ELECTRIC, WITH AN EDGE
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ELECTRIC, WITH AN EDGE
Les stations de distribution du réseau électrique à basse tension assurent la transmission et la distribution de l’électricité des sous-stations aux utilisateurs du système électrique, et la qualité de l’électricité qu’elles fournissent a une incidence directe sur la qualité de la consommation électrique des utilisateurs et sur la stabilité du réseau électrique. Dans certaines régions isolées, le réseau de distribution basse tension est faible, et la complexité de la région, la nature dispersée et la diversité des charges des utilisateurs entraînent des problèmes de basse tension, de faible facteur de puissance et d’autres problèmes de qualité de l’énergie. Le stockage d’énergie mobile, en tant que sous-catégorie d’équipement de stockage d’énergie, a une grande valeur d’application dans le contrôle complet de la qualité de l’énergie des stations de distribution d’électricité grâce à ses caractéristiques de configuration flexible.
Le stockage mobile de l’énergie est une solution émergente pour la gestion de la qualité de l’énergie en améliorant la qualité de l’énergie et la fiabilité de l’alimentation électrique, et en résolvant des problèmes tels que le déséquilibre triphasé et le facteur de puissance.
Lorsque la ligne de distribution est trop longue ou que la section du conducteur ou du câble est trop petite, la résistance et l’inductance de la ligne, lorsque le courant passe à travers la ligne, entraînent une réduction de la tension, ce qui conduit à une réduction de la tension terminale. Le réseau de distribution rural est largement distribué et dispersé, certaines stations anciennes n’ont pas été rénovées à temps, et le rayon d’alimentation électrique atteint plus de 1,5 km, de sorte que le problème de la basse tension est plus important, et le problème est particulièrement significatif pendant la période de charge de pointe.
La charge quotidienne de consommation électrique dans la zone de la station est diverse et fluctue fortement, la nature de la consommation électrique et la demande de puissance des différents équipements sont différentes, ainsi que la désynchronisation des utilisateurs de charge monophasée et l’accès à des charges monophasées de grande puissance, ce qui entraînera un déséquilibre de la charge triphasée de la ligne. Le déséquilibre de la charge triphasée de la ligne affectera l’efficacité de fonctionnement de l’équipement, augmentera la perte du système électrique, peut également produire des harmoniques affectant la stabilité du système électrique.
Avec l’amélioration du niveau de vie des masses, le nombre d’appareils ménagers augmente, mais le réseau de distribution n’est pas modernisé à temps, ce qui entraîne une forte surcharge du transformateur de distribution et affecte la stabilité du système d’approvisionnement en électricité. Une partie du problème de la surcharge lourde existe également dans les caractéristiques saisonnières, telles que les villages urbains sont enclins à la charge des climatiseurs d’été déclenchée par la surcharge lourde, certaines zones rurales éloignées pendant les festivals en raison de la forte augmentation de la charge d’électricité utilisée par les rapatriés a conduit à une surcharge lourde à court terme, et ainsi de suite.
Il existe de nombreuses charges inductives (moteurs électriques, réfrigérateurs, ventilateurs électriques, etc.) dans la zone de la station, qui génèrent une grande quantité de puissance réactive inductive pendant la période de charge de pointe, ce qui entraîne un problème de basse tension dans la zone de la station. La solution traditionnelle au problème de basse tension dans les stations de distribution d’électricité consiste à installer des condensateurs, des compensateurs de puissance réactive, des générateurs de puissance réactive et d’autres dispositifs de compensation de puissance réactive, qui peuvent améliorer le facteur de puissance, mais ne peuvent résoudre qu’un seul problème, n’améliorent pas globalement la qualité de l’énergie dans la zone de la station, et ne sont pas rentables.
Le stockage d’énergie mobile se compose d’un système de solution de stockage par batterie lithium fer phosphate, d’un convertisseur bidirectionnel pour le stockage d’énergie, d’un système de gestion de l’énergie, d’un système de lutte contre l’incendie, d’un système de climatisation et d’un système de surveillance. Afin de faciliter le déploiement entre différentes stations, la capacité d’un seul dispositif de stockage d’énergie est généralement inférieure à 500 kWh, ce qui présente les avantages d’un déploiement flexible, de la multifonctionnalité d’une machine, de l’installation avec l’électricité, du contrôle automatique, de la gestion d’une plateforme en nuage, etc. Les modes de fonctionnement de l’application du stockage mobile de l’énergie pour la gestion de la qualité de l’énergie sont les suivants.
