Présentation du projet de stockage d'énergie hôtelière de 250 kW/522 kWh

Chapitre 1 - Description générale

1.1 Aperçu

Ce projet concerne un système de stockage d'énergie de 250 kW/522 kWh destiné à un hôtel. Il comprend le système de stockage et les installations de distribution électrique associées, la pose de câbles et les systèmes auxiliaires. Les gains économiques sont principalement obtenus grâce à l'écrêtement des pointes de consommation et au lissage des creux de consommation.

1.1.1 Contexte du projet

Alors que les nouvelles sources d'énergie, telles que l'éolien et le solaire, remplacent progressivement les combustibles fossiles traditionnels comme les centrales thermiques, les caractéristiques de production « aléatoires, intermittentes et fluctuantes » et la « faible inertie, le faible support et la faible résistance aux perturbations » de ces nouvelles énergies poseront de sérieux défis au réseau électrique. 

Le stockage d'énergie constitue la meilleure solution pour compenser les variations de consommation en temps réel et répondre de manière globale et efficace aux principaux problèmes du nouveau réseau électrique. Il s'agit d'une technologie essentielle et d'un équipement fondamental pour ce nouveau système. 

Les principaux avantages sont les suivants : premièrement, tirer parti du rôle d’écrêtement des pointes de consommation du stockage d’énergie à grande échelle pour garantir un approvisionnement énergétique et électrique sûr ; deuxièmement, exploiter le rôle de régulation des pointes du stockage d’énergie pour accroître la capacité d’absorption des nouvelles sources d’énergie et favoriser l’intégration à grande échelle de ces nouvelles énergies au réseau ; et troisièmement, exploiter la rapidité de réponse du stockage d’énergie en matière de puissance active et réactive pour améliorer les capacités de régulation de fréquence et de tension du réseau électrique, contribuant ainsi à son fonctionnement sûr et stable.

1.1.2 Nécessité de la construction du projet

(1) Ce projet contribue à atténuer la pression sur le réseau lors des pics de consommation. Ce système de stockage d’énergie se charge pendant les périodes creuses et de faible consommation et se décharge pendant les périodes de pointe, ce qui permet de réduire la demande d’électricité pendant les périodes de forte demande, de diminuer la pression sur le réseau, de retarder sa rénovation, d’alléger la pression sur l’approvisionnement et de promouvoir le développement sain et durable du secteur de l’énergie.

(2) Ce projet contribue à réduire les coûts d’électricité des entreprises. Sur le marché de l'électricité à tarification dynamique, les consommateurs peuvent adapter leurs plans de consommation à leurs besoins réels. Les installations de stockage d'énergie se chargent lorsque le prix de l'électricité est bas et se déchargent lorsqu'il est élevé, décalant ainsi la demande des périodes de prix élevés vers les périodes de prix bas. Cela permet aux consommateurs de réduire leurs coûts d'électricité globaux sans modifier leurs habitudes. (3) Elles contribuent à améliorer la fiabilité de l'approvisionnement en électricité des entreprises. Les systèmes de stockage d'énergie peuvent générer des avantages économiques en tirant parti des différences de prix entre les heures de pointe et les heures creuses. Par ailleurs, ils peuvent également servir de sources d'alimentation de secours, fournissant de l'électricité aux consommateurs en cas d'insuffisance ou de panne du réseau, et améliorant ainsi la fiabilité de l'approvisionnement.

1.1.3 Base de compilation

(1) GB/T 14549-1993 « Qualité de l'énergie électrique – Harmoniques dans les réseaux électriques publics »

(2) GB/T 34120-2023 « Spécifications techniques des convertisseurs de stockage d'énergie dans les systèmes de stockage électrochimique »

(3) GB/T 34131-2023 « Spécifications techniques du système de gestion des batteries lithium-ion pour les centrales de stockage électrochimique »

(4) GB/T 34133-2023 « Spécifications techniques pour les essais des convertisseurs de stockage d'énergie »

(5) GB/T 36276-2023 « Batteries lithium-ion pour le stockage d'énergie »

(6) GB/T 36547-2024 « Règlement technique relatif au raccordement au réseau des systèmes de stockage électrochimique »

(7) GB/T 36549-2018 « Exploitation » Indicateurs et évaluation des centrales de stockage d'énergie électrochimique

(8) GB/T 36558-2023 Conditions techniques générales applicables aux systèmes de stockage d'énergie électrochimique dans les réseaux électriques

(9) GB/T 40090-2021 Règlement d'exploitation et de maintenance des centrales de stockage d'énergie

(10) GB/T 40595-2021 Spécifications techniques et lignes directrices d'essai pour la régulation primaire de fréquence des sources d'énergie raccordées au réseau

(11) GB/T 42288-2022 Règlement de sécurité applicable aux centrales de stockage d'énergie électrochimique

(12) GB 50116-2013 Code de conception des systèmes automatiques d'alarme incendie

(13) GB 50229-2019 Code de conception de la protection incendie des centrales thermiques et des postes de transformation

(14) GB 50370-2005 Code de conception des systèmes d'extinction d'incendie à gaz

1.2 Schéma du système de stockage d'énergie

Total La capacité du projet de stockage d'énergie est de 250 kW/522 kWh. Le schéma de raccordement recommandé est le suivant : une centrale de stockage d'énergie de 250 kW/522 kWh est connectée au bus latéral 380 V d'un poste utilisateur 10 kV via un seul circuit.

L'équipement principal du système de stockage d'énergie comprend : deux ensembles d'armoires de stockage et un ensemble d'armoires de raccordement au réseau.

(2) Choix des batteries de stockage d'énergie

Actuellement, les technologies de stockage électrochimique de l'énergie comprennent principalement les batteries au plomb-acide, les batteries au plomb-carbone et les batteries redox à flux.Batteries sodium-soufre et batteries lithium-fer-phosphate.

Ce projet prévoit l'utilisation de batteries lithium-fer-phosphate. D'après une étude comparative des produits des principaux fabricants, la capacité recommandée pour une cellule est d'au moins 314 Ah.

(3) Sélection du système de conversion d'énergie (PCS)

Ce système utilise une puissance de sortie nominale de 125 kW, une topologie à trois niveaux prenant en charge un flux d'énergie bidirectionnel et une large gamme de tensions de batterie.

(4) Système de gestion de l'énergie (EMS)

L'EMS intègre des technologies matérielles et logicielles informatiques avancées, des technologies de contrôle automatique et des technologies de communication réseau pour assurer la surveillance, le contrôle, l'alarme et la gestion de l'énergie en temps réel de tous les équipements de la station. Il permet ainsi de garantir au mieux le fonctionnement sûr, stable et efficace du réseau électrique.

1.3 Génie électrique

1.3.1 Équipements électriques principaux

(1) Câblage électrique principal

Ce projet est équipé de deux ensembles d'armoires de stockage d'énergie et d'un ensemble d'armoires de raccordement au réseau. Ce projet prévoit le raccordement d'un système de stockage d'énergie de 125 kW/261 kWh au réseau 380 V du poste de transformation 10 kV, ajoutant ainsi une armoire de sortie.

(2) Agencement des équipements électriques

La station de stockage d'énergie se compose principalement de deux armoires de stockage et d'une armoire de raccordement au réseau, occupant une surface d'environ 21 mètres carrés. Un mur coupe-feu sera construit autour de la station.

