Définition de la norme pour les performances solaires

Sans cadre commun, la comparaison de la production d'un réseau de toits en Allemagne avec une usine de production à échelle électrique en Arizona devient un exercice de conjecture. La norme de la Commission électrotechnique internationale (CEI) 61724 répond directement à ce défi en établissant un protocole rigoureux et reconnu au niveau international pour la surveillance des systèmes photovoltaïques. Depuis sa première mise à jour et ses mises à jour ultérieures, la CIE 61724 est devenue le fondement de la façon dont les propriétaires, les exploitants, les financiers et les régulateurs évaluent la santé, l'efficacité et la viabilité à long terme des actifs solaires.

Qu'est-ce que la norme CEI 61724?

La norme internationale IEC 61724 définit la terminologie, les procédures de mesure, les exigences en matière d'acquisition de données et les méthodes d'analyse de performance des systèmes photovoltaïques. La norme a été élaborée par le Comité technique 82 de la CEI, un organisme mondial qui établit des normes consensuelles pour les technologies électriques et électroniques.

L'objectif principal de la CEI 61724 est de s'assurer que les données de performance recueillies auprès de différentes installations photovoltaïques sont cohérentes, exactes et comparables.Elle s'applique à tous les systèmes photovoltaïques raccordés au réseau, depuis les petits réseaux résidentiels jusqu'aux grandes fermes solaires, et fournit un langage commun aux ingénieurs, aux promoteurs de projets, aux investisseurs et aux services publics.

La structure de la CEI 61724

La norme est organisée en trois parties principales, chacune traitant d'un aspect distinct de la surveillance du système de VP :

  • IEC 61724-1: Généralités – Cette partie fondamentale couvre la terminologie et les symboles, définit les catégories de systèmes de surveillance (classes A, B et C) et précise les exigences minimales pour chaque classe. Elle énonce également les principes généraux d'acquisition, d'exactitude et de déclaration des données.
  • IEC 61724-2: Systèmes d'acquisition et de surveillance de données – Cette partie fournit des spécifications techniques détaillées pour le matériel et les logiciels de surveillance.
  • IEC 61724-3: Mesure et analyse de performance – Cette partie définit les indicateurs de performance clés (ICP) utilisés pour évaluer la performance du système PV. Elle décrit comment calculer des paramètres tels que le rendement énergétique, le rapport de performance, l'efficacité du système et les pertes, et fournit des conseils sur l'interprétation des résultats.

Ensemble, ces trois parties créent un cadre complet qui couvre l'ensemble du cycle de vie de la surveillance, du choix et de l'installation des capteurs à l'analyse et à la communication des données.

Indicateurs de rendement clés définis par la CEI 61724

Avant l'adoption généralisée de la norme, différentes organisations utilisaient souvent différentes définitions et méthodes de calcul, ce qui rendait les comparaisons entre systèmes peu fiables. La norme clarifie exactement comment chaque mesure devrait être mesurée et calculée, en veillant à ce qu'un ratio de performance de 82 % signifie la même chose que si elle est signalée au Japon, au Brésil ou en Afrique du Sud.

Taux de performance (PR)

Le rapport de performance est sans doute la mesure la plus utilisée dans l'industrie solaire, qui mesure le rapport entre la production d'énergie réelle et la production théorique d'énergie que le système produirait s'il fonctionnait à son efficacité nominale dans des conditions d'essai normalisées (CTS). Les PR représentent toutes les pertes du système, y compris les effets de température, l'inefficacité des onduleurs, les pertes de câblage, l'ombrage et la dégradation des modules.

La norme CEI 61724 précise la formule exacte pour le calcul des PR et exige que l'irradiation, la température du module et d'autres variables environnementales soient mesurées avec des instruments étalonnés pour assurer la précision. La norme fournit également des conseils sur la façon de filtrer et de corriger les données pour les périodes de réduction, de temps d'arrêt du convertisseur ou d'autres conditions de fonctionnement non standard.

