Application du dispositif de compensation dynamique de puissance réactive haute tension (SVG) dans les centrales photovoltaïques
March 06 , 2026
Application du dispositif de compensation dynamique de puissance réactive haute tension (SVG) dans les centrales photovoltaïques
1 Introduction
Portée par les objectifs de la « double transition carbone », l'industrie des énergies nouvelles est devenue un moteur essentiel de la transformation du système énergétique chinois. La production d'énergie photovoltaïque a connu un développement à grande échelle grâce à son caractère propre et renouvelable. Cependant, sensible aux variations d'intensité lumineuse, la production des systèmes photovoltaïques est volatile et intermittente, ce qui peut engendrer des problèmes tels qu'un faible facteur de puissance du réseau électrique, des fluctuations et un scintillement de la tension, ainsi que des harmoniques, affectant gravement la qualité de l'alimentation électrique et la stabilité du raccordement des centrales photovoltaïques. En tant qu'équipement de compensation de puissance réactive de nouvelle génération, le dispositif de compensation dynamique de puissance réactive haute tension (SVG) est devenu la solution privilégiée des centrales photovoltaïques pour résoudre les problèmes de qualité de l'énergie, grâce à ses avantages techniques que sont sa rapidité de réponse et sa précision de compensation. L'installation de ce dispositif haute tension dans une centrale photovoltaïque de grande envergure a permis d'améliorer efficacement la qualité de l'énergie raccordée au réseau et d'assurer le fonctionnement stable du système.
SVG
, fournissant une référence pratique pour la conception et l'application de la compensation de puissance réactive dans les centrales photovoltaïques à grande échelle.
2. Présentation du site
La centrale photovoltaïque est située dans un parc industriel photovoltaïque, d'une superficie totale d'environ 720 000 mètres carrés et d'une capacité installée totale de 30 MW, divisée en 30 unités de production d'énergie indépendantes ; elle est équipée de 60 onduleurs de 500 kW raccordés au réseau. Après rénovation, la réduction annuelle des frais d'évaluation a dépassé 3,5 millions de yuans et l'efficacité de production d'énergie de la centrale photovoltaïque a augmenté de 1,2 %.
3 Caractéristiques principales et principe du dispositif de compensation dynamique de puissance réactive haute tension (SVG)
La centrale photovoltaïque utilise un dispositif de compensation dynamique de puissance réactive haute tension (SVG) comme équipement principal de gestion de la qualité de l'énergie. Conçu pour répondre aux besoins de raccordement au réseau des centrales d'énergies nouvelles, ce dispositif assure de multiples fonctions telles que la compensation dynamique de puissance réactive, le traitement des harmoniques et la stabilisation de la tension, s'adaptant ainsi aux variations de la production des centrales photovoltaïques.
3.1 Caractéristiques principales du format SVG
Le générateur de tension haute tension (GVH) est conçu avec une grande adaptabilité, une grande fiabilité et une compensation de haute précision comme éléments centraux, répondant ainsi pleinement aux besoins de gestion du réseau des centrales photovoltaïques. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
Des processus simplifiés d'installation, de mise en service et de paramétrage, ainsi qu'une conception modulaire, s'adaptent aux besoins de construction rapide du site de la centrale électrique ;
Vitesse de réponse dynamique rapide, avec un temps de réponse inférieur à 1 ms, permettant de suivre en temps réel les changements instantanés de la production photovoltaïque ;
Lorsque la capacité de compensation est suffisante, la distorsion harmonique totale (THD) du courant de sortie du dispositif est ≤3%, sans pollution harmonique ;
Il peut compenser de manière continue et régulière la puissance réactive inductive/capacitive, traiter en temps réel les harmoniques du réseau, compenser le courant de séquence inverse et améliorer efficacement le facteur de puissance de raccordement au réseau ;
Elle possède une excellente capacité de support de tension, qui peut supprimer les fluctuations et les creux de tension du réseau et stabiliser la tension au point de raccordement au réseau de la centrale photovoltaïque ;
Le circuit principal adopte une structure en série de ponts en H composés de dispositifs de puissance IGBT, et l'onde de sortie se rapproche d'une onde sinusoïdale, avec une excellente qualité de forme d'onde après filtrage par le réacteur de sortie ;