1.3.2 Équipements électriques secondaires

(1) Système de surveillance

La centrale de stockage d'énergie est conçue pour un fonctionnement sans personnel et utilise un système de surveillance centralisé basé sur un système informatique. Ce système a pour fonction de surveiller et de réguler automatiquement le BMS, le PCS, l'EMS et les autres équipements électriques en fonction des exigences du réseau électrique et du mode de fonctionnement de la centrale.

Le périmètre de la surveillance informatique comprend : les batteries, les convertisseurs de stockage d'énergie, les alimentations de la centrale et les systèmes CC.

La centrale de stockage d'énergie est équipée d'un serveur de données qui collecte les informations provenant des convertisseurs bidirectionnels et des batteries. Ce serveur est connecté au système de surveillance informatique via Wi-Fi, réseau 4G ou câbles de communication.

(2) Protection par relais

Les équipements électriques de la centrale de stockage d'énergie sont protégés par microprocesseur afin de répondre aux exigences de transmission des informations. La protection par relais est configurée conformément à la norme GB14285 « Spécifications techniques pour la protection par relais et les dispositifs de sécurité automatiques ».

1.3.3 Système de communication

Le système de communication de la centrale de stockage d'énergie comprend principalement trois parties : la communication système, la communication interne et la communication avec le réseau public. La communication système a pour fonction de gérer la production et la planification au sein de la centrale, et de fournir des canaux de transmission d'informations pour les systèmes de protection par relais, de télécommande, de comptage et de surveillance informatique.

1.4 Génie civil

La centrale de stockage d'énergie proposée a une capacité totale de 250 kW/522 kWh. La superficie totale du terrain est d'environ 21 m².

Les conditions géologiques du site de la centrale sont stables et répondent aux exigences de sécurité. Le site ne présente aucun problème lié à la protection de l'environnement, aux activités militaires, à la présence de minéraux, à la protection du patrimoine culturel ou à la géologie de l'ingénieur, ce qui rend les conditions de construction favorables.

Le système de stockage d'énergie sera installé dans le parc sur des fondations en béton coulé, nécessitant un terrain nivelé. Les fondations sont situées à 0,25 m au-dessus du niveau du sol extérieur et sont construites en béton C30. Les murs coupe-feu doivent reposer sur des fondations indépendantes.

1.5 Organisation du chantier

La période de construction se divise en deux phases : la phase préparatoire et la phase de construction proprement dite. La phase préparatoire comprend principalement la construction des installations temporaires de production et d’hébergement, la conception technique et l’acquisition des équipements. La phase de construction proprement dite comprend le nivellement du terrain, les fondations et l’installation des équipements. Durée prévue du chantier : environ 2 mois.

1.6 Conception de la protection incendie

(1) Principes de conception de la protection incendie

La politique de protection incendie « prévention d’abord, combinée à la lutte contre l’incendie » sera mise en œuvre. La conception de la protection incendie du projet sera envisagée en tenant compte de l’aménagement global, et différentes mesures de protection incendie seront adoptées pour les différentes structures et installations. Étant donné que la centrale de stockage d’énergie est située loin du centre-ville, la protection incendie privilégiera l’autodéfense et l’autosauvetage. (2) Schéma global de protection incendie. Le schéma global de protection incendie de ce projet intègre des mesures techniques complètes, couvrant la prévention, la surveillance, l'alarme, le contrôle, l'extinction et l'évacuation des incendies. L'objectif est de minimiser les risques d'incendie et de garantir une extinction rapide en cas de sinistre, limitant ainsi les pertes et assurant l'évacuation en toute sécurité du personnel. Des systèmes d'alimentation en eau et du matériel de lutte contre l'incendie sont installés au sein de la centrale de stockage d'énergie.

La centrale de stockage d'énergie est équipée d'une borne d'incendie. D'après l'étude du site, la borne d'incendie située à l'ouest du poste de transformation 10 kV d'origine se trouve à environ 10 mètres de la centrale de stockage d'énergie. Par conséquent, l'alimentation en eau de cette centrale sera assurée par la borne d'incendie située à l'ouest du poste de transformation 10 kV.

Chapitre 2 : Analyse du réseau électrique

2.1 Structure énergétique régionale et état actuel du réseau électrique

Le réseau électrique régional est encore largement dominé par les centrales au charbon, ce qui représente un défi économique et technique majeur pour leur transition vers une économie bas carbone. Cependant, la capacité de production d’énergie renouvelable de la région augmente rapidement et le développement actif de centrales de stockage d’énergie locales peut créer un environnement d’exploitation du réseau plus favorable aux sources d’énergie propres et renouvelables telles que le photovoltaïque et l’éolien.

2.1 Nécessité de la construction de centrales de stockage d’énergie

2.2 Les dispositifs de stockage d’énergie peuvent remplacer les mesures traditionnelles de modernisation du réseau

Les gestionnaires de réseau électrique s’efforcent de fournir des services électriques sûrs, fiables et de haute qualité tout en minimisant les perturbations.L’objectif est de réduire les coûts d’exploitation, de maintenance et de modernisation du réseau électrique, et ainsi offrir aux utilisateurs une électricité abordable et de haute qualité. La technologie de stockage d’énergie est un moyen d’atteindre cet objectif. Elle améliore la qualité de l’énergie, accroît la fiabilité de l’approvisionnement et réduit les coûts en diminuant la demande de capacité sur les réseaux de transport et de distribution, en atténuant la congestion du système et en retardant les travaux de modernisation et d’extension du réseau.

Lorsqu’une ligne est saturée, le réseau de distribution doit être modernisé ou étendu. Les mesures traditionnelles consistent à moderniser ou à étendre les transformateurs des sous-stations et les lignes de transport et de distribution. Grâce au développement de la technologie de stockage d’énergie et à la baisse du coût unitaire des dispositifs de stockage, ces derniers sont de plus en plus utilisés sur les réseaux électriques pour améliorer la fiabilité et la qualité de l’approvisionnement. De plus, un avantage significatif des dispositifs de stockage d’énergie est désormais reconnu : ils peuvent remplacer les mesures traditionnelles de modernisation du réseau, retardant ainsi les investissements dans les lignes et les transformateurs et permettant des solutions sans fil. Il en va de même pour les utilisateurs finaux : l’augmentation du stockage d’énergie réduit la probabilité de devoir étendre la capacité de distribution.

2.2.3 Amélioration de la fiabilité de l'alimentation électrique des entreprises

Les centrales de stockage d'énergie garantissent le fonctionnement stable du réseau électrique en libérant l'énergie stockée en cas d'insuffisance d'alimentation. Pour les entreprises, la stabilité et la fiabilité du réseau électrique sont cruciales ; les coupures de courant ou les fluctuations de tension peuvent impacter fortement la production. L'installation de centrales de stockage d'énergie permet d'améliorer efficacement la fiabilité de l'alimentation et d'assurer une production continue.

2.2.4 Optimisation de l'allocation des ressources

Les centrales de stockage d'énergie stockent l'énergie pendant les périodes de faible demande en électricité et la restituent lors des pics de consommation. Cela permet d'atténuer le déséquilibre entre l'offre et la demande d'électricité et de réduire les coûts d'électricité des entreprises. Parallèlement, les centrales de stockage d'énergie optimisent l'utilisation des ressources et améliorent l'efficacité globale de leur utilisation.

