Efficacité du système de centrale photovoltaïque: savez-vous comment la calculer?

Dans l'industrie photovoltaïque, le Ratio de Performance (PR) est un indicateur clé pour évaluer l'efficacité des systèmes, influençant directement la valeur d'investissement et d'exploitation des centrales solaires. Récemment, de nombreux clients ont exprimé leur intérêt pour l'efficacité des systèmes photovoltaïques, cherchant à mieux comprendre le concept de PR et sa méthode de calcul. Beaucoup supposent que la dégradation des modules ou l'efficacité de conversion des onduleurs représentent l'efficacité globale du système, mais ce n'est pas le cas.

En tant que fournisseur professionnel de produits photovoltaïques, Maysun Solar vise à fournir une explication détaillée sur les points suivants: la définition et le calcul du PR, les facteurs clés influençant le PR, et les méthodes efficaces pour l'améliorer. À travers cette présentation, nous espérons aider nos clients à mieux comprendre l'efficacité des systèmes photovoltaïques et leur offrir un support scientifique pour des décisions d'investissement et de gestion dans les projets solaires.

Table des matières:

1. Qu'est-ce que l'efficacité du système? Comment la calculer?
2. Points clés à considérer lors du test des valeurs de PR
3. Quels facteurs influencent l'efficacité du système?
4. Quelle valeur de PR est considérée comme standard?
5. Méthodes pour améliorer le PR
6. Conclusion

Qu'est-ce que l'efficacité du système? Comment la calculer?

La production d'électricité d'une centrale photovoltaïque est déterminée par trois facteurs clés:

1. Capacité installée: La capacité totale des panneaux solaires de la centrale, généralement mesurée en kilowatts (kW).
2. Heures de soleil de pointe: Le nombre total d'heures par an pendant lesquelles la centrale peut produire de l'électricité sous un ensoleillement maximal, en fonction des conditions locales de rayonnement solaire.
3. Efficacité du système (Ratio de Performance, PR): L'efficacité globale de la centrale pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique. C'est un indicateur essentiel pour évaluer les performances d'une centrale photovoltaïque.

Une fois l'emplacement et l'échelle d'une centrale photovoltaïque déterminés, la capacité installée et les heures de soleil de pointe sont généralement fixes. Pour augmenter la production d'électricité, il est nécessaire d'améliorer l'efficacité du système.

L'efficacité du système d'une centrale photovoltaïque, ou Ratio de Performance (PR), est un indicateur clé pour évaluer la capacité de la centrale à convertir l'énergie solaire en énergie électrique. Elle ne se limite pas à l'efficacité de conversion des panneaux solaires mais prend également en compte les pertes d'énergie dans l'ensemble du système photovoltaïque. Comprendre l'efficacité du système permet d'évaluer l'écart entre la production réelle et théorique. Plus l'efficacité est élevée, meilleures sont les performances de la centrale.

En général, l'efficacité du système d'une centrale photovoltaïque peut être calculée avec la formule suivante:

Efficacité du système (%) = Production réelle / Production théorique × 100%

• Production réelle: L'énergie électrique réellement produite par la centrale photovoltaïque pendant son fonctionnement, généralement enregistrée en temps réel par le système de surveillance.
• Production théorique: La quantité d'énergie attendue, calculée en fonction des conditions locales de rayonnement solaire, de la capacité du système et de l'efficacité de conversion idéale.

La production théorique d'une centrale photovoltaïque peut être calculée à l'aide de la formule suivante:

Production théorique = Rayonnement solaire total × Efficacité de conversion des panneaux solaires × Surface des panneaux solaires × Temps

L'IEC 61724 est la norme internationale pour le suivi des performances des centrales photovoltaïques. Elle fournit des directives pour surveiller, évaluer et rapporter les performances des systèmes photovoltaïques. Cette norme s'applique à des centrales de toutes tailles, garantissant la précision et la comparabilité des données.

Dans cette norme, la formule de calcul de l'efficacité du système (PR) est clairement définie pour assurer une évaluation normalisée des performances des centrales photovoltaïques:

• PRT: L'efficacité moyenne du système de la centrale photovoltaïque pendant la période T.
• ET: La quantité d'électricité injectée dans le réseau par la centrale photovoltaïque pendant la période spécifiée.
• Pe: La capacité nominale des composants du système photovoltaïque.
• hT: Les heures de soleil de pointe sur la surface des modules pendant la période spécifiée.