Statistiques sur le rendement énergétique

La norme définit trois paramètres clés de rendement qui caractérisent la production d'énergie d'un système photovoltaïque par rapport à sa taille et à la ressource solaire disponible:

  • Reference Yield (Yr)[ – L'irradiation totale dans le plan reçue par le réseau divisé par l'irradiation de référence (habituellement 1 kW/m2). Cette métrique représente le nombre d'heures de soleil plein équivalent au site et sert de mesure de la ressource solaire disponible.
  • Rapport Array (Ya) – L'énergie totale produite par le réseau PV divisée par sa puissance nominale en courant continu. Le rendement Array reflète la conversion du rayonnement solaire entrant en courant continu, compte tenu de la température, de la salissure et des pertes au niveau du module.
  • Rendement final (Yf)[ – L'énergie totale de courant alternatif fournie au réseau ou à la charge divisée par la puissance nominale en courant continu du réseau. Il s'agit de la production d'énergie nette après que toutes les pertes du système, y compris les pertes d'onduleur et de transformateur, ont été comptabilisées.

En comparant ces trois valeurs de rendement, les opérateurs peuvent déterminer où se produisent les pertes dans le système. Par exemple, un écart important entre le rendement du réseau et le rendement final suggère que les composants côté AC (inverters, transformateurs ou câblage) sont sous-performants.

Efficacité du système et pertes Catagories

La norme CEI 61724 standardise également le calcul de l'efficacité du système, défini comme le rapport entre la production d'énergie en courant alternatif et l'incident solaire total sur le réseau. De plus, la norme fournit une taxonomie des catégories de pertes, y compris les pertes liées à la température, les pertes d'onduleurs, les pertes de câblage et de collecte, les pertes de salissure, les pertes d'emboutissage et d'ombrage.

Impact sur la surveillance de l'énergie solaire dans l'ensemble de l'industrie

L'adoption de la norme CEI 61724 a transformé la façon dont l'industrie solaire aborde la surveillance, avec des avantages mesurables pour les fabricants d'équipements, les concepteurs de projets, les gestionnaires d'actifs et les opérateurs de réseau.

Collecte de données normalisée et benchmarking sur les sites

Avant l'adoption généralisée de la norme, les données de surveillance provenant de différents systèmes étaient souvent incompatibles.Un promoteur pouvait déclarer le rendement énergétique en fonction de la capacité de courant continu tandis qu'un autre utilisait la capacité de courant alternatif; l'un pouvait corriger la température alors qu'un autre ne l'avait pas fait. IEC 61724 élimine cette variabilité en précisant exactement quels paramètres doivent être mesurés, à quelle précision et à quelle fréquence.

Diagnostics améliorés et entretien prédictif

En établissant une base de référence claire pour le fonctionnement normal, la norme permet une détection et un diagnostic plus efficaces des défauts. Les systèmes de surveillance en temps réel qui suivent les lignes directrices de la CEI 61724 peuvent automatiquement signaler des écarts par rapport au rapport de performance prévu, aux valeurs de rendement ou aux distributions de pertes. Par exemple, une baisse progressive du rendement des réseaux accompagnée de conditions stables de température et d'irradiation peut indiquer une dégradation de l'encrassement ou du module.

Interopérabilité des équipements et commerce mondial

Lorsque les capteurs, les enregistreurs de données et les plateformes SCADA adhèrent toutes aux mêmes spécifications de mesure et de format de données, il devient plus facile d'intégrer des composants de plusieurs fournisseurs dans un système de surveillance cohérent, ce qui réduit le verrouillage des fournisseurs et donne aux propriétaires de projets plus de flexibilité pour mettre à niveau ou remplacer les composants à mesure que la technologie évolue.

Avantages liés à la réglementation et à la conformité

Dans de nombreux pays, les organismes de réglementation et les services publics exigent des exploitants de systèmes de télévision virtuelle qu'ils soumettent des rapports de rendement qui respectent les normes reconnues. La norme CEI 61724 fournit un modèle largement accepté pour ces rapports, simplifie le processus d'approbation de l'interconnexion du réseau, des tarifs d'alimentation et des certificats d'énergie renouvelable.