2.3 Analyse du réseau électrique de la zone de la centrale

2.3.1 Aperçu du réseau électrique de la zone de la centrale

Ce projet concerne la consommation électrique des commerces et des bureaux, ce qui engendre une charge électrique importante. La distribution électrique est la suivante : un poste de transformation de 10 kV est présent. Le poste de transformation 10 kV est équipé de deux lignes d'arrivée 10 kV et de trois transformateurs 10 kV/380 V (puissance : 315/630/1 600 kVA), pour une puissance totale de 2 545 kVA.

2.3.2 Analyse de la consommation électrique de la zone du poste

D'après les factures d'électricité des utilisateurs, la consommation électrique mensuelle de février 2024 à décembre 2024 est la suivante :

En analysant la courbe de consommation électrique mensuelle de l'utilisateur de février 2024 à décembre 2024, on constate que sa demande globale d'électricité a été relativement instable au cours des 11 derniers mois. La consommation d'électricité de la deuxième ligne d'arrivée (avril et octobre) a été relativement faible. En considérant le nombre total de jours de charge et de décharge du système de stockage d'énergie sur l'année, on calcule la durée de fonctionnement du système de stockage de la première ligne d'arrivée sur 11 mois (335 jours) et celle du système de la deuxième ligne d'arrivée sur 10 mois (305 jours), soit une moyenne de 320 jours de charge et de décharge par an.

2.4 Analyse des prix de l'électricité dans le parc industriel

2.4.1 Tarification de l'électricité selon les heures d'utilisation dans le parc industriel

La tarification actuelle selon les heures d'utilisation est illustrée dans la figure.

Tarifs heures pleines/heures creuses

2.4.2 Analyse de la tarification de l'électricité selon les heures d'utilisation pour la zone de l'usine. Ce projet applique un système de tarification de l'électricité en deux parties selon les heures d'utilisation (électricité industrielle et commerciale générale, niveau de tension 10 kV). Le tableau ci-dessous présente la tarification en deux parties de l'électricité industrielle et commerciale générale (10 kV) pour 2024 : 

Tableau des prix de l'électricité selon les heures d'utilisation

Le prix de l'électricité est calculé sur la base de la facture d'électricité 2024 fournie par l'utilisateur ; le prix final sera déterminé par la facture mensuelle du fournisseur d'électricité. 

Le fonctionnement du système de stockage électrochimique d'énergie doit tenir compte de l'impact des tarifs d'électricité de base et des frais de régulation. Par conséquent, lors de la configuration de la capacité de stockage, celle-ci peut être chargée et déchargée deux fois, sous réserve des capacités autorisées par les tarifs d'électricité de base du parc. 

Selon les données tarifaires 2024 pour l'électricité industrielle et commerciale (10 kV), avec tarification en deux parties (heures pleines/heures creuses), le prix moyen de l'électricité en 2024 était le suivant : Heures pleines : 0,1976 USD/kWh, Heures de pointe : 0,1515 USD/kWh, Heures creuses : 0,0943 USD/kWh, Heures creuses : 0,0490 USD/kWh.

3.5 Analyse de la fréquence et des caractéristiques de charge/décharge

Le système de stockage d'énergie de ce projet a pour fonction d'écrêter les pointes de consommation et de combler les creux (arbitrage pointe-creux), c'est-à-dire de charger le système pendant les périodes creuses et normales et de le décharger pendant les pics et les pics de consommation. Avec une tarification différenciée selon les heures d'utilisation, chaque jour comprend une période creuse, trois périodes normales et deux périodes de pointe ou de faible consommation. Un à deux cycles de charge/décharge peuvent être effectués quotidiennement. La gestion de l'énergie doit surveiller la demande de puissance en temps réel, et la puissance déchargée du système de stockage ne doit pas dépasser la puissance totale consommée par la charge électrique en temps réel. 

La capacité installée prévue pour ce projet de stockage d'énergie est de 250 kW / 522 kWh. Compte tenu de facteurs tels que les pertes du redresseur et de l'onduleur, les pertes en ligne et du transformateur, les pertes par résistance interne de la batterie et les pertes par autoconsommation (régulation thermique), le rendement global du système est estimé à 86 %.

(1) Pendant les périodes creuses, charger à un taux de 0,5 C jusqu'à ce que l'état de charge (SOC) atteigne 100 %.

(2) En période normale, charge à un taux de 0,5 C jusqu'à ce que l'état de charge (SOC) atteigne 100 %.

(3) En période de pointe, décharge à un taux de 0,5 C jusqu'à ce que l'état de charge (SOC) atteigne 10 %.

(4) En période de variations de charge, décharge à un taux de 0,5 C jusqu'à ce que l'état de charge (SOC) atteigne 10 %. Deux cycles de charge-décharge sont effectués quotidiennement, avec un minimum de 320 jours de charge-décharge par an.

3.6 Schéma d'accès au réseau : Sur la base de l'analyse précédente, et compte tenu des conditions de charge des utilisateurs, de la minimisation des pertes d'énergie lors de l'élévation de tension et du principe de proximité avec le réseau électrique, la centrale de stockage d'énergie de 250 kW/522 kWh sera raccordée au bus latéral 380 V du poste utilisateur 10 kV du parc via un circuit unique.

Chapitre 3 : Conception générale et calcul de la production d'énergie du système de stockage

3.1 Schéma de conception générale

Ce projet adopte une configuration système centralisée, avec toutes les unités du système de stockage d'énergie regroupées dans une même zone. Cette centrale de stockage d'énergie comprend deux armoires de stockage et une armoire de raccordement au réseau. Elle intègre des dispositifs de surveillance, des batteries lithium-fer-phosphate, un système de contrôle de puissance (PCS), un système de gestion de batterie (BMS), un système de gestion de l'énergie (EMS), des dispositifs de refroidissement, un surpresseur et un système d'extinction d'incendie. 

La profondeur de décharge (DOD) de cette centrale est estimée à 90 %. En tenant compte des pertes par redressement et onduleur, des pertes en ligne, des pertes par résistance interne des batteries et des pertes par autoconsommation (incluant la régulation thermique), le rendement de charge/décharge est estimé à 93 %. La centrale a une durée de vie de 15 ans (deux cycles de charge/décharge, deux fois par jour). Le système de stockage est raccordé au bus latéral 380 V du poste utilisateur 10 kV du parc, à un niveau de tension de 380 V. 

Chaque système de stockage d'énergie comprend plusieurs groupes de batteries standard. Chaque groupe de batteries est composé de modules de batteries, d'un système de gestion de batterie (BMS), d'un boîtier haute tension et d'un rack de batteries. Un système BMS standard est divisé en deux niveaux : un module d'acquisition de données et un module de commande principal secondaire. 

Le convertisseur de puissance (PCS) doit être sûr et fiable, avec un courant harmonique contrôlé dans les limites des normes nationales. Il doit assurer le fonctionnement connecté au réseau, la protection, la communication, le réglage du facteur de puissance, la régulation de la puissance active et d'autres fonctions.

