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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Akli Mohand Oulhadj- Bouira Faculté des Sciences et Sciences Appliquées Département de Génie Electrique MEMOIRE Pour l’obtention du diplôme de Master académique en Conversion et Gestion de l’Energie Réalise par : ZOHRA BERSALI Thème Devant le jury composé de : Président: Mr. A. YAHIOU; Examinateur: Mr. K. OUALI ; Encadreur: Mr. M.KHERCHI Examinateur: Mr.S.LADJOUZI ; 2016/2017 Conception et dimensionnement d’une centrale photovoltaïque connectée aux réseaux électrique Dédicace Je dédie ce modeste travail, à la plus belle créature que Dieu a créée sur terre. À cette source de tendresse, de patience et de générosité… à ma chère mère, Qui ma encourager à aller de l’avant et qui ma donné tout son amour Pour reprendre mes études. Que dieu les gardes et les protèges. À ma chère tante pour leur présence, aide et sacrifice, et leur soutien morale permanent Venu à vous, et éclairé le chemin par leurs conseils judicieux. À mes amies et mes collègues. Sans oublier tout les professeurs que ce soit de primaire, du moyen, de secondaire Ou de l’enseignement supérieur. À tous ceux qui ont contribué de prés de loin à la concrétisation De ce travail. ZAHRA BERSSALI . Remerciements Nous tenons tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui nos à donné la force et la patience. Nos remerciements les plus sincères, à nos enseignants (es) pour leurs connaissances leurs patiences, en signe d’un profond respect. Merci IEET _2017 Table des matières 2017 Introduction générale 1 Chapitre I : Energie lumineuse et conversion photovoltaïque Introduction 3 la lumière sous toutes ses formes 3 Conversion d’énergie : les différentes technologies solaires 5 Facteurs limitatifs du rendement puissance. 11 Configuration des cellules photovoltaïques pour produire des quantités utilisables de 13 panneaux solaires 15 I .7.caractéristiques d’un module 16 I .8.nettoyage de modules 17 Installation électrique en centrale photovoltaïque connectée sur réseau électrique 18 Les appareille de protections 20 Avantages, inconvénients 21 Conclusion 22 II : Convertisseurs d’électronique de puissance pour les systèmes photovoltaïques Introduction 24 Convertisseurs électriques 24 Les Interrupteurs 24 les hacheurs 24 commande de hacheur 31 L’onduleur 32 Commande de l’onduleur 33 Conclusion 33 Table des matières 2017 Chapitre III: système photovoltaïque connecté au réseau HT Introduction 34 Réseaux électrique 34 III. 3. Classification des générateurs photovoltaïques 34 Classification l’installation de générateurs photovoltaïques 35 Les différents types de système photovoltaïques 35 Configuration des Systèmes PV 40 Problème de connexion des systèmes photovoltaïques au réseau 42 Concluions 42 Chapitre IV: Protection et dimensionnement centrale Photovoltaïques raccordées au réseau Introduction 43 Conditions géographiques et météorologiques de site 43 Orientation des panneaux PV 45 Critère de choix de l’onduleur photovoltaïque 45 Critères de choix de générateur photovoltaïque 48 Branchement GPV et onduleur 51 Dimensionnement des protections électriques et de câbles 58 Simulation de la production énergétique de la centrale 62 Conclusion 63 Conclusion générale 64 Liste des figures 2017 Chapitre I : Energie lumineuse et conversion photovoltaïque Figure I.1.définition de la position du soleil (hauteur et azimut) 04 Figure I-2 : la cellule photovoltaïque 07 Figure I-3 silicium 07 Figure I-4: Les différents types de cellules solaires (cellules photovoltaïque) à base de Silicium Cristallin 08 Figure I-5 : schéma équivalent d’une cellule idéale 10 Figure I-6: schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque réelle 11 Figure I-7 : Evolution de la caractéristique (I-V) et (P-V) du module en fonction de L’éclairement 12 Figure I-8 : Evolution de la caractéristique (I-V) (P-V) du module en fonction de la température. 12 Figure I-9: mise en série des cellules, protection par diode by-pass. 13 Figure I-10: caractéristique résultante d’un groupement n cellules en série 14 Figure I-11: mise en parallèle des cellules, protection par diode by-pass. 14 Figure I-12: caractéristique résultante d’un groupement Np cellules en parallèles 14 Figure I-13: mise en série/parallèle des cellules 15 Figure I-14: Courbe de rendement 17 Figure I.15. Schéma général d’une installation PV 19 Chapitre II : Convertisseurs d’électronique de puissance pour les systèmes photovoltaïque Figure II-1: Symbole d'un convertisseur DC-DC 24 Figure II-2: Schéma électrique d'un hacheur Buck 24 Figure II-3: Chronogrammes de courant et tension d'un hacheur Buck 25 Figure II-4: Schéma électrique d'un hacheur buck fermé 26 Figure II-5: Schéma électrique d'un hacheur Buck ouvert 26 Figure II-6: Schéma électrique d'un hacheur Boost 27 Liste des figures 2017 Figure II-7: