Au cours des dernières semaines, nous avons tracé les tendances émergentes du secteur de l'énergie solaire pour l'année à venir, dont les suivantes réduction des coûts mous du solaireet un réexamen de Comptage net. Ces deux premiers sujets concernent principalement les aspects financiers du PV : la réduction des coûts du système et la détermination d'une compensation équitable pour l'énergie produite par le PV distribué.
La troisième tendance est déterminée par un autre facteur : le nombre élevé de systèmes photovoltaïques intégrés au réseau. À mesure que la pénétration du PV augmente, la façon dont les services publics et les exploitants de réseaux, y compris les exploitants de réseaux indépendants (ISO) et les organisations régionales de transport (RTO), planifient et exploitent leurs systèmes de distribution électrique change fondamentalement.
La Californie est un excellent exemple de photovoltaïque à forte pénétration. À la fin de l'année 2012, la capacité photovoltaïque californienne de plus de 2,5 GW dépassait la taille de la centrale nucléaire de Diablo Canyon. Cette capacité PV est un mélange de grandes centrales PV à l'échelle du service public directement connectées au réseau, et de production PV distribuée située " derrière le compteur " chez les clients et dans les entreprises.
Avec la forte pénétration du photovoltaïque, les services publics et les fournisseurs d'électricité indépendants doivent trouver des moyens d'intégrer le photovoltaïque au réseau de manière fiable, sûre et rentable. Pour comprendre ce défi, examinons quatre façons dont la production photovoltaïque peut avoir un impact sur la fiabilité du réseau.
- Tension du réseau de distribution. Nous comptons tous sur les services publics pour fournir de l'électricité avec une tension constante. Si vous avez déjà été confronté à des lumières vacillantes ou à une panne totale, vous savez à quel point c'est important. L'ajout d'un système photovoltaïque à une ligne de distribution électrique rend la chose plus difficile, car le système photovoltaïque est, par nature, une source d'énergie variable. Avec le PV, des fluctuations de la tension de ligne peuvent se produire pendant les périodes partiellement nuageuses en raison des changements rapides de la production d'énergie PV. Lorsque les systèmes sont répartis sur une large zone géographique, cela peut aider à lisser cet effet sur une zone de distribution, car tous les systèmes PV ne seront pas affectés par la couverture nuageuse au même moment. Cependant, lorsqu'il y a une concentration de systèmes PV à proximité immédiate, le risque de telles fluctuations de tension augmente. Dans cet environnement, les dispositifs de régulation de la tension doivent fonctionner plus fréquemment et peuvent s'user plus rapidement que prévu.
- Programmation de la charge. L'électricité est une marchandise qui est achetée et vendue par les services publics, en fonction de la demande prévue à un moment donné, en un lieu donné. En tant que tel, des prévisions précises sont importantes pour maintenir le coût de l'électricité à un niveau bas, car des prévisions inexactes peuvent entraîner des coûts plus élevés sur le marché de gros (dans le cas d'un ISO) ou des coûts d'exploitation internes plus élevés (dans le cas de services publics à programmation automatique). Lorsque le photovoltaïque représente une part importante du mix de production, il doit être pris en compte dans la prévision des charges. Les unités de production ne peuvent pas être réparties efficacement sans des prévisions précises de la charge et de la puissance PV, tant pour les centrales solaires que pour la production PV distribuée des systèmes résidentiels et commerciaux.
- Régulation de la fréquence. Les opérateurs de réseau sont chargés de réguler la fréquence en faisant correspondre la production d'électricité à la charge en temps réel. Les changements rapides de la charge dus aux fluctuations de la puissance photovoltaïque pourraient compliquer cette tâche en exigeant une plus grande capacité de suivi de la charge - capacité des centrales de production qui peuvent augmenter ou diminuer rapidement la production d'électricité - pendant les périodes de forte variabilité de la puissance. Ce problème est particulièrement préoccupant dans les zones d'équilibrage qui couvrent de petites régions géographiques.
- Planification des ressources. Les profils de charge quotidiens des services publics - la quantité totale d'électricité nécessaire pour répondre à la demande à tout moment de la journée - changeront avec des niveaux plus élevés de pénétration du PV. Comme le PV produit de l'électricité pendant la journée, les besoins de production pendant la journée seront réduits et les pointes seront déplacées. Cela pourrait entraîner une augmentation des taux de rampe à certains moments de la journée, nécessitant l'utilisation de technologies de production plus coûteuses et plus rapides.
Les services publics, les ISO et les agences gouvernementales de l'énergie ont commencé à investir dans des solutions permettant de prévoir avec précision la variabilité du PV derrière le compteur et de relever les défis décrits ci-dessus. Cette capacité est essentielle pour la planification et l'exploitation, et permettra d'intégrer le PV de manière fiable et rentable.
Lors du forum sur le photovoltaïque à haute pénétration organisé la semaine dernière à San Diego par l'initiative SunShot du ministère de l'énergie et la California Public Utilities Commission (CPUC), les chercheurs ont présenté un certain nombre d'approches pour résoudre ces problèmes. Les services publics sont impatients de voir des démonstrations à grande échelle qui valideront ces technologies comme des solutions viables. Il semble évident que la prochaine phase de développement de produits impliquera des projets de démonstration associant des universités, des sociétés de recherche privées et des services publics.
Clean Power Research a également participé à l'événement, présentant les avancées récentes en matière de la prévision de la variabilité des parcs de systèmes PV. Vous trouverez plus d'informations sur ces travaux dans les semaines à venir.