3.2 Stockage électrochimique de l'énergie et ses applications

Le stockage électrochimique de l'énergie présente des avantages technologiques tels qu'une grande mobilité des équipements, une vitesse de réponse rapide, une densité énergétique élevée et un rendement cyclique élevé. Il constitue actuellement un axe de recherche et d'innovation majeur et un moteur de croissance important pour l'industrie du stockage d'énergie dans de nombreux pays. Les technologies de stockage électrochimique de l'énergie comprennent principalement les batteries au plomb-acide (plomb-carbone), les batteries lithium-ion, les batteries à flux et les batteries sodium-soufre. Parmi elles, les batteries au plomb-carbone et les batteries lithium-ion ont connu un développement rapide, préfigurant la commercialisation du stockage électrochimique de l'énergie.

3.3 Architecture et principes de conception des systèmes de stockage d'énergie

3.3.1 Architecture des systèmes de stockage d'énergie

Un système de stockage d'énergieLe système GE se compose de cellules de batterie, d'un BMS, d'un PCS, d'un système de gestion de l'énergie (EMS) et des unités de protection et de contrôle correspondantes.

3.3.2 Principes de conception des systèmes de stockage d'énergie

1. Fiabilité

La fiabilité du système repose sur quatre piliers : la maturité, la tolérance aux pannes, la capacité de récupération et la sécurité. La maturité désigne la capacité du système à éviter les défaillances dues à des défauts inhérents. La configuration matérielle et logicielle de ce projet doit répondre aux exigences de faible taux de défaillance, de faible tolérance aux pannes et de haute disponibilité. La tolérance aux pannes désigne la capacité du système à maintenir le niveau de performance spécifié en cas de panne ou de violation des interfaces spécifiées. La configuration matérielle et logicielle de ce projet doit répondre aux exigences de haute fiabilité et de haute tolérance aux pannes. La capacité de récupération désigne la capacité du système à rétablir le niveau de performance spécifié et à récupérer les données directement affectées en cas de panne. La sécurité implique que la centrale de stockage d'énergie électrochimique possède des fonctions de protection telles que la déconnexion de sécurité au niveau des modules et le contrôle du partage de courant au niveau des clusters, et qu'elle dispose d'une détection des courts-circuits intracellulaires. La configuration matérielle et logicielle de ce projet doit répondre aux exigences de réutilisabilité et de capacité de récupération élevées.

2. Technologie avancée

Le caractère avancé de la technologie du système se traduit par le choix de produits et de solutions largement utilisés dans le secteur. Ce choix technologique, tourné vers l'avenir, garantit sa pérennité et un support technique suffisant pour les années à venir.

3. Praticité : Les solutions matérielles et logicielles sélectionnées doivent être parfaitement intégrées aux spécificités de l'entreprise et à l'architecture actuelle de la centrale de stockage d'énergie par batterie. Tout en assurant la fiabilité et la disponibilité du système, elles doivent optimiser la praticité et la facilité d'utilisation, en offrant notamment une interface conviviale, une utilisation intuitive, des fonctionnalités pratiques, une réactivité système rapide, un déploiement aisé et un fonctionnement stable. Ceci facilitera l'utilisation par l'utilisateur et améliorera l'efficacité opérationnelle.

4. Normalisation : La configuration du système doit respecter les principes de normalisation. Le choix du matériel et des logiciels doit privilégier les produits standards conformes aux normes industrielles et pris en charge par les principales organisations et entreprises nationales et internationales.

5. Économies d'investissement : Outre le respect des principes importants mentionnés ci-dessus, le choix des configurations matérielles et logicielles doit également tenir compte des impératifs d'économies d'investissement, en privilégiant les produits offrant un rapport fonctionnalités/prix et un rapport performances/prix élevés. La sélection des produits et des fonctionnalités doit reposer sur les principes d'« optimisation du coût par kilowattheure et priorité à la sécurité » dans la conception de la solution globale de la centrale électrique. 3.4 Comparaison des technologies de stockage d'énergie

3.5 Sélection des principaux équipements pour les systèmes de stockage d'énergie

3.5.1 Présentation du système

Ce produit est une armoire intégrée extérieure à refroidissement liquide pour le stockage d'énergie commercial et industriel. Il permet aux utilisateurs d'écrêter les pics de consommation et de combler les creux de consommation, de réduire la capacité et la demande, d'augmenter la capacité de production et de gérer la demande. Il peut être largement utilisé dans les stations de recharge, les bâtiments commerciaux, les sites de production et d'autres contextes industriels et commerciaux.

1) La puissance de sortie nominale d'un système est de 125 kW et sa capacité de stockage est de 261 kWh.

2) Plusieurs unités peuvent être connectées en parallèle, avec une puissance maximale de 1,25 MW et une énergie maximale de 2,61 MWh ;

3) Ce produit utilise une technologie de refroidissement liquide pour la régulation de la température, ce qui permet de réduire et d’homogénéiser les écarts de température entre les modules ;

4) Afin de répondre aux besoins d’un plus grand nombre de clients, il peut être utilisé avec des onduleurs photovoltaïques pour permettre l’accès à l’énergie photovoltaïque (côté CA).

application de système de stockage d'énergie

3.5.2 Composition du système

1) Le système de stockage d'énergie de ce produit comprend principalement un pack, un système de contrôle AC/DC (avec système de gestion technique du bâtiment et distribution d'énergie AC/DC intégrés), un PCS, un système de protection incendie et un système de refroidissement liquide.

2) Le système de protection incendie de ce produit est équipé de détecteurs composites (avec détecteurs de fumée, de gaz et de température intégrés), de détecteurs d'immersion dans l'eau, de détecteurs d'aérosols (ou de perfluorohexanone), de vannes antidéflagrantes et d'autres dispositifs de protection incendie, renforçant ainsi la sécurité du produit.

3) Ce produit est équipé d'un système de gestion de l'énergie (EMS) pour une gestion efficace et fiable de l'énergie, et permet une surveillance à distance via les réseaux Ethernet et 4G.

4) Ce produit est équipé de plusieurs dispositifs de déconnexion, notamment des disjoncteurs, des fusibles triphasés et des contacteurs, pour une coupure de courant fiable et la sécurité des personnes et des équipements.

Diagramme de topologie du principe du système

3.5.3 Modules principaux

3.5.3.1 Bloc-batterie

1. Ce bloc-batterie utilise des cellules au phosphate de fer de 314 Ah, offrant une sécurité optimale, une densité énergétique élevée et un faible coût.

2. Ce bloc-batterie bénéficie d'un indice de protection IP67, d'un assemblage modulaire non polluant, d'une grande fiabilité structurelle et de coûts de maintenance réduits.

3. Ce bloc-batterie utilise des plaques de refroidissement liquide pour des performances thermiques supérieures.

4. Ce bloc-batterie est équipé de soupapes antidéflagrantes et d'un détecteur de moyenne densité (DMD), renforçant ainsi la sécurité du produit.

3.5.4 Système de conversion de puissance (PCS) 

Le PCS est un convertisseur bidirectionnel à courant contrôlé reliant le système de stockage d'énergie par batterie au réseau électrique. Sa fonction principale est d'assurer l'échange d'énergie entre la batterie et le réseau, de contrôler et de gérer la charge et la décharge de la batterie, et de réaliser une conversion bidirectionnelle entre courant continu (CC) et courant alternatif (CA). Il peut convertir le courant alternatif en courant continu pour charger la batterie, et inversement. 

Ce système utilise une puissance de sortie nominale de 125 kW, une topologie à trois niveaux prenant en charge le flux d'énergie bidirectionnel et une large plage de tensions de batterie.