Chronogrammes de courant et tension d'un hacheur Boost 27 Figure II-8 : Schéma électrique d'un hacheur Boost fermé 28 Figure II-9: Schéma électrique d'un hacheur Boost ouvert 28 Figure II-10: Schéma électrique d'un hacheur Buck- Boost 29 Figure II-11 : Chronogrammes de courant et tension d'un hacheur Buck-Boost 30 Figure II-12: Schéma électrique d'un hacheur Buck- Boost fermé 30 Figure II-13: Schéma électrique d'un hacheur Buck- Boost ouvert 30 Figure II-14: Méthode de point de puissance maximale 31 Chapitre III: système photovoltaïque connecté au réseau Figure III-1 : plusieurs modules PV en série vers un seul onduleur 37 Figure III-2: bus à basse tension alternative 37 Figure III-3 : convertisseur de type forward alimentant le bus continus 38 Figure III-4: structure avec convertisseur de type fly-back 39 Figure III-5 : hacheur élévateur de tension avec onduleur centralisé 39 Figure III-6Onduleur central (Central-plant inverter). 40 Figure III-7 Hacheur (Multiple-string DC-DC) et l’onduleur. 41 Figure III-8 Onduleur Multiple-string 41 Figure III-9 Onduleur modulaire (Module-integrated inverter) 42 Chapitre IV: Protection et dimensionnement centrale Photovoltaïques raccordées au réseau Figure IV-1: Position géographique de Ghardaïa 44 Figure IV-2:Carte solaire : pour Ghardaïa environ 2200 kWh/m²/an 44 Figure IV-3: Trajectoire du soleil pour le site de la centrale 44 Figure IV-4 : Orientation optimale proposée par PVSYST 45 Liste des figures 2017 Figure IV-5 : puissance admissible à l’entrée de l’onduleur 46 Figure IV-6 : Paramètres principales de l’entrée de l’onduleur PV 46 Figure IV-7 : Efficacité en fonction de la puissance de sortie 47 Figure IV-8 : Distribution de l’énergie produite par l’onduleur en fonction de la puissance de GPV 47 Figure IV-9 : Caractéristique I(V) d’un module PV 48 Figure IV-10 Caractéristique I(V) de générateur PV 49 Figure IV-11 : Boite de jonction 51 Figure IV-12 : les paramètres à vérifiés pour un bon dimensionnement 52 Figure IV-13 : Choix de type de module et onduleur dans PVSYST 53 Figure IV-14 : Caractéristiques des modules utilisés 54 Figure IV-15 : Caractéristiques de l’onduleur utilisé 54 Figure IV-16 : Dimensionnement de GPV 55 Figure IV-17 Branchement GPV-Onduleur pour n=16 55 Figure IV-18 Branchement GPV-Onduleur pour n=17 55 Figure IV-19 Branchement GPV-Onduleur pour n=18 56 Figure IV-20 Branchement GPV-Onduleur pour n=15 56 Figure IV-21 : GPV avec 87 chaines en parallèles 57 Figure IV-22:GPV avec 88 chaines en parallèles 57 Figure IV-23: Schéma des protections mise en jeux dans une centrale PV >= 250Kva 58 Figure IV-24 : algorithme de protections de la partie DC d’une centrale PV 59 Figure IV-25 : résultats principaux de la simulation pour la centrale de 250Kw 62 Figure IV-26 : Diagramme des pertes de système 62 [Tapez le titre du document] 2017 Chapitre I : Energie lumineuse et conversion photovoltaïque Tableau I-1 Technologies de la 1ère génération à base de Silicium Cristallin 09 Chapitre IV: Protection et dimensionnement centrale Photovoltaïques raccordées au réseau Tableau IV-1 présenté Le gisement solaire pour la région de Ghardaïa 43 Tableau IV-2 résumés les résultats de dimensionnement 57 symboles 2017 PV : photovoltaïque. LED : diodes électroluminescente Si : silicium Ge : Germanium Se : sélénium GaAs : l’arséniure de gallium CdTe : le tellure de cadmium P : Phosphore B : Bore InGaP : Indium Gallium phosphine CIS : cuivre indium sélénium CIGS : cuivre indium Gallium sélénium Al : aluminium GPV : générateur photovoltaïque Icc : courant de cout circuit IN : courant assigné des dispositifs de protection des modules Iz : courant admissible des câbles de chaines Nc : nombre de chaines du générateur Np : nombre de chaines de dispositif de protection Uc : tension fournie par une cellule. Us : la somme de la tension les cellules on série Dp : diode by-basse IC : courant fournie par une cellule. Is : la somme des tensions les cellules on parallèle F : la fréquence 50Hz ou 60 Hz AC : courant alternatif (alternative current) DC : courant continu (direct current) Fe : la fréquence de découpage MLI : modulation de largeur d’impulsion HTB : haut tension classe b HTA : haut tension classe A BT : basse tension symboles 2017 Un : tension nominale TMAX : température maximale IRM : courant inverse maximale Nc : nombre de chaines du générateur Ncmax : nombre maximale de chaines du générateur MPPT : maximum power point Tracking In : courant nominales CEI 61730 -1 et 2 : Qualification pour la sureté de fonctionnement des modules PV E: L’éclairement absorbé par la cellule Eref : L’éclairement de référence (1000 w/m2) I0: Courant de saturation inverse de la diode Vt: Tension thermique N : Facteur d’idéalité de la photopile K : Constant de Boltzmann (1,38.10-23J/K) q : Charge de l’électron (1,6.10 -19C) Ipv: uploads/Ingenierie_Lourd/ 88memoire-final-pdf.pdf