Grâce à une conception redondante et une architecture modulaire, la défaillance d'un seul groupe électrogène n'affectera pas le fonctionnement de l'ensemble du système, garantissant ainsi une haute fiabilité de l'équipement ;
Le processus de commutation ne présente aucun impact transitoire, aucun courant d'appel, aucun réamorçage d'arc, et l'équipement peut être remis en service sans décharge, avec une sécurité de fonctionnement élevée ;
Fonctions de protection complètes, intégrant de multiples protections telles que la surtension, la sous-tension, la surintensité, la surchauffe, la perte de phase et la défaillance de l'unité d'alimentation, avec une forte stabilité de fonctionnement ;
Interface réservée à la coopération avec FC (compensation par condensateur fixe), qui peut réaliser la combinaison de compensation fixe et de compensation dynamique, s'adaptant aux besoins de compensation de différentes conditions de charge ;
Doté d'un écran tactile d'interaction homme-machine, avec affichage complet de l'état et paramétrage aisé, prenant en charge le fonctionnement sur site et la surveillance à distance ;
Intégré avec RS485, Ethernet et autres interfaces de communication, prenant en charge le protocole de communication standard Modbus, il peut être connecté de manière transparente au système de surveillance de la centrale électrique ;
Il n'est pas nécessaire de tenir compte de la séquence de phases du système CA lors du raccordement au réseau électrique, et la méthode de câblage est simple, ce qui réduit la difficulté de la construction sur site ;
L'alimentation de commande est alimentée indépendamment par 220 V CA via un onduleur, et l'appareil peut continuer à fonctionner normalement même si l'alimentation de commande est coupée ;
Permet l'installation en parallèle de plusieurs unités, ce qui permet d'augmenter de manière flexible la capacité de compensation, en s'adaptant aux besoins d'expansion des deuxième et troisième phases de la centrale photovoltaïque.
3.2 Principe de fonctionnement du SVG
Le principe de fonctionnement de base du convertisseur SVG haute tension est le suivant : connecter le circuit en pont auto-commuté au point de raccordement au réseau 35 kV de la centrale photovoltaïque en parallèle via un réacteur, calculer la composante de courant réactif requise par le système en détectant en temps réel les signaux de tension et de courant du réseau, et ajuster de manière appropriée l’amplitude et la phase de la tension de sortie côté AC du circuit en pont via la stratégie de contrôle, ou contrôler directement le courant de sortie côté AC, afin que le dispositif puisse envoyer ou absorber avec précision le courant réactif répondant aux exigences du réseau, réalisant ainsi l’objectif de compensation dynamique de la puissance réactive.
Le dispositif fonctionne selon trois modes : à vide, sa tension de sortie est en phase avec celle du réseau (amplitude et phase), sans courant de compensation ni effet de compensation ; en mode inductif, sa tension de sortie est inférieure à celle du réseau, générant un courant réactif en retard (équivalent à une inductance ajustable) qui absorbe la puissance réactive capacitive du réseau ; et en mode capacitif, sa tension de sortie est supérieure à celle du réseau, générant un courant réactif en avance (équivalent à un condensateur ajustable) qui compense le déficit de puissance réactive inductive du réseau.
3.3 Structure du système SVG
Le circuit principal du générateur de courant variable haute tension (GVT) adopte une topologie d'onduleur en chaîne, avec trois phases connectées en étoile. Cet appareil de 35 kV est raccordé au réseau via un transformateur élévateur. Chaque phase est composée de 15 unités de puissance connectées en série, fonctionnant en mode redondant N+1. En cas de défaillance d'une unité, celle-ci est automatiquement court-circuitée afin de garantir la continuité de fonctionnement du système. L'appareil se divise généralement en deux parties : l'armoire de puissance et l'armoire de commande. L'armoire de puissance comprend les composants essentiels tels que les unités de puissance IGBT, les réacteurs et les systèmes de refroidissement, assurant la conversion de puissance et la production de puissance réactive. L'armoire de commande intègre l'acquisition des signaux analogiques, le traitement des signaux de commutation, la protection contre les défauts, la commande logique, les modules de communication, etc., permettant la surveillance en temps réel, le contrôle du fonctionnement et l'interaction à distance avec l'appareil. L'armoire utilise une interface de communication par fibre optique, offrant une forte immunité aux interférences et garantissant une transmission stable des signaux de commande.