3.5.4 Système de conversion de puissance (PCS)

Le PCS est un convertisseur bidirectionnel à courant contrôlé reliant le système de stockage d'énergie par batterie au réseau électrique. Sa fonction principale est d'assurer l'échange d'énergie entre la batterie et le réseau, de contrôler et de gérer la charge et la décharge de la batterie, et de réaliser une conversion bidirectionnelle entre courant continu (CC) et courant alternatif (CA). Il peut convertir le courant alternatif en courant continu pour charger la batterie, et inversement.

Ce système utilise une puissance de so4.5.7.3 Unité de refroidissement liquide

L'unité de refroidissement liquide régule la température du pack, garantissant ainsi son fonctionnement dans une plage de températures optimale pour des performances système maximales. Elle assure les fonctions suivantes :

1. Mesure et surveillance précises de la température du liquide de refroidissement.

2. Dissipation thermique efficace en cas de température élevée du pack, prévenant les risques d'emballement thermique.

3. Préchauffage lorsque la température de la batterie est basse, permettant d'augmenter cette température et d'assurer des performances et une sécurité de charge et de décharge optimales à basse température.

4. Le refroidissement est obtenu par circulation d'un liquide de refroidissement (solution aqueuse d'éthylène glycol à 50 %, point de congélation : -35 °C), assurant une différence de température plus uniforme entre les groupes de batteries.

4.5.7.4 Système de contrôle AC/DC

Le boîtier du système de contrôle AC/DC intègre la commande principale du BMS et la distribution de l'alimentation CC et CA.rtie nominale de 125 kW, une topologie à trois niveaux prenant en charge le flux d'énergie bidirectionnel et une large plage de tensions de batterie.

4.5.7.5 BMS

1. Collecte toutes les informations du système de batteries, reçoit les informations des cellules du contrôleur esclave du pack et transmet les informations du système de batteries au système de gestion de l'énergie (EMS) ;

2. Calcule l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH) de la batterie à partir des informations collectées et assure le contrôle global du système de batteries ;

3. Garantit un fonctionnement stable et sûr de la batterie en surveillant son état en temps réel ;

4. Prolonge la durée de vie de la batterie en surveillant sa stabilité.

4.5.7.6 EMS

1. Le système de gestion de l'énergie (EMS) est un composant essentiel du système de stockage d'énergie. Il communique avec des dispositifs tels que le PCS, le BMS, les compteurs, les systèmes de protection incendie et les systèmes de refroidissement liquide pour contrôler l'ensemble du système de stockage d'énergie. Il permet d'écrêter les pics de consommation et de combler les creux, de contrôler la demande, de lisser les fluctuations de la production d'énergie, d'étendre dynamiquement la capacité et d'optimiser les revenus du stockage d'énergie. Il dispose également de fonctions avancées telles que la protection contre les variations de la demande en fonction du temps, la protection contre les inversions de polarité en fonction du temps, la protection dynamique multiniveaux et la répartition pondérée de la puissance de stockage.

2. Le système de gestion de l'énergie (SGE) collecte les données et les signaux des dispositifs locaux et assure le fonctionnement sûr, fiable, efficace et économique du système de stockage d'énergie grâce à des stratégies de contrôle interne.

4.5.7.7 Système de protection incendie

Ce système est équipé d'un système de protection incendie hautement performant et fiable, capable de s'activer automatiquement et d'éteindre immédiatement tout incendie.

Protection incendie au niveau du système :

1. Le système intègre un détecteur composite (avec détecteur de gaz combustible, détecteur de chaleur et détecteur de monoxyde de carbone) et un agent extincteur à base de perfluorohexanone sur le dessus du compartiment de la batterie. Lorsqu'un des trois détecteurs du détecteur composite détecte une anomalie, le système s'arrête et signale l'anomalie. Si deux anomalies sont détectées, l'agent extincteur est libéré pour éteindre l'incendie et un signal de retour est envoyé au SGE. Ce dernier peut alors relayer l'information au système de surveillance du site ou à l'utilisateur.

2. Un capteur d'immersion dans l'eau est installé au fond du compartiment de la batterie. Lorsque le capteur d'immersion détecte une anomalie, le système s'arrête et signale l'anomalie.

3. Un interrupteur de fin de course est installé sur le dessus du compartiment des batteries. Il commande l'allumage des projecteurs de lutte contre l'incendie et vérifie la fermeture étanche de la porte du détecteur afin d'empêcher toute infiltration de vapeur d'eau.

Schéma de protection incendie

3.6 Analyse de la puissance du système de stockage d'énergie

La capacité installée de la centrale de stockage d'énergie de ce projet est de 250 kW/522 kWh. En supposant deux cycles de charge-décharge par jour et environ 320 jours de fonctionnement par an, le système fonctionne comme suit : Le profil temporel de la consommation du réseau électrique est le suivant :

Les périodes de charge et de décharge suivantes sont prévues pour ce projet.

En se basant sur le prix de l'électricité (variable selon les pics et les creux) pour les usages industriels et commerciaux, et en utilisant les paramètres des batteries au lithium, la formule de calcul de la capacité de charge et de décharge de la centrale de stockage d'énergie est la suivante :

Capacité de charge (capacité raccordée au réseau) = Capacité de la batterie de stockage d'énergie / Rendement de charge/décharge unidirectionnel x Coefficient de dégradation de la batterie x Nombre de cycles de charge/décharge par an

Capacité de décharge = Capacité de la batterie de stockage d'énergie x Profondeur de décharge (DOD) x Rendement de charge/décharge unidirectionnel x Coefficient de dégradation de la batterie x Nombre de cycles de charge/décharge par an

La centrale de stockage d'énergie fonctionne avec une DOD de 90 % et un rendement de charge/décharge unidirectionnel d'environ 93 %. Sur une période de 15 ans, la centrale fonctionne 200 jours en modes charge/décharge par paliers et charge/décharge normale ; 60 jours en modes charge/décharge par paliers et charge/décharge normale ; et 60 jours en modes charge/décharge par paliers et charge/décharge normale. Le projet fonctionne donc 320 jours par an.

Le prix de l'électricité pour la charge de la centrale de stockage d'énergie à partir du réseau correspond au tarif normal et aux tarifs de pointe ; le prix de l'électricité pour la décharge correspond aux tarifs de pointe et aux tarifs variables. Par conséquent, les avantages économiques peuvent être calculés simplement en calculant la capacité totale annuelle de charge et de décharge de la centrale.

Le prix de l'électricité est calculé sur la base de la facture d'électricité de l'utilisateur pour 2024 ; le prix réel sera basé sur la facture mensuelle du fournisseur d'électricité.

La capacité de charge et de décharge projetée de la centrale sur 15 ans est présentée dans le tableau ci-dessous.

Tableau prévisionnel des volumes de charge et de décharge de la centrale de stockage d'énergie

Conclusion : La centrale de stockage d’énergie de ce projet a fonctionné pendant 200 jours en modes de charge en creux et décharge en pointe, ainsi qu’en modes de charge et décharge en plateau ; 60 jours en modes de charge et décharge par impulsions en creux et en modes de charge et décharge en régime normal ; et 60 jours en modes de charge et décharge en creux et en modes de charge et décharge par impulsions en plateau. Le projet fonctionne 320 jours par an. Compte tenu d’une profondeur de décharge (DOD) de 90 %, d’un rendement de charge et de décharge unidirectionnel d’environ 93 % et d’un coefficient de dégradation sur 15 ans de 5 % la première année et après les mises à niveau techniques, puis de 2 % les années suivantes, le volume de charge estimé la première année est de 323,3 MWh et le volume de décharge la première année est de 279,62 MWh. Le volume total de charge sur 15 ans est de 4 532,72 MWh et le volume total de décharge sur 15 ans est de 3 920,33 MWh. Le volume moyen annuel de charge sur 15 ans est de 302,18 MWh, et le volume moyen annuel de décharge sur 15 ans est de 261,36 MWh.

