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GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE DUN SCES « CAS DUN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE » GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE DUN SCES « CAS DUN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE » Maher.

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1 GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE DUN SCES « CAS DUN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE » GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE DUN SCES « CAS DUN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE » Maher CHAABENE (ISET Sfax) République Tunisienne Ministère de lEnseignement Supérieur et de Recherche Scientifique et de la Technologie Université de Sfax École Nationale dIngénieurs de SFAX Département Génie Électrique Conférence Mastère CEER

2 2 SOMMAIRE Introduction. Introduction. Adaptation dun panneau photovoltaïque. Adaptation dun panneau photovoltaïque. Les modes dexploitation de lélectricité photovoltaïque. Les modes dexploitation de lélectricité photovoltaïque. Etude dun cas: Le P.V. domestique. Etude dun cas: Le P.V. domestique. Conclusion. Conclusion.

3 3 Introduction

4 4Introduction

5 5 Cas dun Panneau photovoltaïque Charge AC Charge DC

6 6 Les modes dexploitation de lélectricité photovoltaïque

7 7 Caractéristiques dun capteur photovoltaïque Schéma équivalent dune cellule PV Schéma dun panneau PV

8 8 Adaptation dun panneau photovoltaïque caractéristique courant/tension dun panneau photovoltaïque Courbes caractéristiques I-V et P-V pour différentes températures Courbe I-V pour différents éclairements.

9 9 P PV V PV P1P1 P2P2 I PV V PV R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 V OC1 V OC2 I CC2 I CC1 PPM 1 PPM 2 V Bat Problème dadaptation source- charge dans les générateurs PV

10 10 Principe dadaptation source- charge PV Charge IdId VdVd Connexion électrique directe Entre le générateur PV et la charge Exemple de convertisseur DC-DC Utilisé comme adaptateur entre charge et source RCRC D L PV C1 C2 Control I0I0 IdId V0V0 VdVd ILIL vL PWM

11 11 I nterrupteur fermé : t fermé = vL = Vd ainsi, aucun courant ne passe dans la charge. T t fermé t ouvert VdVd V d - V 0 vL = Vd – Vo Interrupteur ouvert: t ouvert =(1- Ainsi, le courant I L passe dans la charge. On obtient donc : Vo / Vd = 1/(1- α ) On mesure V d, on se fixe V 0 (selon charge) et on calcule α. La bobine est supposée parfaite, alors : vL = L * diL / dt et vL moyenne=0 Doù : Vd * t fermé + (Vd-Vo) * t ouvert = 0

12 12 Adaptation dun capteur photovoltaïque Adaptation par hacheur / MPPT Adaptation par onduleur : monophasé ou triphasé Réseau triphasé ou charge triphasée

13 13 Les modes dexploitation de lélectricité photovoltaïque Exploitation de lénergie photovoltaïque Le mode autonome Le mode autonome Pompage deau. Pompage deau. Centrales photovoltaïques. Centrales photovoltaïques. Le mode connecté au réseau Le mode connecté au réseau PV connecté au réseau. PV connecté au réseau. Système hybride connecté au réseau. Système hybride connecté au réseau.

14 14 Les modes dexploitation de lélectricité photovoltaïque Exploitation de lénergie photovoltaïque Le mode hybride Le mode hybride système PV/thermique. système PV/thermique. Système PV/batteries. Système PV/batteries. Système PV/cellule à combustible. Système PV/cellule à combustible. Système hybride PV/source auxiliaire. Système hybride PV/source auxiliaire.

15 15 Les modes actuels dexploitation

16 16 Etude dun cas: Le P.V. domestique. Présentation de lapproche La logique de commande est basée sur: la lecture de la puissance du PV et létat des récepteurs. La commande des relais des récepteurs en se basant sur des critères doptimisation.

17 17 Les détails de lapproche Schéma synoptique Schéma synoptique La commande consiste à: lire la puissance de PV et les états des récepteurs. commander les relais sous des contraintes.

18 18 Les équations de la commande floue Dans cette étude on mène à la fois deux configurations: RPI: R é cepteurs de Puissances Identiques. RPI: R é cepteurs de Puissances Identiques. RPD.: R é cepteurs de Puissances Diff é rentes. RPD.: R é cepteurs de Puissances Diff é rentes. Base de connaissances de lexpert (partition floue) Base de connaissances de lexpert (partition floue) Relais Récepteurs

19 19 Base de connaissances de lexpert (partition floue) Base de connaissances de lexpert (partition floue) Puissance PV (mode RPD) Puissance PV (mode RPI) Les équations de la commande floue

20 20 Les équations de la commande floue Base des règles Base des règles

21 21 Les équations de la commande floue Fuzzification Fuzzification

22 22 Algorithme de commande

23 23

24 24 Simulation Schéma de la simulation avec Simulink Schéma de la simulation avec Simulink

25 25 Résultats de simulation Résultats de simulation Simulation du système RPI Simulation du système RPI on remarque que lorsque la puissance débitée par le panneau PV est faible (inférieure à 150 W), le seul récepteur alimenté est celui n°1 (le plus prioritaire). Cependant, lorsque cette puissance croit jusquà atteindre son maximum, les récepteurs 2, puis 3, puis 4, puis 5 sont successivement alimentés ce qui met en évidence leurs priorités.

