Facteur de correction de puissance avec générateur photovoltaïque

Facteur de correction de puissance pour réseaux industriels avec générateur photovoltaïque dédié à un usage local.

Introduction

Tout réseau électrique industriel connecté au réseau EDF consomme de l’énergie active et produit de l’énergie réactive qui est typiquement de forme inductive. L’ajout d’un générateur fournissant toute l’énergie active nécessaire à l’installation, modifie non seulement la résistance du réseau mais également la facturation de l’electricité.

Prenons l’exemple ou la pénalité pour consommation d’énergie réactive est supérieure de 33% à l’énergie active. Cette condition revient à imposer un facteur de puissance cosφ de 0.95.

Les pénalités sont ainsi appliquées en fonction de la relation entre la consommation d’énergie réactive et d’énergie active et non pas en fonction de valeurs absolues.

Pourquoi le générateur photovoltaïque dédié à une consommation locale impacte les pénalités d’un facteur de puissance faible cosφ.

Les pénalités sont enclenchées si durant la période de facturation le rapport entre l’énergie réactive Er et l’énergie active Ea absorbé par le système excède la valeur de 0.33.

Partons du principe que le système electrique simplifié comme décrit en Fig. 1 a une consommation de Er/Ea = 0.33: La facture ne sera pas pénalisée en raison d’un facteur de puissance bas cosφ.

Maintenant partons du principe que le générateur photovoltaïque dédié à une consommation locale est accolé au réseau electrique et fournit durant le mois de facturation considéré l’énergie active Eafv.      Supposons également que cette énergie est totalement consommée sur le site: La facture de consommation se trouvera réduite dans sa composante énergie active sur le réseau EDF mais dans le même temps se trouvera pénalisée en raison d’un facteur de puissance trop bas cosφ due au ratio de puissance active et réactive supérieur aux limites admissibles.

Er/(Ea – Eafv) deviendra suppérieur à 0.33 en raison de la diminution du dénominateur.

Command évaluer les échanges d’énergie sur le site et le facteur de correction de puissance nécessaire

Si toute l’énergie active fournit par le générateur photovoltaïque n’est pas entièrement consommée sur le site: Cela dépend de la courbe de charge du réseau et de la courbe de puissance générée par le système photovoltaïque.

Afin d’éviter les pénalités, nous devrons prendre en considération le mois ou le système photovoltaïque est le plus efficace, c’est à dire le mois ou la consommation locale est la plus importante.

Empiriquement, nous pouvons dire que le facteur de correction de puissance nécessaire dans le cadre d’un réseau équipé d’un générateur photovoltaïque à consommation locale devra, pour éviter de règler des pénalités, disposer de:

  • la puissance réactive nécessaire pour que le système atteigne un facteur de puissance cosφ  jusqu’à 0.95 avant d’accoupler le générateur photovoltaique;
  • La puissance réactive devra être égale à la moitié du pic de valeur du générateur photovoltaique installé.

Une situation particulière apparaît lorsque le générateur photovoltaïque fournit une énergie active supérieure à l’énergie consommée par la charge: Dans ce cas l’équipement de correction du facteur de puissance devra fournir toute l’énergie réactive nécessaire au réseau (Ce qui implique que celle-ci devra être mesurée).

 

Problèmes Techniques

Afin de mettre en oeuvre correctement un équipement de correction du facteur de puissance sur un site industriel équipé d’un générateur photovoltaïque à consommation locale, nous ne pouvons pas nous contenter de considérer la simple quantification du facteur de puissance. Nous devons également prendre en compte les problèmes techniques suivants:

  • Si le réseau est alimenté en MT au travers d’un transformateur avec courant d’harmoniques, il est recommandé afin d’éviter tous risques de raisonnance avec ’équipement de correction du facteur de puissance d’installer un bloc de selfs anti-harmoniques. Depuis que les onduleurs dont sont équipés les générateurs photovoltaïques introduisent des distorsions electriques (Aujourd’hui les onduleurs possèdent un THDI nominal de 3%), il est important de supprimer les éventuels équipements et condensateurs de correction du facteur de puissance.
  • Si le réseau est alimenté en BT, il est recommandé d’installer un système de correction du facteur de puissance  efficace équipé de préférence avec des condensateurs au papier bi-métallisé (TC10, TC20).
  • Si le générateur photovoltaïque fournit une puissance inférieure à la partie passive du réseau, le TC qui permet le pilotage de l’équipement de correction du facteur de puissance cosφ et opère en accord avec le générateur photovoltaïque doit être placé en amont de la dérivation du système photovoltaïque. Le facteur de puissance doit être programmé pour fonctionner en quatre cadrans.
  • Si le générateur photovoltaïque dispose d’une puissance de sortie comparable à la partie passive du réseau alors le TC devra être installé en aval de la dérivation du système                  photovoltaïque. L’objectif cible du cos(phi) devra être programmé sur 1 et l’équipement de correction du facteur de puissance devra disposer de suffisamment de puissance pour                  atteindre cette valeur. Il n’est pas necessaire de programmer le facteur de correction de puissance en quatre cadrans.