Chapitre 5 : Conception électrique

4.1 Principes de conception

(1) En fonction de la position et du rôle de la centrale de stockage d’énergie par batterie dans le réseau électrique régional, et conformément au principe de stratification et de zonage rationnels selon le niveau de tension du réseau et la zone de desserte, le système de stockage d’énergie doit être raccordé au réseau de tension approprié.

(2) Les centrales de stockage d’énergie doivent de préférence être raccordées au bus de distribution côté utilisateur de manière décentralisée et multipoint.

(3) Lors de la conception du système de raccordement, il convient d’envisager une combinaison de solutions de proximité et de distance, afin de minimiser les constructions inutiles et les gaspillages d’investissement.

4.2 Niveaux de tension de raccordement

Les niveaux de tension de raccordement au réseau recommandés pour les systèmes de stockage d'énergie électrochimique, conformément à la norme GB/T 36547-2018 « Règlement technique relatif au raccordement des systèmes de stockage d'énergie électrochimique au réseau électrique », sont les suivants : 

Niveau de tension de raccordement au réseau du système de stockage d'énergie

Conformément à la norme GB/T 36547-2018, une tension de 400 V peut être choisie comme niveau de tension d'accès pour ce projet de stockage d'énergie. 

Les entreprises participant à ce projet sont des utilisatrices de 10 kV et disposent chacune d'au moins deux transformateurs dans leur local de distribution. Compte tenu de la consommation électrique des utilisatrices, le niveau de tension du système de stockage d'énergie de 250 kW/522 kWh de ce projet est conforme aux spécifications du réseau électrique national.

4.3 Schéma d'accès 

Ce projet prévoit un accès « côté utilisateur 380 V », avec un point d'accès pour le système de stockage d'énergie. Ce dernier sera raccordé à l'armoire de distribution 380 V nouvellement installée dans le poste de transformation 10 kV du parc industriel. Le câblage spécifique du système de stockage d'énergie est le suivant :

Schéma de câblage du système de stockage d'énergie

4.4 Système électrique principal

4.4.1 Câblage électrique principal

Ce projet comprend deux armoires de stockage d'énergie et une armoire de raccordement au réseau, pour une capacité de stockage totale de 250 kW / 522 kWh.

Le raccordement au jeu de barres 380 V du poste de transformation 10 kV du parc industriel est prévu via un circuit. Compte tenu de la configuration de l'alimentation et de la distribution électrique du projet, le système de stockage d'énergie sera raccordé via une armoire de distribution basse tension ajoutée à la salle de distribution 380 V du poste de transformation 10 kV du parc industriel. Chaque système de stockage d'énergie a une capacité de 125 kW / 261 kWh.

Le stockage d'énergie sera raccordé au réseau par des câbles basse tension acheminés jusqu'à la boîte de jonction du stockage dans la salle de distribution côté utilisateur. L'armoire de raccordement au réseau sera équipée de compteurs.

En collectant les valeurs de puissance ou de courant de charge, les informations recueillies sont transmises au système de gestion de l'énergie (EMS) du stockage d'énergie afin de contrôler la puissance de charge et de décharge de ce dernier. (Puissance de charge du stockage d'énergie + puissance de charge) ≤ charge maximale admissible du transformateur ; puissance de décharge du stockage d'énergie ≤ puissance de charge.

4.4.2 Schéma de la ligne de collecte de puissance

(1) Le système de stockage d'énergie est raccordé au réseau par des câbles basse tension acheminés jusqu'au boîtier de jonction du stockage d'énergie situé dans le local de distribution de l'utilisateur.

(2) La méthode de pose des câbles est choisie en fonction des conditions du site. Pour les tracés comportant plusieurs câbles concentrés au même endroit, des tranchées ou des chemins de câbles sont utilisés à l'intérieur du poste (≥ 4 câbles). Les autres tracés utilisent des conduits ou sont enterrés directement, avec des tubes monoblocs en acier galvanisé de Φ150 mm ou des tubes monoblocs en MPP de Φ150 mm, à une profondeur d'enfouissement ≥ 600 mm.

(3) Les mesures de protection contre la flamme des câbles doivent être conformes aux exigences des réglementations en vigueur, telles que la norme de conception des câbles d'énergie (GB50217-2018).

(4) Les câbles d'alimentation basse tension doivent être sans halogène, à faible émission de fumée, ignifugés, isolés en polyéthylène réticulé, gainés de polyéthylène et à conducteurs en cuivre.

(5) Les câbles de commande doivent être sans halogène, à faible émission de fumée, ignifugés, résistants au feu, à âme en cuivre, isolés en polyéthylène réticulé, gainés intérieurement en polyoléfine, blindés par ruban de cuivre et par ruban d'acier, et gainés intérieurement en polyéthylène ou en polyoléfine. (6) Les câbles informatiques doivent être sans halogène, à faible émission de fumée, ignifugés, résistants au feu, à âme en cuivre, isolés en polyéthylène réticulé, à paires torsadées, avec un sous-blindage tressé en fil de cuivre, une gaine en polyoléfine, un blindage extérieur tressé en fil de cuivre, par ruban d'acier et gainés intérieurement en polyoléfine.

4.4.3 Protection contre la foudre et les surtensions

Afin de garantir le fonctionnement sûr du réseau électrique et la sécurité du système de stockage d'énergie et de ses installations auxiliaires, les centrales de stockage d'énergie par batteries doivent être équipées de dispositifs de protection contre la foudre et de mise à la terre performants.

(1) Dispositif de mise à la terre

a. Étendue de la mise à la terre de protection

Conformément à la norme GB/T50064-2014 « Code de conception de la mise à la terre des installations électriques à courant alternatif », tous les éléments nécessitant une mise à la terre doivent être correctement mis à la terre.

b. Dans la zone de stockage d'énergie, un réseau de mise à la terre unique doit être utilisé pour la mise à la terre de protection, la mise à la terre de service et la mise à la terre de protection contre les surtensions. Conformément à l'explication de la norme DL/T5136-2012 « Spécifications techniques pour la conception du câblage secondaire des centrales thermiques et des sous-stations », la valeur de la résistance de mise à la terre logique des dispositifs électroniques ne doit pas dépasser 1 Ω. Par conséquent, la valeur totale de la résistance de mise à la terre de l'ensemble de la station doit être inférieure à 1 Ω. La résistivité du sol dans la zone de construction du projet est relativement faible. Des tiges d'acier cuivrées classiques peuvent être utilisées comme matériaux de mise à la terre pour le site de la centrale. La durée de vie du câble de mise à la terre est estimée à 15 ans, en fonction de la durée d'exploitation de la centrale.

c. Tous les équipements doivent être mis à la terre conformément à la réglementation. Chaque élément de mise à la terre d'un équipement électrique doit être raccordé à la ligne principale de mise à la terre par une dérivation distincte. Il est strictement interdit de raccorder plusieurs éléments de mise à la terre en série sur un même câble. Les deux extrémités des profilés en U de chaque fondation des équipements de distribution électrique haute et basse tension doivent être solidement raccordées à la ligne principale de mise à la terre intérieure.

