Modélisation et dimensionnement optimisé du système 𝑃𝑉 classique connecté au réseau électrique

Description du système PV connecté au réseau électrique

Le schéma du système 𝑃𝑉 raccordé au réseau, utilisant un onduleur classique, est indiqué à la Figure II. 1. On rappelle que, la partie continue 𝐷𝐶 du système (𝐺𝑃𝑉, Boost et MPPT) ne sera pas étudiée ici. Nous allons donc étudier uniquement la partie alternative 𝐴𝐶 qui constitue le cœur de nos travaux. Dans ce cas, le système est composé d’un générateur photovoltaïque 𝐺𝑃𝑉 (qui sera remplacé par une tension 𝑉𝑑𝑐 plus tard), d’un onduleur triphasé, d’un filtre 𝐿𝐶𝐿 et du réseau de distribution électrique caractérisé par son impédance, sa fréquence et sa tension efficace.

Une résistance d’amortissement 𝑅𝑓 est ajoutée en série avec le condensateur du filtre afin d’amortir les effets de résonance du filtre [44]. Cette résistance peut également être connectée en parallèle avec le condensateur. Par ailleurs il existe d’autres procédés tel que l’amortissement actif ou d’autres types d’amortissement passif mais nous avons choisi ici le cas le plus simple à savoir l’amortissement passif obtenu par l’ajout de la résistance en série avec le condensateur. La charge 𝑅𝐿 (Cf. Figure II. 1), connectée entre le filtre 𝐿𝐶𝐿 et le réseau 𝑆𝑁𝐸, représente la consommation des voisins raccordés sur le même réseau que notre système. 

La source d’énergie : le générateur PV (𝑮𝑷𝑽)

Le générateur 𝑃𝑉 a déjà été présenté au chapitre I paragraphe III.1.2. Il ne sera par ailleurs pas étudié dans ce manuscrit et sera donc remplacé par une source de tension continue ( 𝑉𝑑𝑐) qui est la tension d’entrée de l’onduleur. II.2. Réseau de distribution électrique Tchadien (𝑺𝑵𝑬) Dans le chapitre I, paragraphe III.2.4, nous avons indiqué que le système allait être raccordé au poste 𝑇100 (se trouvant entre le poste LAMADJI et le Poste GASSI) du réseau tchadien 𝑆𝑁𝐸 (Société Nationale d’Electricité).

La ligne Moyenne Tension (𝑀𝑇) considérée du réseau 𝑆𝑁𝐸 a une longueur 𝑑 = 9,3 km et une section 𝑆 = 185 mm2 [16] (voir chapitre I, Figure I. 22). Il s’agit d’une ligne en aluminium de 15 kV. La résistance de cette ligne 𝑀𝑇 est calculée selon Eq.II. 1. 𝑅1𝑔 = 𝜌⋅𝑑 𝑆 Eq.II. 1 Compte tenu de la hauteur par rapport au sol et de la topologie des poteaux qui soutiennent la ligne, la réactance linéique de la ligne est égale à 𝑋𝑙 = 0,4 Ω/𝑘𝑚 [16]. L’inductance de la ligne peut être déduite comme suit : 𝐿1𝑔 = 𝑋𝑙 ⋅𝑑 𝜔 Eq.II.  Avec : 𝑅1𝑔 et 𝐿1𝑔 respectivement la résistance et l’inductance de la ligne du côté moyenne tension, 𝜌 est la résistivité de l’aluminium et 𝜔 est la pulsation.

Les aspects capacitifs de la ligne ont été négligés, par conséquent, l’impédance du réseau est composée uniquement par sa résistance et son inductance. Les éléments de l’impédance du réseau du côté 𝑀𝑇 ainsi connus, on utilise le modèle de transformateur de la Figure II. 2 pour déterminer le modèle basse tension 𝐵𝑇 de ce réseau avec : V1g et V2g sont les tensions simples du côté moyenne tension et basse tension respectivement ; i1g et i2g sont les courants du réseau du côté moyenne et basse tension respectivement ; Z1g et Z2g sont les impédances du réseau du côté moyenne tension et basse tension ; R1g et R2g sont les résistances du réseau du côté moyenne tension et basse tension ;

L1g et L2g sont les inductances du réseau du côté moyenne tension et basse tension ; 𝑚 est le rapport de transformation. En se basant sur ce modèle où l’impédance du transformateur est rapportée au secondaire et en négligeant son impédance magnétisante, nous pouvons exprimer l’impédance de ligne primaire Z1g rapportée au secondaire Z2g comme suit : Figure II. 2. Modèle simplifié du transformateur Z2g = m2 ⋅ Z1g.