Ce projet comprend la construction d'un système de production d'énergie photovoltaïque décentralisé sur le toit d'une usine industrielle de plain-pied. L'usine, dotée d'une structure à ossature cintrée et d'un toit en treillis d'acier, couvre une superficie totale d'environ 2 781,14 m². Elle intègre 384 modules photovoltaïques en silicium monocristallin de 535 Wc, pour une puissance installée totale de 205,44 kWc. Ces modules sont équipés de deux onduleurs de 100 kW raccordés au réseau, connectés au réseau basse tension de l'usine via une armoire connectée au réseau. Le système, installé de manière fixe, exploite pleinement les ressources du toit et permet une production d'électricité sans interruption tout au long de la journée, de 9 h à 15 h, lors du solstice d'hiver. La conception prend en compte de manière exhaustive les charges structurelles, les protections de sécurité, la mise à la terre et la protection contre la foudre afin de garantir un fonctionnement sûr, stable et efficace du système pendant sa durée de vie nominale de 25 ans, contribuant ainsi fortement aux efforts de l'entreprise en matière d'économie d'énergie, de réduction des émissions et de production verte.
I. Présentation du projet
1. Type de bâtiment : Installation industrielle
2. Lieu du projet : Pékin
3. Nombre d'étages : 1 hors sol
4. Hauteur du bâtiment : 18,30 m
5. Surface totale de construction : 2 939,2 m²
6. L'atelier en fonte profilée est une structure à ossature cintrée avec fondations sur pieux, fermes en acier, fermes trapézoïdales en acier et toiture légère. La structure a une portée est-ouest de 24,1 m. Vingt-quatre ossatures cintrées sont disposées du nord au sud, sur une longueur de 115,4 m. Les travées sont espacées de 5,5 m, 6,0 m et 6,6 m. Le poids propre des panneaux de toiture (pannes, autres composants auxiliaires, tuyauterie et éclairage compris) est de 0,30 kN/㎡.
II. Base de conception
1. Contrat de conception signé avec la partie A et cahier des charges fourni par la partie A ;
2. Réglementations, spécifications et normes nationales en vigueur en matière de conception.
III. Contenu et portée de la conception
1. Contenu : Système de production d'énergie photovoltaïque
2. Portée : Centrale photovoltaïque sur le toit.
IV. Système photovoltaïque
1. La surface de toiture de ce projet est de 2 781,14 ㎡. Pendant le solstice d'hiver, de 9 h à 15 h, le parc photovoltaïque sera entièrement recouvert de panneaux solaires, installés de manière fixe.
2. Cette unité de production d'électricité sera équipée de 384 modules photovoltaïques de 535 Wc, pour une puissance installée de 205,44 kWc.
3. Cette unité de production d'électricité est composée de deux onduleurs de 100 kW. Chaque chaîne de production d'électricité de base est composée de 16 modules connectés en série. 12/12 modules sont connectés en parallèle à un seul onduleur de 100 kW, et deux onduleurs sont connectés en parallèle à l'armoire électrique.
4. Chaque chaîne de modules : 535 x 16 = 8 560 Wc.
5. La durée de vie nominale de ce projet est de 25 ans. L'importance structurelle de cet ouvrage est de classe C, l'intensité de la fortification sismique est de 8, l'accélération sismique de base de conception est de 0,20 g et le groupe sismique de conception est de groupe II.
6. Les altitudes indiquées sur la figure sont des altitudes relatives ; l'altitude correspondant à 0,000 est l'altitude de référence du toit.
7. Les raccordements entre la fondation de support et la gouttière ou le parapet doivent être réalisés dans les quatre directions : est, ouest, sud et nord.
8. Un dispositif de contrôle raccordé au réseau doit être installé à l'emplacement du système de production d'énergie solaire raccordé au réseau, ainsi qu'une signalisation et des symboles d'avertissement dédiés.
9. Les modules photovoltaïques doivent être signalés par des panneaux d'avertissement de mise sous tension. Des mesures de sécurité contre les chocs électriques doivent être mises en œuvre et des panneaux d'avertissement doivent être installés aux zones conductrices accessibles des modules photovoltaïques.
10. Une mise à la terre de protection contre la foudre doit être prévue pour le système photovoltaïque sur le toit. La mise à la terre de protection contre la foudre du système photovoltaïque doit être intégrée au système de mise à la terre de protection contre la foudre du bâtiment. L'installation du système photovoltaïque ne doit pas affecter le système de mise à la terre de protection contre la foudre du bâtiment.
V. Autres remarques
Les dimensions indiquées sur les figures sont en millimètres (mm), sauf indication contraire, et les altitudes sont en mètres (m).
Description de la conception d'un système photovoltaïque industriel
Schéma d'implantation d'un module d'installation industrielle
Remarques :
1. Ce schéma illustre la disposition des composants dans l'atelier de fonderie. Les panneaux utilisés sont des cellules solaires en silicium monocristallin.