En ce qui concerne la basse tension causée par de longues lignes, de petits conducteurs et câbles, ou des charges trop concentrées à l’extrémité de la zone de la station, la stratégie de charge en période de faible charge et de décharge en période de charge de pointe est adoptée pour atténuer la pression de la charge sur les lignes frontales, tout en tenant compte de la compensation de la puissance réactive et de la gestion du déséquilibre triphasé, de manière à obtenir l’effet d’élévation de la tension de la dernière section des lignes et à assurer une utilisation fiable de l’électricité par les résidents.
Dans les zones où la capacité des transformateurs de distribution est insuffisante et où la surcharge saisonnière des utilisateurs entraîne une forte surcharge des transformateurs de distribution, lorsque la consommation d’énergie à court terme est supérieure à la capacité des transformateurs de distribution, les avantages de la décharge rapide du système de stockage d’énergie sont utilisés pour éviter une forte surcharge à long terme. Parallèlement, le stockage mobile de l’énergie peut également être déployé de manière flexible entre différentes stations afin de réduire le coût de transformation des stations saisonnières fortement surchargées.
En réponse au problème du déséquilibre triphasé des charges, le système de stockage d’énergie surveille la tension, le courant, la puissance et d’autres données des transformateurs de distribution en temps réel, et contrôle la puissance de sortie phase par phase, de manière à améliorer la pression sur les lignes et la perte de puissance.
En ce qui concerne le problème du faible facteur de puissance causé par des charges plus inductives pendant la période de charge de pointe, le système de stockage d’énergie contrôle la compensation de la puissance réactive de sortie en temps réel en fonction du facteur de puissance du transformateur de distribution, afin d’améliorer le facteur de puissance, d’augmenter la capacité de charge et de réduire la perte de tension.
Le stockage mobile de l’énergie peut résoudre simultanément plusieurs problèmes de qualité de l’énergie dans la zone de distribution et définir des stratégies de contrôle correspondantes en fonction de la situation réelle.
Par exemple, en cas de problèmes de basse tension causés par un déséquilibre triphasé et un faible facteur de puissance dans la zone de la station, le convertisseur peut découpler les sorties de puissance active et réactive d’une part, c’est-à-dire qu’il peut d’abord produire de la puissance réactive pour augmenter une partie de la tension, puis produire de la puissance active pour augmenter la tension lorsqu’il ne peut pas augmenter la tension uniquement en produisant de la puissance réactive ; d’autre part, il peut contrôler et ajuster les sorties d’une ou deux phases individuellement pour équilibrer les charges triphasées. D’autre part, le réglage de la sortie d’une ou deux phases individuellement permet d’équilibrer la charge triphasée, ce qui rend la gestion des problèmes de qualité de l’énergie dans la zone de la station plus efficace grâce à des moyens complets.
La capacité du transformateur de distribution d’une zone rurale est de 630 kVA, et la charge réelle est de 30 à 50 % de sa capacité, mais le déclenchement du disjoncteur de surcharge du transformateur de distribution se produit souvent pendant la période de pointe de la consommation d’électricité en soirée d’hiver, ce qui a entraîné de nombreuses plaintes de la part des clients et a accru la pression sur le personnel d’exploitation et de maintenance.
Dans le même temps, il existe également un problème de déséquilibre de la charge triphasée dans la zone, ce qui exacerbe le risque de déclenchement du disjoncteur de sortie du transformateur de distribution. Le personnel d’exploitation et de maintenance a proposé le programme de transformation conventionnel et le programme de système de stockage d’énergie mobile pour améliorer la qualité de l’énergie dans la zone de la station, et il y aura deux types d’investissement dans la construction du programme et l’effet de gouvernance de la comparaison, le programme de transformation conventionnel et le tableau de comparaison du programme de système de stockage d’énergie mobile comme indiqué dans le tableau 1.