(2) Protection contre les surtensions

a. Protection directe contre la foudre

Des paratonnerres indépendants doivent être installés sur le site, leurs conducteurs de descente étant raccordés à l'ensemble du réseau de mise à la terre de la centrale. Le dispositif de mise à la terre doit exploiter au maximum les éléments naturels, notamment par la mise en place de réseaux de mise à la terre horizontaux. La réduction de la résistance de mise à la terre repose principalement sur des dispositifs de mise à la terre horizontaux de grande surface, qui assurent l'égalisation de la tension, la réduction du potentiel de contact et du potentiel de pas, ainsi que la dissipation du courant. b. Protection contre les surtensions dues à la foudre pour les équipements de distribution électrique. AccConformément aux normes GB/T50065-2011 (« Code pour la conception de la mise à la terre des installations électriques à courant alternatif ») et GB/T50064-2014 (« Code pour la conception de la protection contre les surtensions et la coordination de l'isolation des installations électriques à courant alternatif »), les parafoudres des équipements de distribution électrique 10 kV existants sur le site sont utilisés pour protéger contre les surtensions dues à la foudre et autres surtensions.

4.5 Équipements électriques secondaires

La centrale de stockage d'énergie est équipée d'un système de supervision informatisé permettant la surveillance en temps réel et la gestion de l'énergie. Ce système remplit toutes les fonctions requises pour le fonctionnement sûr, la surveillance et le contrôle de la centrale, notamment les fonctions de protection, de contrôle, de communication et de mesure. Il permet une gestion automatisée complète de la centrale, en traitant et en transmettant diverses données et informations en temps réel au centre de contrôle. Les fonctions de gestion de l'énergie incluent le bilan énergétique, la planification automatique et le contrôle des modes de fonctionnement.

L'alimentation électrique de la couche de contrôle de la centrale de stockage d'énergie et des équipements secondaires associés est assurée par le système de stockage d'énergie auto-alimenté. Une alimentation sans coupure (UPS) est également prévue pour alimenter les charges critiques ; sa capacité est provisoirement fixée à 2 × 5 kVA.

4.5.1 Système de surveillance informatisé

(1) Mode de gestion

Ce projet concerne une centrale de stockage d'énergie conventionnelle de construction récente. Conçu conformément aux réglementations et spécifications en vigueur, le système de contrôle adopte une approche de surveillance informatisée et est conçu pour un fonctionnement sans personnel. La centrale de stockage d'énergie sera dotée d'un système entièrement automatisé, intégrant toutes les fonctions de télécommande (télémétrie, signalisation, réglage et commande à distance) ainsi que des fonctions de synchronisation d'horloge. Elle devra pouvoir échanger des informations avec les centres de répartition et de surveillance distants et mettre en œuvre des stratégies de contrôle telles que l'écrêtement des pointes, la régulation de la fréquence du réseau, la régulation des pics de consommation et le soutien de la puissance réactive, en fonction de son rôle.

(2) Principes de conception

La configuration des équipements et les exigences fonctionnelles du système de surveillance informatisé de cette centrale de stockage d'énergie sont conçues pour un fonctionnement sans personnel. Les principaux principes de conception sont les suivants :

a. Le système de surveillance informatique de la centrale de stockage d'énergie est entièrement interconnecté.

b. Les informations au sein de la centrale de stockage d'énergie sont partagées et uniques. Le serveur de surveillance du système informatique de la centrale partage les ressources d'information avec l'équipement de transmission de données à distance, le système de gestion des informations de protection et de panne, ainsi que le système anti-erreur du micro-ordinateur, évitant ainsi la collecte de données en double et optimisant les investissements. c. La surveillance de tous les équipements de la centrale de stockage d'énergie est assurée par le système informatique de surveillance ; aucun autre panneau de commande ou de simulation conventionnel n'est requis.

d. La configuration matérielle et logicielle du système informatique de surveillance de la centrale de stockage d'énergie doit prendre en charge les exigences en matière de technologies et de protocoles de communication réseau.

e. La sécurité du réseau du système informatique de surveillance de la centrale de stockage d'énergie doit être strictement mise en œuvre conformément à la « Réglementation relative à la protection de la sécurité des réseaux électriques secondaires ».

(3) Fonctions principales : Le système de surveillance informatique intègre des technologies matérielles et logicielles avancées, des technologies de contrôle automatique et des technologies de communication réseau pour assurer la surveillance, le contrôle, l'alarme et la gestion de l'énergie en temps réel de tous les équipements de la centrale, garantissant ainsi un fonctionnement sûr, stable et efficace du réseau électrique. Ce système est principalement utilisé pour la surveillance des données provenant de divers équipements de mesure, de contrôle, de protection et autres au sein de la centrale de stockage d'énergie, et peut être étendu grâce à des applications avancées.

(4) Structure du système : Le système adopte une topologie en réseau. La centrale de stockage d'énergie fait office de terminal réseau pour le centre de contrôle distant, tout en étant relativement autonome, formant ainsi un système autonome au sein de la centrale. Un système de réseau distribué, ouvert et à plusieurs niveaux est utilisé pour connecter les différents dispositifs. Le système de stockage d'énergie électrochimique utilise un système de gestion de batteries (BMS) pour surveiller en temps réel la tension, le courant, la température, l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH) des batteries dans l'armoire de stockage. Ces données sont transmises via Ethernet au serveur du système de gestion de l'énergie (EMS). Le système de surveillance collecte les informations provenant du PCS et du BMS, les télécharge vers l'unité centrale de gestion et de contrôle (CCM) située dans l'armoire EMS, et reçoit de la CCM les informations de contrôle à distribuer à chaque appareil. L'armoire EMS est connectée à l'unité centrale.Centre de contrôle via Ethernet.

Le réseau interne de la station de stockage d'énergie gère les différentes requêtes d'accès entre le serveur et les postes clients, ainsi que la transmission des données depuis la couche baie, garantissant un ajustement et une réponse rapides de l'ensemble du système de stockage d'énergie.

4.5.2 Protection par relais et dispositifs de sécurité automatiques

1. Le PCS est équipé de protections contre l'îlotage, les surintensités CA, les surtensions CA, les sous-tensions CA, les surfréquences CA, les sous-fréquences CA, les erreurs de séquence de phases, les surcharges, les surintensités CC, les surtensions CC, les sous-tensions CC, l'inversion de polarité CC, les courts-circuits internes, les surchauffes, les défauts d'isolation, les anomalies de commutation, la réduction de puissance et les courts-circuits internes. En cas de court-circuit côté basse tension du transformateur, le PCS assure une protection rapide, évitant ainsi des dommages supplémentaires. Pour les systèmes CC, le système de gestion technique du bâtiment (GTB) dispose d'un dispositif de surveillance et de protection complet et rigoureux.

2. Une protection contre les surintensités doit être installée sur les lignes 380 V de ce projet. Si le temps de déclenchement de cette protection est compris entre 0,5 et 0,7 seconde et qu'aucune coordination de protection n'est requise, une protection instantanée contre les surintensités n'est pas nécessaire. Les lignes provenant des postes de transformation importants doivent être équipées d'une protection instantanée contre les surintensités. Lorsque cette protection ne permet pas une utilisation sélective, une protection à temporisation légère doit être installée.