*Il est important de noter que la production réelle et l'efficacité du système d'une centrale photovoltaïque sont influencées par divers facteurs tels que les conditions météorologiques, la température, l'ensoleillement et les pertes des onduleurs. Par conséquent, l'efficacité opérationnelle réelle peut fluctuer.

Exemple de calcul du PR avec des données de mesure simulées:

Prenons l'exemple du calcul du PR annuel (Ratio de Performance). Supposons que le rayonnement total annuel reçu par l'ensemble photovoltaïque soit de 1600 kWh/㎡, ce qui signifie que l'ensemble reçoit un temps de rayonnement annuel total de 1600 heures. Si le compteur d'électricité enregistre une production annuelle de 1300 kWh/kW, le PR annuel peut être calculé comme suit:

Étapes et considérations pour mesurer le PR:

Pour mesurer la valeur du PR d'une centrale photovoltaïque, suivez ces étapes générales:

Installation d'équipements de surveillance : Installez des dispositifs de surveillance tels que des pyranomètres, des thermomètres et des ampèremètres dans la centrale photovoltaïque. Ces équipements permettent de suivre en temps réel la puissance de sortie, les facteurs environnementaux et les conditions météorologiques.

Collecte des données : Pendant une période donnée, collectez les données relatives à la puissance de sortie de la centrale, au rayonnement solaire par unité de surface, à la température des modules et à l'angle d'inclinaison, ainsi qu'à d'autres paramètres pertinents.

Calcul de la production théorique : En utilisant les paramètres techniques des modules photovoltaïques, le rayonnement solaire local et la température ambiante, calculez la production totale attendue dans des conditions de test standard (STC).

Calcul de la production réelle : À l'aide des données de surveillance en temps réel, calculez l'énergie réellement produite par le système sur la période spécifiée.

Calcul de la valeur du PR : Comparez la production réelle à la production théorique pour déterminer la valeur du PR du système.

Considérations clés lors des tests des valeurs PR

Choisir des périodes ensoleillées typiques
Pour garantir la fiabilité des résultats des tests, il est recommandé de choisir des périodes ensoleillées typiques pour effectuer les tests. Cela permet d'éviter les interférences dues aux changements météorologiques, tels que les nuages ou la pluie, qui pourraient fausser les résultats.

Assurer la précision des équipements de mesure
Pendant les tests, veillez à ce que tous les appareils de mesure, tels que les pyranomètres, les thermomètres et les autres équipements de surveillance, soient correctement calibrés et précis. Cela est essentiel pour garantir la fiabilité et la crédibilité des données collectées.

Effectuer des tests répétés pour garantir la précision
Les tests doivent être répétés plusieurs fois pour assurer la cohérence et la fiabilité des résultats. Des mesures multiples permettent de confirmer l'exactitude des résultats et d'identifier d'éventuelles anomalies.

Assurer la cohérence des conditions de test
Pour obtenir des données comparables et précises, il est important de maintenir des conditions stables tout au long des tests. Cela inclut des horaires de test constants, des paramètres uniformes pour les équipements de test et des conditions environnementales identiques lors de chaque mesure. La cohérence de ces facteurs garantit la fiabilité des données collectées.

Quels facteurs influencent l'efficacité du système?

Dégradation de la puissance des composants (2-3% la première année, puis 0,5% par an)

Dans les systèmes photovoltaïques, la dégradation de la puissance des composants est un facteur important influençant l'efficacité globale du système, mais ce n'est pas le seul facteur déterminant. Beaucoup de clients pensent à tort que la dégradation des composants détermine directement l'efficacité globale du système. Cependant, l'efficacité du système est influencée par de multiples facteurs.

La dégradation des composants en fonctionnement normal reste généralement dans une plage acceptable. En règle générale, les panneaux solaires en silicium monocristallin subissent une dégradation de puissance de 2% à 3% la première année, puis une dégradation annuelle d'environ 0,5%. Toutefois, l'efficacité du système dépend également d'autres facteurs, tels que l'efficacité de l'onduleur, les pertes dans les câbles, les effets de la température, la poussière et l'ombrage. Même avec un contrôle raisonnable de la dégradation, ces facteurs peuvent encore avoir un impact sur l'efficacité globale du système.

Pour en savoir plus sur la dégradation des composants, consultez notre blog: Dégradation des panneaux solaires.