3.4 Avantages comparatifs des dispositifs SVG et des dispositifs traditionnels de compensation de puissance réactive
Comparativement aux dispositifs traditionnels de compensation de puissance réactive capacitive (FC) et
compensateurs statiques de variables (SVC)
Le SVG haute tension présente des avantages techniques significatifs pour les applications dans les centrales photovoltaïques, et les comparaisons spécifiques sont les suivantes :
Précision de compensation supérieure : le facteur de puissance après compensation par condensateur traditionnelle se situe généralement entre 0,85 et 0,92, tandis que le facteur de puissance après compensation SVG peut être stablement supérieur à 0,98, répondant ainsi aux exigences élevées de raccordement au réseau des centrales photovoltaïques ;
Vitesse de réponse plus rapide : Le temps de réponse de compensation unique des dispositifs de compensation de puissance réactive traditionnels est ≥ 200 ms, ce qui ne permet pas de s’adapter aux fluctuations instantanées de la production photovoltaïque. Le temps de réponse de la compensation SVG n’est que de 5 à 20 ms, ce qui permet une compensation instantanée et précise de la puissance réactive ;
Méthode de compensation plus flexible : les dispositifs traditionnels utilisent généralement une compensation par paliers de 3 à 12 niveaux, avec des différences de paliers dans l’augmentation ou la diminution de la capacité de compensation, ce qui est sujet à une surcompensation ou à une sous-compensation. SVG prend en charge une compensation continue sans paliers à partir de 0,1 kvar, permettant un ajustement précis de la puissance réactive ;
Capacité de traitement des harmoniques renforcée : les dispositifs de compensation capacitive traditionnels amplifient les harmoniques du réseau et ne disposent d’aucune fonction de filtrage des harmoniques. Le SVG lui-même ne génère pas d’harmoniques, n’amplifie pas les harmoniques du réseau et peut filtrer plus de 50 % des harmoniques caractéristiques du réseau, améliorant ainsi efficacement la qualité de l’énergie ;
Meilleure adaptabilité à la tension : la capacité de compensation des dispositifs traditionnels chute considérablement en cas de baisse de tension du réseau. Lorsque la tension du réseau chute à 50 % de sa valeur nominale, le SVG maintient sa capacité de compensation nominale, offrant ainsi une excellente capacité de maintien de la tension.
4. Analyse du fonctionnement du SVG dans une centrale photovoltaïque
Le convertisseur haute tension de 6 Mvar de la centrale photovoltaïque est raccordé au bus 35 kV de la centrale et fonctionne en parallèle avec l'onduleur photovoltaïque. Ce dispositif détecte en temps réel les données de tension et de courant au point de raccordement au réseau et effectue automatiquement la compensation de puissance réactive et le traitement des harmoniques. Grâce à un suivi en conditions réelles, le convertisseur est parfaitement adapté aux conditions environnementales et d'exploitation du site de la centrale, et ses différents indicateurs de fonctionnement sont conformes aux exigences de conception. Ses principaux effets sont les suivants :
(1) Installation et mise en service aisées, adaptables aux conditions sur site
SVG adopte une conception modulaire intégrée. Sur site, seules la fixation des armoires, le raccordement des câbles et la mise en service des paramètres sont nécessaires, ce qui réduit le câblage et simplifie la construction. Le délai entre la mise en place des équipements et la mise en service est de seulement 7 jours, ce qui raccourcit considérablement le cycle de mise en service de la centrale. La structure modulaire facilite également la maintenance ultérieure et le remplacement rapide d'un seul groupe électrogène permet de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance.
(2) Fonctionnement pratique et surveillance intelligente réalisable
Le SVG est équipé d'une interface homme-machine haute définition permettant d'afficher en temps réel des paramètres clés tels que la capacité de compensation, le facteur de puissance, le contenu harmonique et l'état de fonctionnement des équipements, pour une utilisation simplifiée sur site. Connecté au système de supervision central de la centrale via une interface RS485, il offre des fonctionnalités telles que le démarrage et l'arrêt à distance, la modification des paramètres, l'alarme de défaut et le transfert de données, répondant ainsi aux besoins d'exploitation intelligente de la centrale. Le personnel d'exploitation et de maintenance peut assurer une supervision complète du dispositif depuis la salle de contrôle centrale.
