Technologie de base de l'optimiseur de tension

La production des modules photovoltaïques individuels est souvent insuffisante pour couvrir la demande en énergie. Il est donc nécessaire de les assembler en série et en parallèle pour répondre aux exigences de conception. Lors de la sélection des modules pour constituer un tel réseau, on constate généralement que la puissance de sortie après connexion en série et en parallèle est inférieure à la somme des puissances de sortie des modules individuels. Ceci est dû à des différences de paramètres électriques entre les modules en série et en parallèle, à un ombrage partiel ou intermittent, ou encore au vieillissement du réseau. On parle alors de pertes dues au déséquilibre. Avec le temps, la production d'énergie de la centrale photovoltaïque globale est affectée à des degrés divers. Les systèmes photovoltaïques centralisés traditionnels engendrent des pertes de puissance considérables dans le réseau de modules, dues à des facteurs imprévus tels que les bâtiments environnants, la position des nuages ​​et la taille des obstacles. Ces dernières années, des chercheurs nationaux et internationaux ont mené diverses études sur le point de puissance maximale (MPPT) global, notamment sur le problème des pics de puissance multiples des champs photovoltaïques causés par les ombrages locaux. Si des résultats remarquables ont été obtenus, il reste impossible de garantir le fonctionnement de tous les modules photovoltaïques à leur point de puissance maximal respectif, et les pertes de puissance globales du groupe de cellules dues à l'ombrage local ne sont toujours pas entièrement résolues. Dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque centralisés, la présence d'une seule étape de conversion d'énergie (DC-DC) impose une régulation qui doit à la fois assurer le suivi du point de puissance maximale des panneaux solaires et garantir l'amplitude, la phase et la sinusoïdalité de la tension de sortie du réseau. Cette régulation est relativement complexe. L'onduleur, doté de plusieurs entrées, utilise le même MPPT. L'impossibilité de distinguer les différences entre les modules photovoltaïques en série et en parallèle réduit considérablement le rendement de production. Par conséquent, il est impossible de compenser les pertes d'énergie dues à la variabilité des paramètres des modules photovoltaïques ou aux variations des conditions d'ensoleillement. Parallèlement, un déséquilibre de courant en série peut entraîner une polarisation inverse des modules photovoltaïques, créant des points chauds dans certains états de fonctionnement. De même, un déséquilibre de tension en parallèle peut perturber le fonctionnement du système. Les points chauds et les courants de circulation induisent une surconsommation d'énergie des composants en série-parallèle, réduisant ainsi leur durée de vie. Ce déséquilibre est d'autant plus marqué que l'éclairage est irrégulier. La diode de dérivation du boîtier de jonction permet de contourner les batteries défectueuses et de réduire partiellement les pertes dues au déséquilibre de courant entre les batteries ou les composants. Toutefois, elle ne corrige pas les problèmes d'adaptation de courant causés par les batteries à faible courant.

L'amélioration de la production d'énergie apportée par l'optimiseur de tension dépend étroitement des caractéristiques de la centrale. Par exemple, les taux d'amélioration diffèrent entre les grandes centrales et les centrales photovoltaïques distribuées sur terrain plat et dégagé. Les taux d'amélioration obtenus grâce à l'installation d'optimiseurs de tension diffèrent entre les centrales photovoltaïques récemment mises en service et celles raccordées au réseau depuis plusieurs années. Il est donc nécessaire de mener des expérimentations en conditions réelles et de collecter des données pour une analyse par groupes de cellules, ce qui permettra d'optimiser le fonctionnement de la centrale. Le gain annuel de production photovoltaïque après l'ajout de l'optimiseur varie selon l'irradiation. En raison des caractéristiques hétérogènes des modules photovoltaïques au sein du champ, des problèmes de déséquilibre de courant surviennent facilement, entraînant une baisse significative du rendement global de la centrale. Pour résoudre ce problème, l'industrie a proposé une architecture de champ intégrant des optimiseurs de tension, offrant ainsi une nouvelle solution au déséquilibre de courant des modules photovoltaïques. L'optimiseur de tension peut être directement intégré au module de batterie, formant un ensemble complet d'équipements électriques dès sa sortie d'usine, ou installé séparément sur le module de batterie. Pour l'industrie, il est plus rentable d'utiliser un optimiseur de tension intégré aux batteries dans les nouvelles centrales photovoltaïques. Pour la modernisation et la transformation des anciennes centrales photovoltaïques, il est nécessaire d'installer des optimiseurs de tension supplémentaires sur les composants d'origine. Mode de fonctionnement sécurisé ou suivi du point de puissance maximale

Le mode de fonctionnement (marche/arrêt) est un point à prendre en compte. Que ce soit pour la maintenance, la mise sous tension initiale ou l'installation, il est nécessaire de basculer entre le mode de fonctionnement normal et le mode sécurisé afin de garantir la sécurité des travailleurs ou des propriétaires.