Désaccord entre composants et ombrage (impact d’environ 3%)

Lorsque des cellules solaires sont connectées en série ou en parallèle, leurs performances électriques peuvent varier, ce qui entraîne une puissance de sortie globale inférieure à la somme des sorties individuelles. Ce phénomène est appelé désaccord (mismatch). Dans les centrales photovoltaïques, la principale cause du désaccord entre composants n’est pas liée aux composants eux-mêmes, mais plutôt à l’ombrage, notamment celui causé par des bâtiments voisins, des arbres ou d’autres obstacles fixes.

Pour les installations sur toiture avec un positionnement sous-optimal, le désaccord dans la configuration en série ou en réseau peut entraîner une perte d’efficacité d’environ 3%.

Pertes dues à la poussière, la neige et les obstructions (impact: 4,0% - 5,4%)

Les facteurs environnementaux externes tels que la poussière, la neige ou d'autres obstructions peuvent bloquer la lumière directe du soleil, réduisant ainsi la capacité de production des panneaux solaires. La poussière et la neige posent des problèmes particulièrement importants dans certaines régions, entraînant généralement des pertes d'efficacité comprises entre 4,0% et 5,4%.

Pour découvrir des méthodes de nettoyage de la poussière et de la neige, consultez cet article: Nettoyage des panneaux solaires.

Pertes dues au coefficient de température des modules (impact d’environ 4%)

Le coefficient de température (comme expliqué dans notre blog: Coefficients de température des panneaux solaires) est un concept clé mentionné dans les spécifications de chaque module solaire. Par exemple, un module avec un coefficient de température de tension à circuit ouvert de -0,33%/°C signifie qu'à chaque augmentation de 1°C, la tension à circuit ouvert diminue de 0,33%. Cet effet est particulièrement prononcé dans les régions présentant des variations importantes de température entre l’été et l’hiver. En général, les pertes dues au coefficient de température entraînent une réduction de 4% de la valeur PR.

Pertes de ligne (impact d’environ 2%)

Les pertes de ligne se divisent en pertes de courant continu (DC) et en pertes de courant alternatif (AC). L’impact des pertes de ligne sur l’efficacité du système est généralement d’environ 2%.

• Pertes DC: Surviennent lors de la transmission du courant continu des panneaux vers l'onduleur, généralement autour de 2%.
• Pertes AC: Surviennent lors de la transmission du courant alternatif de l'onduleur au système de distribution, influencées par la longueur des câbles et la charge de courant.

Pertes des onduleurs (impact d’environ 3%)

L'onduleur (comme expliqué dans notre article: Onduleurs photovoltaïques: un composant clé) convertit le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif et influence directement l'efficacité du système (PR). Les pertes des onduleurs se divisent en deux parties:

1. Pertes inhérentes à l'énergie de l'onduleur lui-même.
2. Pertes dues à une puissance d'entrée excessive dépassant la capacité nominale ou la tension de fonctionnement de l'onduleur.
   En tout, les onduleurs peuvent contribuer à une perte d'efficacité d’environ 3%.

Pertes d'efficacité des transformateurs (impact d’environ 2%)

Le transformateur ajuste la tension à un niveau adapté pour la connexion au réseau. Cependant, il entraîne des pertes d'énergie, notamment:

• Pertes inhérentes au fonctionnement du transformateur.
• Pertes pendant les périodes d’inactivité nocturne ou lors des ajustements de tension.
  Ces pertes entraînent une diminution de l'efficacité du système (PR) d’environ 2%.

Pertes d'efficacité MPPT (impact d’environ 1%)

La technologie de suivi du point de puissance maximale (MPPT) est essentielle pour maximiser la production d'énergie dans les systèmes photovoltaïques. Bien que les contrôleurs MPPT modernes aient une efficacité typique de 99%, des changements environnementaux et les performances des équipements peuvent encore entraîner une perte d'efficacité d’environ 1%.

Chaîne d'efficacité globale (~78%)

En prenant en compte tous les facteurs mentionnés ci-dessus, l'efficacité énergétique globale d’un système photovoltaïque est généralement d’environ 78%. Cela signifie que, bien que les systèmes photovoltaïques offrent une haute efficacité de conversion énergétique dans des conditions idéales, diverses pertes pendant l’exploitation réelle (telles que l’ombrage, les variations de température et les inefficacités des onduleurs) affectent la production finale d’énergie.

Quelle valeur de PR est considérée comme standard?

1. Valeur de PR dans des conditions idéales
Dans des conditions théoriques idéales (sans ombrage, pertes de température, dégradation des composants, etc.), la valeur de PR peut atteindre 90% à 95%. Cependant, en pratique, il est presque impossible pour un système photovoltaïque d'atteindre cette plage en raison de divers facteurs environnementaux et des pertes du système.