Tableau comparatif des solutions conventionnelles de modernisation et des solutions mobiles de stockage d’énergie | ||
Projet de comparaison | Programme de modernisation conventionnel | Système de stockage d’énergie mobile |
Contenu de la construction | Ajout d’une sous-station de 500 kVA et amélioration des lignes à basse tension Environ 200 m | Ajout d’un système de stockage d’énergie mobile de 200 kW/400 kWh |
Investissement estimé | Environ 500 000 euros | Environ 650 000 euros |
Période de construction | 3 mois | 5 jours |
| Coupure de courant nécessaire pour reconnecter les charges | Stations accessibles par l’électricité |
Taux d’utilisation | L’équipement est fixe et ne peut être redéployé | La station peut être redéployée vers d’autres stations problématiques après une baisse de charge |
Effet de la mise en œuvre | Résout complètement les problèmes de surcharge, mais le facteur de charge en dehors de l’hiver est très faible, l’utilisation des actifs est faible et augmente le taux de perte en ligne des stations. | Réduction rapide du facteur de charge des sous-stations de distribution, courte période de mise en œuvre, recyclage des actifs |
Comme le montre le tableau 1, bien que l’investissement initial du système de stockage d’énergie mobile soit légèrement supérieur à celui du système de modernisation classique, il peut être déployé dans plusieurs stations, et le coût du système de stockage d’énergie mobile est inférieur à celui du système de modernisation classique. En même temps, le système de stockage d’énergie mobile présente les avantages d’une courte période de mise en œuvre et peut être connecté à l’électricité. Après comparaison, le système de stockage d’énergie mobile a été sélectionné pour la gestion de la qualité de l’énergie dans la zone de la station, et le personnel de construction a terminé le nivellement du site, le levage de l’équipement en place et l’accès à la boîte de dérivation principale basse tension en 5 jours. 68 % de la charge maximale du transformateur de distribution a été mise en service après le stockage d’énergie mobile, et le taux de déséquilibre de la charge triphasée a été considérablement réduit, ce qui a permis d’améliorer la tension terminale et de réduire la tension de ligne. Après la mise en service de Mobile Energy Storage, le taux de charge maximal du transformateur de distribution était de 68 %, le taux de déséquilibre de la charge triphasée a été considérablement réduit, la tension terminale a été augmentée et la perte de ligne a été réduite, ce qui a permis d’obtenir l’effet escompté.
Le choix d’un transformateur sur socle pour les systèmes de stockage d’énergie mobiles peut offrir plusieurs avantages, en particulier dans les applications où l’espace, la sécurité et l’accessibilité sont des considérations essentielles. Voici pourquoi les transformateurs sur socle constituent un choix favorable dans ce contexte :
Efficacité de l’espace : Les transformateurs sur socle ont une conception compacte, ce qui les rend bien adaptés aux endroits où l’espace est limité. Ceci est particulièrement important pour les applications de stockage d’énergie mobile où l’ensemble du système doit être transportable et facile à déployer dans divers environnements.
Sûreté et sécurité : Ces transformateurs sont souvent enfermés dans des armoires métalliques verrouillées et inviolables. Cette conception renforce la sécurité, ce qui en fait un choix approprié pour les espaces publics ou les zones où l’accès non autorisé doit être empêché. Cette caractéristique est particulièrement utile pour les systèmes de stockage d’énergie mobiles qui peuvent être déployés dans des lieux divers et potentiellement non sécurisés.
Esthétique et faible impact visuel : Les transformateurs sur socle sont souvent plus esthétiques que les autres types de transformateurs. Ils peuvent être peints et conçus pour se fondre dans l’environnement, ce qui est avantageux dans les zones urbaines ou résidentielles où un système de stockage d’énergie mobile peut être placé temporairement.
Facilité d’installation et de maintenance : Les transformateurs sur socle peuvent être plus faciles à installer et à entretenir en raison de leur accessibilité au niveau du sol. Cela peut être crucial pour les systèmes de stockage d’énergie mobiles, qui peuvent nécessiter un déploiement rapide et une maintenance aisée sur le terrain.
Niveaux de bruit réduits : Ces transformateurs sont généralement plus silencieux que les autres types, ce qui est important dans les zones peuplées ou pour des applications telles que la production cinématographique, les événements ou les applications résidentielles où la réduction du bruit est essentielle.
Durabilité et résistance aux intempéries : Les transformateurs sur socle sont conçus pour résister aux conditions extérieures, y compris aux divers éléments météorologiques. Ils sont donc durables et fiables pour les applications mobiles de stockage d’énergie susceptibles d’être exposées à différentes conditions environnementales.
Compatibilité avec les sources d’énergie renouvelables : Dans le contexte du stockage d’énergie mobile, qui fait souvent appel à des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire ou éolienne, les transformateurs sur socle peuvent gérer efficacement les sorties variables de ces sources, garantissant ainsi une conversion et une distribution efficaces de l’énergie.
En résumé, le choix d’un transformateur sur socle dans un système de stockage d’énergie mobile est influencé par des facteurs tels que l’efficacité de l’espace, la sécurité, l’esthétique, la facilité d’entretien, la réduction du bruit, la durabilité et la compatibilité avec les sources d’énergie renouvelables. Ces caractéristiques en font une option intéressante pour les applications mobiles où ces facteurs sont cruciaux.
Voici un aperçu des principales entreprises de stockage d’énergie mobile à l’horizon 2024, en mettant l’accent sur leurs principales contributions et capacités :
Chacune de ces entreprises de stockage d’énergie mobile apporte des forces et des innovations uniques, contribuant de manière significative à la diversité et à l’avancement de l’industrie. Qu’il s’agisse de systèmes basés sur des batteries ou de stockage d’énergie à base d’hydrogène, leurs efforts reflètent un engagement croissant en faveur du développement de solutions énergétiques efficaces et durables.