Ce document est extrait de l'Atlas du guide de conception des systèmes photovoltaïques pour bâtiments. Il comprend la classification des onduleurs, leur champ d'application et une démonstration détaillée de leur installation.
I. Bases de sélection des onduleurs
1.1. « Niveau de protection de l'enveloppe (code IP) » GB 4208
1.2. « Exigences techniques des onduleurs photovoltaïques raccordés au réseau » GB/T 37408
1.3. « Réglementation technique relative à l'accès des centrales photovoltaïques aux systèmes électriques » GB/T 19964
1.4. « Procédures d'essai environnementale de base des produits électriques et électroniques » GB/T2423
1.5. « Conditions techniques des onduleurs photovoltaïques raccordés au réseau » CNCA/CTS 0004
1.6. « Méthode d'essai anti-îlotage des onduleurs des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau » IEC 62116
1.7. Sécurité des onduleurs pour la production d'énergie photovoltaïque, CEI 62109-1/2
1.8. « Spécification technique des onduleurs photovoltaïques raccordés au réseau » NB/T32004
2. Paramètres de conception
2.1 L'onduleur est l'équipement central et la clé technique du système photovoltaïque. Il convertit le courant continu émis par le parc de batteries en courant alternatif facilement transportable sur de longues distances après surtension. L'onduleur raccordé au réseau peut ajuster la fréquence, la tension, le courant, la phase, la puissance active et la puissance réactive de sa sortie CA en fonction des caractéristiques de puissance du point de raccordement.
La classification des onduleurs est présentée dans le tableau 1 :
2.2 Onduleur centralisé
L'onduleur centralisé synthétise le courant continu généré par le module photovoltaïque en un courant continu plus important, puis l'inverse. Ce type d'onduleur présente une puissance relativement importante, avec une capacité unitaire généralement supérieure à 500 kW. Il présente les avantages d'une puissance de sortie élevée, d'une technologie mature, d'une qualité d'énergie élevée et d'un faible coût, mais présente également l'inconvénient d'une précision de suivi MPPT insuffisante. En cas de ciel nuageux, d'ombre ou de panne d'une seule série, l'efficacité et la capacité électrique de la centrale photovoltaïque sont affectées. Un local dédié à la ventilation et à la dissipation thermique est nécessaire. Ce type d'onduleur est donc généralement utilisé dans les centrales photovoltaïques centralisées de grande taille, avec une luminosité uniforme.
2.3 Onduleur de chaîne
Plusieurs groupes de panneaux photovoltaïques en série permettent un suivi de la puissance maximale, puis le branchement de l'onduleur au réseau électrique alternatif. Ce type d'onduleur est relativement faible : sa puissance individuelle est généralement inférieure à 100 kW. Avec les progrès techniques, la réduction des coûts et l'augmentation des besoins en efficacité énergétique, la puissance a progressivement augmenté jusqu'à 136 kW, 175 kW et d'autres produits de grande puissance. Il présente les avantages suivants : un grand nombre de MPPT, une configuration flexible des composants, une installation facile, une grande précision de suivi, une production d'énergie élevée et une exploitation et une maintenance rapides. Cependant, il présente également les inconvénients d'une qualité de production d'énergie légèrement inférieure et d'un coût élevé. Il est principalement utilisé pour la production d'électricité décentralisée à petite échelle pour les ménages et les centrales électriques sur toit industrielles et commerciales de petite et moyenne taille.
2.4 Onduleur distribué
L'onduleur distribué réalise une fonction d'optimisation MPPT multicanal en pré-réglant plusieurs optimiseurs MPPT et adopte un onduleur centralisé après convergence. Ce type d'onduleur combine les avantages de l'onduleur centralisé et du suivi MPPT décentralisé des onduleurs photovoltaïques centralisés à grande échelle, permettant ainsi d'obtenir un faible coût et une grande fiabilité des onduleurs centralisés, ainsi qu'une production d'énergie élevée pour les onduleurs série. Selon le réseau photovoltaïque Sobi, le type distribué offre une production d'énergie de 2 à 5 % supérieure à celle d'un système centralisé, une meilleure qualité d'énergie, une meilleure adaptabilité au réseau et des coûts d'investissement système inférieurs à ceux des onduleurs de chaîne.
2.5 Micro-onduleur
Le micro-onduleur permet un suivi de la puissance maximale de chaque module photovoltaïque, puis la production d'énergie nouvelle via l'onduleur est injectée dans le réseau CA. Ce type d'onduleur a une capacité unitaire généralement inférieure à 1 kW. Le suivi de la puissance maximale de chaque composant est contrôlé indépendamment, ce qui permet, en cas d'ombrage ou de différences de performances des composants, d'améliorer l'efficacité globale et de minimiser les risques de sécurité, entre autres avantages. Son inconvénient est son prix élevé, sa maintenance plus difficile après panne et sa meilleure adaptation aux petits projets.