4.5.3 Comptage de l'électricité

Facturation de l'électricité

Schéma d'accès recommandé pour le réseau primaire : Installer un compteur d'électricité au point d'accès pour la facturation.

Configurer un compteur unique au point de facturation. La précision requise pour ce compteur est d'au moins 0,2S. La configuration du dispositif de comptage doit être conforme au « Règlement technique relatif aux dispositifs de comptage de l'électricité » (DL/T448-2000).

Utiliser des compteurs électriques triphasés intelligents, dotés au minimum d'une fonction de mesure bidirectionnelle de la puissance active, d'une fonction d'enregistrement des événements et de la capacité de collecter des informations telles que le courant, la tension et la consommation électrique. Ils doivent permettre le stockage et le transfert des données et être équipés d'une interface de communication standard, permettant la communication locale et à distance via le terminal d'acquisition des informations électriques.

4.5.4 Autres

(1) Système d'alarme incendie automatique

Le conteneur du système de stockage d'énergie de ce projet est équipé d'un système d'alarme incendie.

En cas d'incendie, le signal est transmis au détecteur d'incendie de l'armoire de stockage d'énergie par le biais du bouton d'alarme automatique ou manuel. Après réception du signal d'incendie, le détecteur d'incendie déclenche une alarme. Les systèmes de protection incendie des autres équipements électriques sont conçus conformément à la norme GB50229-2019 « Norme de conception de la protection incendie des centrales thermiques et des sous-stations », au code DL5027-2015 « Code type de protection incendie des équipements électriques » et au code GB50217-2018 « Code de conception des câbles électriques ».

(2) Système de vidéosurveillance : Ce système assure la surveillance à distance du site et effectue des inspections régulières des principaux équipements et de la sécurité de la centrale de stockage d'énergie. Il permet l'enregistrement des séquences surveillées à des fins d'analyse des incidents. Le système de vidéosurveillance est principalement installé dans la zone de stockage d'énergie. Dans un premier temps, il est conçu pour assurer une surveillance complète de la centrale, sans angle mort ; des optimisations supplémentaires seront apportées ultérieurement.

Ce système de vidéosurveillance se compose d'un poste de contrôle, de caméras, de câbles vidéo, de câbles de contrôle et de détecteurs infrarouges. Le poste de contrôle, situé dans la salle de contrôle principale, comprend un microcontrôleur, un clavier, une souris, un serveur de surveillance et un enregistreur sur disque dur. Le contrôleur à microprocesseur possède une interface de communication informatique permettant la connexion avec l'ordinateur du service de répartition afin de contrôler la caméra, la caméra PTZ (panoramique-inclinaison-zoom) et la commutation d'images. (3) Plateforme d'exploitation : Cette centrale de stockage d'énergie est connectée à la plateforme de supervision de l'utilisateur.

4.6 Communication : Le système de communication de la centrale de stockage d'énergie se compose principalement de trois parties : la communication système, la communication interne et la communication avec le réseau public. La communication système a pour rôle de fournir un canal de communication au service compétent de l'exploitant pour la planification de la production et la gestion moderne de la centrale, ainsi que des canaux de transmission d'informations pour les systèmes de protection par relais, de télécommande, de comptage et de supervision informatique. La communication interne…Ce service assure l'exploitation et la gestion de la production de la centrale de stockage d'énergie.

Chapitre 5 : Budget du projet

5.1 Instructions préparatoires

5.1 Présentation du projet : La capacité installée totale prévue pour le projet de stockage d'énergie est de 250 kW/522 kWh, avec une durée de construction prévue d'environ deux mois.

Investissement total statique : 106 605 USD

Investissement total dynamique : 110 676 USD

5.2 Investissement total : L'investissement total se divise en investissement total statique et investissement total dynamique :

L'investissement total statique comprend les coûts d'acquisition des équipements et outillages, les coûts de construction et d'installation, les coûts de construction, les honoraires de conception et de supervision, ainsi que les fonds de prévoyance de base.

L'investissement total dynamique comprend les coûts d'acquisition des équipements et outillages, les coûts de construction et d'installation, les coûts de construction, les honoraires de conception et de supervision, les fonds de prévoyance de base, les intérêts de la période de construction et le fonds de roulement.

5.3 Tableau budgétaire

Chapitre 6 : Calcul des revenus et des coûts

6.1 Calcul des revenus et des coûts

Cette centrale de stockage d'énergie a une puissance de 250 kW/522 kWh et un cycle de vie de 15 ans (des améliorations techniques seront apportées la 9e année en fonction des caractéristiques techniques réelles des batteries). Le coût d'investissement est d'environ 109 902 USD.

Les calculs sont détaillés ci-dessous :

Conditions de calcul : 320 jours de fonctionnement par an, deux cycles de charge et deux cycles de décharge par jour. Sauf en janvier, juillet et août, chaque jour comprendra un cycle de charge en période creuse suivi d'une décharge de pointe, puis un cycle de charge normal suivi d'une décharge de pointe. En juillet et août, le cycle comprendra un cycle de charge en période creuse suivi d'une décharge pulsée, puis un cycle de charge normal suivi d'une décharge de pointe. En janvier, le cycle comprendra un cycle de charge en période creuse suivi d'une décharge de pointe, puis un cycle de charge normal suivi d'une décharge pulsée.

Durée de vie du système de stockage d'énergie : 15 ans.

L'efficacité globale de charge/décharge du système de stockage d'énergie est estimée à 85 % (93 % en charge, 93 % en décharge), et la profondeur de décharge (DOD) à 90 %. La capacité totale installée du système de stockage est de 522 kWh, avec une capacité de charge unitaire de 485,46 kWh et une capacité de décharge unitaire de 436,91 kWh la première année.

La dégradation de la capacité des cellules est estimée à 5 % la première année, puis à 2 % par an.

Si la dégradation de la capacité des cellules descend en dessous de 80 % à la fin de la 8e année, les cellules seront remplacées. À partir de la 9e année, le calcul de la dégradation de la capacité de charge/décharge du système de stockage d'énergie sera relancé jusqu'à la fin de la 15e année, date à laquelle le cycle d'exploitation du projet s'achève.

5. Les prix de l'électricité sont basés sur les prix moyens de l'électricité de janvier 2024 à décembre 2024, à savoir :

Prix de l'électricité en période de pointe : 0,1976 USD/kWh

Prix de l'électricité en période de forte demande : 0,1515 USD/kWh

Prix de l'électricité en période creuse : 0,0943 USD/kWh

Prix de l'électricité en période de faible demande : 0,0490 USD/kWh. Le chiffre d'affaires total estimé pour le projet de stockage d'énergie au cours de la première année est d'environ 109 902 USD.

Tableau prévisionnel des revenus annuels

6.2 Avantages économiques

Investissement total : 109 902 USD 

Jours d’utilisation annuels : 320 jours 

Durée de vie : 15 ans (Des mises à niveau techniques seront effectuées la 9e année en fonction des caractéristiques techniques réelles de la batterie de stockage d’énergie. Le coût de cette mise à niveau est estimé à 0,056 USD par Wh dans ce modèle financier.) 

Coûts annuels d’exploitation et de maintenance : Environ 1 385 USD

Indicateurs financiers complets