Solution de surveillance, d'exploitation et de maintenance à distance des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque distribués

Avec l'intensification de la mise en œuvre des objectifs de « double carbone », les systèmes photovoltaïques (PV) distribués et les systèmes de stockage d'énergie se déploient à un rythme sans précédent dans les parcs industriels et commerciaux, les bâtiments publics et même les foyers. Cependant, la configuration massive, distribuée et hétérogène de ces systèmes pose des défis importants au modèle traditionnel d'exploitation et de maintenance basé sur l'inspection manuelle et la réponse passive. Des problèmes tels que l'état imprévisible des équipements, les délais de réponse aux pannes, les coûts d'exploitation et de maintenance élevés et le faible rendement énergétique deviennent de plus en plus préoccupants. Dans ce contexte, une solution de surveillance et d'exploitation à distance efficace et intelligente s'impose comme une solution incontournable pour garantir le fonctionnement sûr, stable et efficace des systèmes PV distribués et des systèmes de stockage d'énergie, et pour optimiser leur rentabilité.

1. Les difficultés liées aux opérations et à la maintenance traditionnelles : de « l’invisible » à « l’incontrôlable »

Le modèle traditionnel d'exploitation et de maintenance repose fortement sur la main-d'œuvre et présente les difficultés suivantes :

Détection tardive des pannes : lorsqu’une anomalie ou une panne survient dans le système, elle ne peut être détectée en temps réel. Elle n’est souvent découverte que lorsqu’un utilisateur se plaint ou que la production d’énergie chute considérablement, entraînant des pertes de production et des cycles de maintenance prolongés.

Coûts d'exploitation et de maintenance élevés : les sites sont largement dispersés et les inspections manuelles sont extrêmement coûteuses en termes de transport et de temps, et sont inefficaces, ce qui rend difficile la détection complète même des dangers cachés mineurs.

Les risques pour la sécurité sont difficiles à maîtriser : les dangers tels que les arcs électriques en courant continu dans les systèmes photovoltaïques et l’emballement thermique des batteries de stockage d’énergie peuvent provoquer des accidents graves s’ils ne sont pas signalés à l’avance et traités rapidement.

Absence d'analyse des performances : seules des données de base, telles que la production d'énergie, sont disponibles. L'analyse approfondie de la dégradation des performances des composants, du rendement de l'onduleur, des stratégies de charge et de décharge du système de stockage d'énergie, etc., fait défaut, empêchant ainsi l'optimisation du système.

Les décisions opérationnelles sont sans fondement : sans données à l'appui, les propriétaires ont du mal à évaluer le retour sur investissement, et l'équipe d'exploitation et de maintenance peine à formuler des plans d'inspection et de maintenance scientifiques.

2. Architecture de base de la solution : Cloud, Pipeline, Edge et Collaboration finale

Les solutions modernes de surveillance à distance, d'exploitation et de maintenance ont permis de mettre en place un système de gestion intelligent fonctionnant par tous les temps et couvrant l'ensemble du cycle de vie grâce à une architecture collaborative « cloud, pipeline, périphérie et terminal ».

Fin : Couche de perception intelligente

Des capteurs et des modules de communication sont intégrés dans des équipements clés tels que les onduleurs photovoltaïques, les convertisseurs de stockage d'énergie, les batteries, les compteurs intelligents et les moniteurs environnementaux afin de collecter en temps réel des données complètes telles que le courant, la tension, la puissance, la température et l'irradiance.

Edge : Couche de calcul en périphérie

Déployez sur site une passerelle de calcul en périphérie, dotée de capacités d'agrégation de données, de conversion de protocoles, d'analyse en périphérie et de prise de décision intelligente. Elle effectue un nettoyage et une mise en cache préliminaires des données, et permet un contrôle local et des alertes critiques en cas de panne réseau, garantissant ainsi la continuité des opérations.

Tube : Couche de transport fiable

Utilisez des technologies de communication sans fil/filaires telles que la 4G/5G, l'Ethernet, la fibre optique ou LoRa pour transmettre les données traitées par la couche périphérique vers la plateforme cloud de manière sécurisée, stable et efficace.

Cloud : la couche cérébrale intelligente

Il s'agit du cœur de la solution. La plateforme cloud intègre le big data, l'intelligence artificielle et les technologies de jumeaux numériques. Ses principales fonctions sont les suivantes :

Surveillance panoramique : Basée sur des cartes SIG, une carte unique offre une vue d'ensemble de la répartition, de l'état de fonctionnement en temps réel et des indicateurs clés de tous les sites.

Alarme intelligente : grâce à des modèles d’algorithmes d’IA, il est possible de prédire avec précision et de signaler précocement les anomalies des équipements et la dégradation de leurs performances, transformant ainsi la « maintenance passive » en « alerte active ».