2. Les panneaux photovoltaïques en toiture sont disposés parallèlement à la toiture. 384 modules photovoltaïques de 535 Wc sont installés sur la toiture, pour une puissance installée totale de 205,44 kWc.
3. L'onduleur est placé en bordure du bâtiment.
4. Le système photovoltaïque en toiture est équipé d'une protection contre la foudre et d'une mise à la terre.
Schéma d'implantation d'un module d'installation industrielle
Disposition d'une unité d'usine industrielle
Les pinces en T sont utilisées avec des rails de guidage pour fixer les modules photovoltaïques à la structure du toit. Les ondulations en T sont conçues pour s'adapter à la forme des panneaux de toiture, garantissant ainsi stabilité et étanchéité.
Les schémas de disposition des pinces pour modules 1×7 et 1×1 correspondent respectivement aux positions d'installation des pinces pour sept modules et un module.
Les schémas de disposition des pinces pour modules 1×7 et 1×1 illustrent la disposition des pinces.
Les schémas de disposition des pinces pour modules 1×8 et 1×8 permettent le montage de huit modules.
Le schéma de disposition des unités industrielles illustre la disposition générale des panneaux photovoltaïques sur l'ensemble du toit de l'usine et fournit une référence pour l'installation.
Schéma d'installation du support de l'onduleur
Poutres pare-soleil et pare-pluie : Installées au-dessus de l’onduleur, elles offrent une protection contre la pluie et le soleil, prolongeant ainsi la durée de vie de l’équipement.
Boulons hexagonaux M8×25 : Utilisés pour sécuriser les points de connexion clés, assurant une connexion solide entre le support et les composants.
Entretoises diagonales (n° 3) : Relient les colonnes et les traverses, améliorant ainsi la stabilité structurelle et la résistance au vent.
Traverse et poutre inférieure : Principale structure porteuse du support de l’onduleur, la traverse supporte le poids de l’onduleur, tandis que la poutre inférieure assure le soutien global.
Colonnes : Fixez la poutre inférieure, la traverse et les entretoises diagonales au sol ou aux fondations.
Les joints sont imperméabilisés avec de la colle pour empêcher l’infiltration d’eau de pluie et protéger l’équipement électrique.
Protection en acier inoxydable (ouvrable par l’avant) : Assure la protection physique de l’onduleur et facilite la maintenance et l’inspection. Pinces en T et rails de guidage : Utilisés pour fixer les panneaux photovoltaïques. Associés aux pinces à tuiles en acier coloré, ils garantissent une installation sûre et stable sur le toit.
Pinces à tuiles en acier coloré : Adaptées aux toitures métalliques, elles fixent solidement le support au toit.
Les schémas incluent :
Vue latérale de l'installation du support de l'onduleur : Montre la relation structurelle entre les colonnes, les poutres, les entretoises et le bouclier vu de côté.
Vue arrière de l'installation du support de l'onduleur : Montre la disposition générale de l'onduleur, du bouclier et du support vu de l'arrière.
Vue de dessus de l'installation du support de l'onduleur : Fournit une vue de dessus de la position d'installation et de la relation entre les composants, facilitant ainsi la disposition générale et les mesures.
Schéma du système électrique
Schéma de câblage des chaînes photovoltaïques
Remarques :
1. Les connecteurs MC4 ne doivent pas toucher le toit, être fixés aux rails de montage PV ni regroupés avec les câbles PV. Ils doivent être suspendus ou placés dans des conduits (ne pas les surcharger lorsqu'ils sont suspendus).
2. Les câbles inter-chaînes et les rallonges ne doivent pas toucher le toit et doivent être posés dans des conduits. Ces conduits doivent être fixés au châssis ou aux rails du module.
3. La longueur de câble intégrée des modules étant insuffisante, des câbles PV et des connecteurs MC4 supplémentaires sont nécessaires pour relier les modules PV entre eux. Pour des raisons de sécurité et de commodité, les connecteurs MC4 pour modules PV ne sont pas adaptés à la fabrication et à l'installation sur site. Ils doivent être fabriqués en composants standard (avec une longueur de câble suffisante) par le fabricant approprié, en fonction de la longueur réelle sur site, pour une installation rapide et éviter toute fabrication sur site.
4. Les câbles inter-modules et les rallonges ne doivent pas toucher le toit et doivent être fixés au châssis du module à l'aide de serre-câbles. Lors de la fixation des câbles, assurez-vous que les serre-câbles sont suffisamment serrés pour éviter tout glissement.
5. Les chaînes connectées au même MPPT doivent être orientées dans la même direction et comporter le même nombre de modules. 6. Des étiquettes de câble indiquant le numéro de chaîne doivent être apposées aux deux extrémités du câble PV sortant de chaque chaîne.