Problèmes de mise en œuvre

Bien que les avantages de la CEI 61724 soient substantiels, la pleine conformité n'est pas sans obstacles. Les promoteurs et les exploitants de projets doivent naviguer sur les coûts de l'équipement, les exigences de formation et les complexités de la gestion des données.

Coûts d'équipement et d'étalonnage

La surveillance de la classe A, telle que définie par la norme, nécessite des cellules ou des pyromètres de référence à haute précision, des capteurs de température à tolérance serrée et des systèmes d'acquisition de données capables de se connecter à de courts intervalles (généralement une minute ou moins).Ces composants sont plus coûteux que les capteurs de surveillance de base et doivent être réajustés régulièrement pour maintenir la précision.Pour les petits systèmes résidentiels ou commerciaux, le coût des instruments de la classe A peut être difficile à justifier.

Formation et expertise

La mise en œuvre efficace de la norme CEI 61724 nécessite une équipe qui comprend à la fois les aspects techniques de l'installation des capteurs et de l'analyse des données. Des pyranomètres mal montés, des capteurs de température mal installés ou des enregistreurs de données mal configurés peuvent compromettre la qualité des données, même si le matériel lui-même répond à la norme.

Gestion et intégration des données

Un système de surveillance complet IEC 61724 peut générer des téraoctets de données tout au long d'un projet. La gestion, le stockage et l'analyse de ces données nécessitent une infrastructure informatique robuste et des plateformes analytiques sophistiquées. De nombreux opérateurs comptent désormais sur des services de surveillance basés sur le cloud qui traitent l'ingestion de données, le contrôle de la qualité et les rapports conformément à la norme.

L'avenir de la CEI 61724 et de la surveillance solaire

L'industrie solaire continue d'évoluer, la norme CEI 61724 doit s'adapter aux nouvelles technologies et aux paradigmes opérationnels.

Intégration avec IoT et Edge Computing

La prolifération de capteurs IoT à faible coût et de plates-formes de calcul à bord permet de recueillir des données à plus haute résolution à partir de plus de points d'un système PV. Au lieu de s'appuyer sur un seul pyromètre et une poignée de capteurs de température, les opérateurs peuvent déployer des réseaux de capteurs distribués qui surveillent la température de chaque module, les courants de chaîne et même les performances des micro-onduleurs.

AI et apprentissage automatique pour la modélisation de performance

Les algorithmes d'apprentissage automatique sont de plus en plus utilisés pour modéliser les performances attendues en matière de VP dans des conditions environnementales complexes et pour détecter les modèles de dégradation subtile que les alarmes traditionnelles basées sur des seuils pourraient manquer.

Élargir la portée aux systèmes hybrides et BIPV

Avec la croissance des centrales hybrides qui combinent le solaire et les sources de stockage de batteries, d'énergie éolienne ou d'autres sources de production, le cadre de surveillance doit tenir compte des flux d'énergie qui croisent plusieurs sous-systèmes. De même, les photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV) présentent des défis de mesure uniques parce que les modules photovoltaïques servent également de composants de construction structuraux ou esthétiques.

Harmonisation avec les exigences du code de grille

À mesure que la pénétration du solaire augmente, les opérateurs du réseau exigent des installations photovoltaïques des capacités de surveillance et de contrôle plus sophistiquées. La norme peut évoluer pour inclure des dispositions pour la réponse à fréquence rapide, la capacité de réaction et la surveillance de la vitesse de transmission des défauts.

Conclusion

La norme CEI 61724 a fondamentalement remodelé l'industrie solaire en fournissant un cadre clair et faisant autorité pour mesurer et analyser la performance des systèmes photovoltaïques. Ses mesures normalisées permettent des comparaisons significatives entre les projets, les géographies et les périodes, donnant aux propriétaires et aux investisseurs la confiance nécessaire pour déployer des capitaux à l'échelle.Bien que la mise en oeuvre nécessite des investissements dans des capteurs de qualité, des formations et une infrastructure de données, les rendements en termes de disponibilité améliorée des systèmes, d'optimisation de la maintenance et de réduction des risques financiers sont bien documentés.