Diagnostic des performances : comparer et analyser l’efficacité du système sous de multiples angles, localiser avec précision les composants inefficaces et les onduleurs défectueux, et générer des rapports de diagnostic et des recommandations.

Gestion des opérations et de la maintenance : Mise en œuvre de la répartition en ligne des ordres de travail, du suivi des flux de traitement, de la gestion des pièces de rechange et de l'évaluation des performances du personnel afin de former une boucle fermée d'exploitation et de maintenance.

Analyse des revenus : Calculez avec précision les revenus de la production d’électricité, les économies réalisées sur les coûts d’électricité et les profits d’arbitrage entre les pics et les creux de consommation afin d’offrir aux propriétaires une vision financière claire.

Système expert : Intègre l’expérience d’experts, fournit des suggestions de traitement pour les pannes complexes et aide le personnel d’exploitation et de maintenance dans sa prise de décision.

3. Valeur fondamentale de la solution

Le déploiement de cette solution peut apporter de multiples avantages aux investisseurs, aux opérateurs et aux utilisateurs :

Amélioration de la sécurité et de la fiabilité : la surveillance continue 24 h/24 et 7 j/7, les alarmes de défauts à la milliseconde près et la commande d’arrêt d’urgence à distance réduisent considérablement les risques pour la sécurité, tels que les incendies, et garantissent un fonctionnement stable du système.

Améliorer l'efficacité opérationnelle et la rentabilité :

Réduction des coûts : Diminuer la fréquence des inspections sur site de plus de 80 %, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre et de déplacement.

Efficacité accrue : Localisation et résolution rapides des pannes, réduction du temps moyen de réparation de plus de 50 % et optimisation de la production d'énergie.

Augmenter les revenus : grâce à une analyse intelligente, optimiser les stratégies de charge et de décharge du système de stockage d’énergie afin de maximiser les profits tirés de la différence entre les prix de l’électricité en période de pointe et en période de creux.

Assurer un fonctionnement et une maintenance précis et préventifs : sur la base d’une évaluation de l’état des équipements, des plans de maintenance scientifiques sont élaborés afin de remplacer à l’avance les pièces potentiellement défectueuses, d’éviter les temps d’arrêt imprévus et de prolonger la durée de vie des équipements.

Permettre une prise de décision fondée sur les données : les données opérationnelles massives fournissent une base de données solide pour l’évaluation des actifs des centrales électriques, la conception future de l’expansion du système et la participation à des applications avancées telles que les centrales électriques virtuelles et la réponse à la demande.

IV. Perspectives d’avenir : De « l’exploitation et la maintenance » à « l’exploitation à valeur ajoutée »
Les futures solutions de surveillance à distance, d'exploitation et de maintenance ne se limiteront plus à l'« exploitation et à la maintenance » elles-mêmes, mais s'étendront au domaine plus vaste de « l'exploitation à valeur ajoutée ».

Intégration poussée avec les centrales électriques virtuelles : la solution servira de plateforme de support sous-jacente, agrégeant des ressources photovoltaïques et de stockage distribuées massives, participant à la régulation des pics et de la fréquence du réseau et devenant une unité importante de la centrale électrique virtuelle.

Optimisation entièrement automatique pilotée par l'IA : l'IA sera plus profondément impliquée dans les stratégies d'exploitation du système, permettant une gestion de l'énergie entièrement automatique et adaptative basée sur les prévisions météorologiques, les signaux des prix de l'électricité et les prévisions de charge.

La technologie blockchain permet des transactions fiables : combinée à la blockchain, elle permet des transactions d’électricité verte de point à point et la traçabilité des actifs carbone, garantissant ainsi l’inviolabilité des données et la transparence des transactions.

Les jumeaux numériques permettent une gestion complète du cycle de vie : créez des jumeaux numériques qui sont une image miroir complète du système physique pour la simulation, la maintenance prédictive et la déduction opérationnelle, permettant une gestion affinée de l’ensemble du cycle de vie, de la construction à la mise hors service.

Conclusion

Le développement à grande échelle des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque distribués exige des méthodes de gestion modernes et adaptées. Les solutions de surveillance, d'exploitation et de maintenance à distance, s'appuyant sur les technologies numériques, en réseau et intelligentes, transforment efficacement les actifs énergétiques dispersés en nœuds énergétiques intelligents, visibles, contrôlables, optimisés et gérables. Elles garantissent non seulement la sécurité et l'efficacité du système, mais constituent également un nouveau moteur pour libérer son potentiel et orienter le système énergétique vers un avenir propre, sobre en carbone et intelligent. Adopter cette solution, c'est adopter l'avenir de l'énergie intelligente.