26 26 Simulation du système RPI Simulation du système RPI On remarque que les récepteurs 2 et 4 sont déconnectés du panneau même si la puissance de ce dernier permet leur alimentation (temps = 500). La notion de priorité réparait de nouveau.

27 27 Simulation du système RPD Simulation du système RPD A travers cette simulation on voit que plus quun récepteur est de faible puissance plus quil est sollicité. Cela est dû au fait que le contrôleur cherche à exploiter le maximum de puissance venant du panneau PV et ce ; en faisant appel aux récepteurs de faibles puissances pour consommer les puissances déduites des récepteurs de forte puissance. Cela est prouvé par le fait que le récepteur 5 ne fonctionne que lorsque le panneau PV offre une puissance assez considérable et dans ce cas il devient le plus prioritaire (instants entre 500 et 1000).

28 28 Simulation du système RPD Simulation du système RPD on a fermé les interrupteurs des récepteurs 1, 2, 3 et 6 et on a ouvert ceux des récepteurs 4 et 5 puis on a effectué une variation arbitraire de la puissance de 0 jusquà 1000W et inversement. A travers cette expérience on voit que lorsque le panneau offre une puissance supérieure à 500W, le récepteur 6 est privilégié pour être alimenté du panneau. Le reste de la puissance est répartie entre les récepteurs 1, 2 et 3 dans un ordre de priorité favorisant toujours le récepteur le plus puissant.

29 29 Validation des résultats Stratégie de validation Dans lobjectif de valider la solution proposée, on a excité le contrôleur implanté par la sortie du modèle dun panneau PV de 1000Wp. Ce modèle fait appel, à son tour, aux évolutions de lensoleillement et de la température ambiante du site Sfax en fonction du temps.

30 30 Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Généralités Généralités

31 31 Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Application à un panneau PV SM50 (Siemens) (50Wp) Application à un panneau PV SM50 (Siemens) (50Wp) Or dans notre cas on a fixé la tension aux bornes du panneau PV à 12V par un étage MPPT, à laide dun bloqueur de tension (telle quune batterie).

32 32 Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Modèle de puissance du panneau PV (50W) Modèle de puissance du panneau PV (50W) Modèle de puissance du panneau PV (1000W) Modèle de puissance du panneau PV (1000W)

33 33 Validation des résultats Les courbes de simulation Le récepteur de plus faible puissance et celui qui subit le plus de commutation vu quil est le plus prioritaire et donc il sert à récupérer les petites puissances restantes des grands récepteurs. Le récepteur de plus faible puissance et celui qui subit le plus de commutation vu quil est le plus prioritaire et donc il sert à récupérer les petites puissances restantes des grands récepteurs. Le respect de la priorité des récepteurs. Le respect de la priorité des récepteurs. Le récepteur de 500 W na pas pu être alimenté par le panneau PV vu que notre commande le considère le moins prioritaire. Le récepteur de 500 W na pas pu être alimenté par le panneau PV vu que notre commande le considère le moins prioritaire.

34 34 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande

35 35 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande Bilan mensuel/annuel Bilan mensuel/annuel

36 36 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande Bilan mensuel/annuel Bilan mensuel/annuel

37 37 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande Bilan mensuel/annuel Bilan mensuel/annuel

38 38 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande Bilan mensuel/annuel Bilan mensuel/annuel

39 39 Validation des résultats Valorisation de lapproche de commande Bilan mensuel/annuel Bilan mensuel/annuel

40 40 CONCLUSION Cet exposé sest intéressé à loptimisation de gestion de lénergie produite par un SCES. Cet exposé sest intéressé à loptimisation de gestion de lénergie produite par un SCES. Une étude du cas dun panneau photovoltaïque de 1kWp pour alimenter une installation domestique a été présentée. Une étude du cas dun panneau photovoltaïque de 1kWp pour alimenter une installation domestique a été présentée. Lappoint complémentaire est assuré par le réseau électrique. Lappoint complémentaire est assuré par le réseau électrique. Ce mode de gestion est engagé en vue doffrir le maximum déconomie dénergie. Ce mode de gestion est engagé en vue doffrir le maximum déconomie dénergie.

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