3. Exigences de sélection des onduleurs
3.1 Les exigences du réseau électrique national pour les centrales photovoltaïques décentralisées sont les suivantes : accès à 220 V pour une puissance inférieure à 8 kW ; raccordement à 380 V pour une puissance de 8 kW à 400 kW ; raccordement à 10 kV pour une puissance de 400 kW à 6 MW. Le choix d'un onduleur pour centrale photovoltaïque est illustré ci-dessous en fonction des caractéristiques de l'onduleur :
3.2 Le toit d'un projet 10 kV est généralement de grande taille. Une configuration de toit unique d'une capacité maximale de MW, un seul onduleur sous le même circuit MPPT et une inclinaison, une orientation et une occultation uniformes du module photovoltaïque sont recommandés. Il est donc recommandé de choisir un onduleur centralisé.
3.3 La conception d'une centrale photovoltaïque en toiture est relativement complexe. Elle dépend de la structure, de la taille, de la disposition, des matériaux, de la portance et de l'occultation, entre autres facteurs. Il est nécessaire d'optimiser les performances grâce à la planification de la pose des modules photovoltaïques et du choix de l'onduleur. La disposition des modules photovoltaïques sur le toit est souvent bloquée ou leur orientation est incohérente. Afin de simplifier la conception, il est recommandé d'opter pour un onduleur série.
3.4 La toiture de la centrale est principalement en acier coloré, ce qui limite la portance. Il est impossible d'installer une série d'onduleurs. De plus, la maintenance quotidienne est nécessaire, sans impact sur les exigences de production et d'exploitation normales. Un onduleur centralisé peut être choisi.
4. Exigences d'installation de l'onduleur
4.1. Exigences environnementales
4.1.1 L'environnement d'installation doit être exempt de matériaux inflammables et explosifs ; 1.2 L'installation doit être interdite aux enfants.
4.1.3 La température et l'humidité doivent respecter les exigences suivantes :
Température ambiante maximale : +60 °C ; Température ambiante minimale : -30 °C ; Humidité relative maximale : 100 % (sans condensation).
4.1.4 Pour éviter l'ensoleillement direct, la pluie et la neige, et prolonger la durée de vie de l'onduleur, il est conseillé de l'installer à l'extérieur dans un endroit à l'abri du soleil et de la pluie.
4.1.5 Pour assurer une ventilation et une dissipation thermique optimales, il est conseillé d'installer l'onduleur dans un environnement ventilé. 1.6 Pour les onduleurs série 10 kV ou les onduleurs centralisés, l'onduleur doit être installé à plus de 30 m des installations de communication sans fil tierces ou des habitations.
4.2 Exigences relatives au support d'installation
4.2.1 Le support d'installation ne doit pas être en matériau inflammable.
4.2.2 La capacité portante maximale du support est supérieure à 4 fois le poids de l'onduleur.
3. Angle
4.3.1 Installation verticale ou inclinée vers l'arrière des onduleurs (angle requis par rapport au sol > 10°). Ne pas installer l'onduleur vers l'avant ou à l'envers.
4.3.2 La hauteur d'installation de l'onduleur est conforme aux exigences de rayon de braquage du câble et permet une utilisation aisée par le personnel.
4. Exigences relatives à la fonction de protection
(1) Protection contre les surtensions côté entrée CC
(2) Protection contre les surtensions/sous-tensions côté sortie CA
(3) Protection contre les dépassements/sous-fréquences CA :
(4) Protection contre les erreurs de polarité en entrée CC ou en sortie CA
(5) Protection de phase côté sortie CA
(6) Protection contre les surcharges en entrée CC
(7) Protection contre les courts-circuits en sortie :
(8) Protection contre les décharges arrière côté CC
(9) Protection anti-îlotage :
(10) Fonction de rétablissement de la connexion au réseau lorsque la tension de fréquence côté CA revient à la normale :
(11) Protection contre le refroidissement à haute température :
(12) Protection contre la foudre.
5. Exigences relatives à la tension d'entrée CC de l'onduleur
(1) Dans des conditions de fonctionnement à très basse température du module photovoltaïque, la tension à vide du côté CC série photovoltaïque est inférieure à la tension d'entrée CC maximale de l'onduleur.
(2) Dans des conditions de fonctionnement à très basse température, la tension de fonctionnement du côté CC du module PV est inférieure à la tension maximale (MPPT) de l'onduleur.
(3) Dans des conditions de fonctionnement à très haute température, la tension de fonctionnement du côté CC série PV est supérieure à la tension minimale (MPPT) de l'onduleur.
1.5 Pour assurer une ventilation et une dissipation thermique optimales de l'onduleur, il est recommandé de l'installer dans un environnement ventilé.
1.6 Pour les onduleurs série 10 kV ou les onduleurs centralisés, l'onduleur doit être installé à plus de 30 m des installations de communication sans fil tierces ou des habitations.