(3) Facteur de puissance stable, conforme aux normes de raccordement au réseau
Les exigences de raccordement au réseau des centrales photovoltaïques imposent un facteur de puissance compris entre 0,95 et 0,99 au point de raccordement. Avant la mise en service du SVG (Système de Compensation de Puissance Réactive), les fluctuations de la production photovoltaïque entraînaient d'importantes variations du facteur de puissance de la centrale entre 0,88 et 1,0, ne permettant pas de satisfaire aux exigences de raccordement. Grâce au SVG, le dispositif surveille en temps réel la demande de puissance réactive et ajuste automatiquement la capacité de compensation, maintenant ainsi le facteur de puissance du point de raccordement de la centrale de manière stable entre 0,98 et 0,99. Ceci permet non seulement d'éviter les pénalités de réseau dues à un faible facteur de puissance, mais aussi de garantir la pleine consommation de l'énergie photovoltaïque injectée sur le réseau.
(4) Traitement harmonique efficace, amélioration de la qualité de l'énergie
Avant la mise en service du SVG, en raison du fonctionnement des équipements d'électronique de puissance tels que les onduleurs au point de raccordement au réseau de la centrale électrique, le taux de distorsion harmonique du courant atteint 8 à 12 %, avec une pollution harmonique importante. Après la mise en service du SVG, le dispositif filtre efficacement les harmoniques du réseau et le taux de distorsion harmonique du courant au point de raccordement au réseau est stablement inférieur à 2 %, ce qui est bien inférieur aux exigences de la norme nationale, améliorant considérablement la qualité de l'alimentation électrique du réseau et réduisant simultanément les dommages causés par les harmoniques aux équipements de la centrale électrique tels que les transformateurs et les appareillages de commutation, prolongeant ainsi la durée de vie de ces équipements.
(5) Suppression des fluctuations de tension, stabilisation du fonctionnement du réseau
La charge du réseau électrique dans la zone où se situe la centrale électrique fluctue fortement, et la production de la centrale photovoltaïque subit des variations instantanées dues à la lumière, ce qui est susceptible de provoquer des scintillements et des chutes de tension au point de raccordement au réseau. Grâce à sa capacité de réponse dynamique rapide et à sa capacité de soutien de la tension, le SVG supprime efficacement les fluctuations de tension, stabilisant la tension du bus 35 kV de la centrale à ±2 % de la tension nominale, évitant ainsi la déconnexion des onduleurs photovoltaïques due à des anomalies de tension et assurant le fonctionnement continu et stable de la centrale.
(6) Consommation d'énergie extrêmement faible et excellente efficacité de fonctionnement
Le dispositif SVG utilise des transistors IGBT de haute puissance et des stratégies de contrôle optimisées, offrant un rendement de fonctionnement jusqu'à 99,96 % et une consommation d'énergie extrêmement faible. La consommation annuelle d'énergie propre d'un seul dispositif est d'environ 2 000 kWh seulement, bien inférieure à celle des dispositifs de compensation traditionnels, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie propre de la centrale et améliore son rendement global.
(7) Forte capacité d'adaptation à l'environnement, adaptation aux conditions de travail difficiles
Le site de la centrale électrique est soumis à des hivers rigoureux, des étés chauds, de nombreux vents violents et une pollution par le sable et la poussière, ce qui impose des exigences élevées en matière d'isolation, de dissipation thermique et de résistance aux interférences des équipements. Le dispositif SVG est spécialement conçu pour les environnements de plateau, froids et poussiéreux, avec une structure d'isolation et un système de refroidissement optimisés, ainsi que des dispositifs d'étanchéité à la poussière. Lors de tests en conditions réelles, il a été démontré que le dispositif fonctionne de manière stable dans des conditions de température et d'humidité extrêmes, ainsi que par temps de sable et de poussière, sans aucun arrêt pour cause de panne, et qu'il présente une excellente adaptabilité environnementale.
français
English
Deutsch
español
العربية
中文
réseau ipv6 pris en charge