Schéma de câblage principal du point de connexion au réseau
1. Configuration du parc photovoltaïque
Panneaux solaires : Modules en silicium monocristallin de 535 Wc
Nombre de modules photovoltaïques : 384
Configuration d'une chaîne : 16 modules connectés en série forment une chaîne de production de base, avec une puissance de 8,56 kWc par chaîne (535 Wc x 16 modules) ;
Connexion en parallèle et connexion de l'onduleur : 1 onduleur de 100 kW est connecté pour 12 chaînes connectées en parallèle, avec deux onduleurs connectés en parallèle à une armoire de raccordement au réseau ;
Puissance totale installée : 205,44 kWc (8,56 kWc x 24 chaînes).
2. Configuration de l'onduleur
Nombre d'onduleurs : 2
Puissance d'une unité : 100 kW
Méthode de connexion : Connexion en parallèle à une armoire de raccordement au réseau.
3. Équipement de raccordement au réseau et de distribution d'énergie
Armoire de raccordement au réseau :
Sectionneur 400 A/4P (dispositif d'isolement pour raccordement photovoltaïque) ;
Disjoncteur 400 A/4P 400 V ;
Parafoudre HYS4-B ;
Compteur d'énergie électronique bidirectionnel (avec module de communication sans fil et collecteur d'énergie) ;
Transformateur de courant 600/5 (un jeu avec une précision de 0,2 s et 0,5 s).
Armoire de comptage raccordée au réseau : Fourni par le bureau d'électricité, conforme aux exigences de comptage photovoltaïque raccordé au réseau.
Schéma de configuration de l'armoire de grille
Exigences techniques :
1. L’armoire de production décentralisée raccordée au réseau doit disposer d’une salle de mesure indépendante et être équipée d’appareils de mesure basse tension. Le transformateur de courant et le compteur doivent être installés dans le compartiment de mesure de l’armoire basse tension.
2. Le transformateur de courant doit être de classe 0,2S. La porte de la salle de mesure et le bornier secondaire du transformateur de courant doivent être plombés et approuvés par le fournisseur d’électricité.
3. L’appareil de mesure et les bornes de contrôle de charge doivent être fournis par le fournisseur d’électricité. La salle de mesure basse tension doit disposer d’un espace suffisant pour les appareils de mesure, et le panneau de mesure doit être équipé d’un hublot d’observation.
4. L’interrupteur QF de l’armoire de production décentralisée raccordée au réseau doit être équipé d’une protection contre les surcharges à long retard, les courts-circuits à court retard, les courts-circuits instantanés et les défauts à la terre, ainsi que de fonctions de déclenchement en cas de sous-tension et de fermeture en cas de détection de tension sous tension. Le réglage du déclenchement en cas de sous-tension doit être réglé sur 20 % UN, 10 secondes, et le réglage de la détection de tension sous tension doit être supérieur à 85 %.
5. Tous les équipements et structures doivent être correctement mis à la terre, avec une résistance de terre inférieure ou égale à 4 Ω et inférieure ou égale à la résistance globale du bâtiment.
6. Cette armoire connectée au réseau est installée à l'intérieur, selon une configuration de bas en haut, et est connectée au jeu de barres basse tension existant via l'armoire connectée au réseau.
Schéma de configuration de l'armoire de grille
Remarques :
1. La grille de mise à la terre principale de ce projet est en acier plat galvanisé à chaud de 40 x 4.
2. Tous les conducteurs métalliques sous tension sur le toit, y compris les panneaux solaires, les onduleurs et les chemins de câbles, doivent être correctement mis à la terre. La résistance de mise à la terre ne doit pas dépasser 40 Ω ni la résistance totale du bâtiment.
3. Le toit de ce projet est déjà équipé d'un système complet de protection contre la foudre, avec des paratonnerres disposés en croix. Les nouveaux paratonnerres du système photovoltaïque seront mis à la terre par soudage fiable aux paratonnerres existants.
4. L'acier plat illustré sur ce schéma doit être placé à 10 cm du bord du module. Sa position peut être ajustée en fonction des conditions réelles du site. Toute modification nécessite l'approbation de l'institut de conception avant le début des travaux.
Schéma de mise à la terre de la protection contre la foudre
Remarques :
1. La grille de mise à la terre principale de ce projet est en acier plat galvanisé à chaud de 40 x 4.
2. Tous les conducteurs métalliques sous tension sur le toit, y compris les panneaux solaires, les onduleurs et les chemins de câbles, doivent être correctement mis à la terre. La résistance de mise à la terre ne doit pas dépasser 40 Ω ni la résistance totale du bâtiment.
3. Le toit de ce projet est déjà équipé d'un système complet de protection contre la foudre, avec des paratonnerres disposés en croix. Les nouveaux paratonnerres du système photovoltaïque seront mis à la terre par soudage fiable aux paratonnerres existants.
4. L'acier plat illustré sur ce schéma doit être placé à 10 cm du bord du module. Sa position peut être ajustée en fonction des conditions réelles du site. Toute modification nécessite l'approbation de l'institut de conception avant le début des travaux.