2.1 Exigences relatives au support d'installation
2.1 Le support d'installation ne doit pas être en matériau inflammable.
2.2 La capacité de charge maximale du support est supérieure à 4 fois le poids de l'onduleur. L'angle est requis.
3.1 Installation verticale ou inclinée vers l'arrière des onduleurs (angle requis par rapport au sol > 10°). Ne pas installer vers l'avant ou à l'envers.
3.2 La hauteur d'installation de l'onduleur est conforme aux exigences du rayon de braquage du câble et permet une utilisation aisée. 4
(1) Protection contre les surtensions côté entrée CC (2) Protection contre les surtensions/sous-tensions côté sortie CA
(3) Protection contre les dépassements/sous-fréquences CA :
(4) Protection contre les erreurs de polarité en entrée CC ou en sortie CA
(5) Protection de phase côté sortie CA
(6) Protection contre les surcharges en entrée CC
(7) Protection contre les courts-circuits en sortie :
(8) Protection contre les décharges arrière côté CC
(9) Protection contre l'effet d'îlotage :
(10) Fonction de rétablissement de la connexion au réseau lorsque la tension de fréquence côté CA revient à la normale :
(11) Protection contre le refroidissement à haute température :
(12) Protection contre la foudre.
4. Exigences relatives à la tension d'entrée CC de l'onduleur
(1) Dans des conditions de fonctionnement à très basse température du module photovoltaïque, la tension à vide du côté CC série photovoltaïque est inférieure à la tension d'entrée CC maximale de l'onduleur :
(2) Dans des conditions de fonctionnement à très basse température, la tension de fonctionnement du côté CC du module PV est inférieure à la tension maximale (MPPT) de l'onduleur ;
(3) Dans des conditions de fonctionnement à très haute température, la tension de fonctionnement du côté CC série PV est supérieure à la tension minimale (MPPT) de l'onduleur.
5. Schéma d'installation verticale de l'onduleur
5.1. Cette figure est adaptée à l'installation verticale des onduleurs et à l'installation de supports de toiture en tuiles d'acier colorées.
5.2. Pare-soleil/entretoise/poutre/colonne/écran en acier inoxydable/poutre inférieure/rail de guidage/fixation pour tuiles d'acier colorées
5.2.1 Spécifications des trous de fixation et des boulons de l'onduleur
Poids de l'onduleur < 100 kg Boulons M8~M10
100 kg ≤ Poids de l'onduleur ≤ 200 kg Boulons M12 à M16
Poids de l'onduleur > 200 kg M20 et plus
5.3. Paramètres de référence de conception
5.3.1 Pression maximale du vent : 0,38 kN/m² ; Pression maximale de la neige : 0,40 kN/m² ;
Rugosité du sol : Classe B
5.3.2 La puissance de l'onduleur est de 100 kW. Le projet peut être conçu plus précisément en fonction de la situation réelle.
Les mesures de mise à la terre doivent être prises conformément aux exigences du document de conception, et le câble plat de mise à la terre doit être connecté au support photovoltaïque, à l'onduleur et au réseau photovoltaïque.
5.4. Autres exigences d'installation
5.4.1 La plaque arrière de l'onduleur doit être perforée selon les emplacements des trous d'installation et fixée à l'aide de boulons conformes aux spécifications correspondantes.
5.4.2 Une fois le poteau et la poutre inférieure installés, une couche d'étanchéité et de colle doit être appliquée pour garantir une sécurité à long terme.
2. Schéma d'installation verticale des supports de toiture en béton
2.1. Ce schéma est adapté à l'installation verticale d'onduleurs et de supports de toiture en béton.
2.2. Les accessoires de montage sont : boulons, boulons à expansion, pannes, fil de cuivre de terre, acier plat de terre, poteaux et boulons d'ancrage.
2.3.1 Conditions naturelles de référence de conception : pression maximale du vent : 0,38 kN/㎡ ; pression de la neige : 0,40 kN/㎡ ; rugosité du sol de classe B.
2.3.2. Ce schéma utilise un onduleur de 100 kW comme exemple, et les concepteurs peuvent approfondir la conception en fonction des projets spécifiques.
2.3.3. Concevoir les mesures de mise à la terre conformément aux exigences de l'onduleur et du document de conception. L'acier plat de mise à la terre est relié au support photovoltaïque et au champ photovoltaïque.
6. Wall installation diagram of wall-mounted inverter
6.1. This drawing is suitable for wall installation of inverters
6.2. Installation accessories include bolts, expansion bolts, beams, ground copper wires, and ground flat steel
6.3.1 Design reference natural conditions: maximum wind pressure: 0.38kN/㎡; Snow pressure: 0.40kN/㎡; The ground roughness is class B.
6.3.2. This drawing uses the inverter power of 100kW as an example, and designers can deepen the design according to specific projects;
6.3.3. Design the grounding measures according to the requirements of the inverter and the design document, and the grounding flat steel is connected with the photovoltaic bracket and photovoltaic array
