôle des systèmes ;
- Deux (02) Postes HIS1 et HIS2 : qui ont les mêmes fonctions des postes précédents, en addition ils font la sauvegarde et le stockage de l’historique de toutes les paramètres de la centrale durant toute l’année ;
- Un (01) poste pour le contrôle du système de détection d’incendie et la télésurveillance.
Dans la 2ème partie de la salle de commande –dite la salle électrique-, on trouve également :
- L’armoire de comptage ;
- L’armoire de communication ;
- La cellule téléphonie et internet ;
- Les armoires des batteries de secours et de redressement, ainsi que les coffret et disjoncteurs de distribution d’alimentation.
Logiciel de monitoring et de commande
La centrale utilise NARI NC2000 en tant que logiciel basé sur le système d’exploitation UNIX, le programme interactif est conçu par un logiciel Java.
Le logiciel a comme fonctions :
- La surveillance instantanée de toutes les paramètres de la centrale (Puissance, Production, météo, … ;
- La surveillance et la commande des onduleurs et transformateurs (courants, tensions, fréquences, températures, alarmes, incidents ; …) ;
- Commande des cellules d’arrivées et du départ, ainsi que la surveillance de leurs paramètres ;
- Suivre le fonctionnement et la performance de l’installation ;
- Permettre d’optimiser la production (détection d’anomalie) ;
- Consultation de l’historique de n’importe quelle donnée ou paramètre enregistré précédemment ;
- Affichage de tous types de courbes liés aux données de la centrale.
Figure II.21 : Interface du logiciel NC2000.
II.5. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté une vue générale sur le programme nationale de transition énergétique Algérien avec une étude approfondie de cas de la centrale de OUED EL KEBRIT, unes des centrales réaliser en Algérie et ça dans le but d’avoir une idée générale sur les centrales photovoltaïque implantées.
Malgré l’évolution des réalisations du secteur des énergies renouvelables en Algérie, il reste insuffisant et ne répond pas aux exigences nationales, alors comment les responsables du secteur énergétique Algérien doivent réfléchir et procéder pour rattraper le retard enregistré dans le PNEREE en prenant en considération toutes les contraintes et compris les difficultés économiques ?