2. Plages de PR pour les projets réels

• Centrales solaires au sol: Le PR se situe généralement entre 80% et 90%. Les centrales très performantes dans des conditions optimales peuvent atteindre environ 90%.
• Centrales solaires en toiture: En raison de l’ombrage des toits, des restrictions d'angle et de l'espace limité, le PR varie généralement de 75% à 85%.
• Centrales agricoles ou flottantes (environnements spéciaux): En raison des variations d'ensoleillement et de température, le PR pour ces centrales peut varier de 70% à 85%.

3. Différences régionales des valeurs de PR

• Zones à fort rayonnement (par ex. Moyen-Orient, Australie): Les valeurs de PR peuvent être plus élevées que la moyenne, généralement entre 85% et 90%.
• Zones à rayonnement modéré (par ex. Europe du Sud): Les valeurs de PR se situent typiquement entre 80% et 85%.
• Zones à faible rayonnement (par ex. Europe du Nord): En raison des conditions climatiques, le PR peut varier de 75% à 80%.

4. Norme IEC 61724 pour les valeurs de PR
La norme IEC 61724 fournit des directives pour mesurer les valeurs de PR, mais ne définit pas strictement ce qui constitue une valeur "qualifiée". En général, une valeur de PR supérieure à 80% est considérée comme efficace dans l'industrie, tandis qu'une valeur inférieure à 70% peut indiquer la nécessité de maintenance ou d'optimisation.

Méthodes pour améliorer le PR

Méthodes innovantes et flexibles pour améliorer l'efficacité du système PV (PR)

En plus des mesures couramment mentionnées, il existe également des méthodes innovantes et flexibles qui peuvent aider à améliorer davantage le Performance Ratio (PR) des centrales photovoltaïques. Les clients peuvent se référer à la formule d'efficacité suivante :

PRT = ET / (Pe * hT)

pour l'appliquer de manière flexible à différents scénarios.

Par exemple, l'installation de supports réglables manuellement est une méthode simple mais efficace pour améliorer les performances du système. Ces supports réglables peuvent être configurés à deux angles différents, un pour l'hiver et un pour l'été, permettant au système de s'adapter aux variations des angles de rayonnement solaire tout au long de l'année. Cela maximise l'exposition des panneaux solaires à la lumière du soleil, augmentant ainsi la production d'énergie et l'efficacité du système, ce qui améliore à son tour la valeur PR.

De plus, l'application de systèmes de gestion et de maintenance intelligents (O&M) peut optimiser considérablement l'efficacité des centrales photovoltaïques. Ces systèmes d'analyse intelligents sont capables de surveiller en temps réel et d'analyser l'état de l'usine, identifiant précisément les pannes et y répondant rapidement. De tels diagnostics de pannes précis et des réponses rapides peuvent minimiser les temps d'arrêt, améliorer l'efficacité globale du système et garantir une production d'énergie stable à long terme, ce qui booste davantage la valeur PR.

Conclusion

À travers l'introduction des aspects ci-dessus, nous espérons que vous avez désormais une meilleure compréhension de l'efficacité du système (PR) des centrales photovoltaïques. En pratique, un PR plus élevé est-il toujours mieux ? En réalité, la valeur optimale du PR doit être envisagée en fonction de facteurs tels que la viabilité économique, l'environnement géographique et les cas d'utilisation spécifiques. Il est important de trouver un équilibre entre ces facteurs lors de la prise de décisions sur la conception et l'optimisation du système.

Nous espérons que cet article a fourni des informations précieuses. Si vous avez des réflexions ou des questions, n'hésitez pas à laisser un commentaire ci-dessous. Discutons et partageons nos idées !

Depuis 2008, Maysun Solar se consacre à la production de modules photovoltaïques de haute qualité. Notre gamme de panneaux solaires, y compris les panneaux IBC, HJT, TOPCon, ainsi que les stations solaires pour balcons, est fabriquée en utilisant des technologies avancées et offre des performances exceptionnelles avec une qualité garantie. Maysun Solar a réussi à établir des bureaux et des entrepôts dans de nombreux pays et a construit des partenariats à long terme avec les meilleurs installateurs ! Pour obtenir les dernières offres sur les panneaux solaires ou pour toute question liée au photovoltaïque, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes engagés à vous servir, et nos produits vous offrent une assurance fiable.

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