Etude de Faisabilité de la Centrale Photovoltaïque de Ghardaïa de 20 MW et son injection sur le Réseau Moyenne Tension.

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1 Etude de Faisabilité de la Centrale Photovoltaïque de Ghardaïa de 20 MW et son injection sur le Réseau Moyenne Tension Karima BERGHEUL

2 1. GENERALITES ET CONTEXTE DE L ETUDE SOMMAIRE 2. CENTRALES PV DANS LE MONDE ET PRODUCTION D ELECTRICITE CONSTITUTION D UNE CENTRALE PV RACCORDÉE AU RÉSEAU ELECTRIQUE MODÉLISATION D UNE CENTRALE PV DE 20 MW RACCORDÉE AU RÉSEAU DE DISTRIBUTION DE GHARDAÏA 3. FAISABILITÉ DE L'INJECTION SUR LE RÉSEAU ÉLECTRIQUE 4. CALCUL DE L ECOULEMENT DE CHARGE 5. CALCUL DES COURANTS DE COURT CIRCUIT 6. CONCLUSION 7. IMPACT DE LA FORMATION REGRID

3 GENERALITES Le contexte politique, économique et énergétique en Algérie est actuellement favorable à une insertion des énergies renouvelables dans les réseaux électriques, qui prévoit une part des ENR de 40% à l horizon 2030, soit 4219 MW à l horizon 2022 avec 1228MW pour le solaire PV, et une énergie totale produite de 71 TWh. Production mondiale EPIA prévoit que le parc installé pourrait atteindre environ MW en 2030, pour une production représentant 14% de la consommation mondiale d électricité. À cette échéance, le solaire photovoltaïque permettra d alimenter plus de 4,5 milliards d individus MW MW

4 OBJECTIF Etudier le comportement du réseau de distribution électrique de Ghardaïa après l insertion d une centrale solaire photovoltaïque de 20 MW, programmée pour la mise en service en 2016, et analyser les conséquences de cette injection sur : Les pertes de puissances sur le réseau La tension des nœuds du réseau, La puissance de court-circuit des différentes parties du réseau.

5 Localisation du site La ville de GHARDAIA est située dans le sud à environ 600 Km de la ville d Alger, Les coordonnées Géographiques sont : LATITUDE : LONGITUDE : 3 81 ALTITUDE : 450 m GHARDAIA

6 MODELISATION DE LA CENTRALE PV DE GHARDAIA Module PV : Silicium poly cristallinsyingli Puissance unitaire : 250Wc Rendement : 15.57% Le choix du générateur photovoltaïque sera déterminé en fonction des caractéristiques suivantes : l'orientation ; SUD l'inclinaison ; 32 (à la latitude du lieu) Température maximale :50 C ONDULEUR : Onduleur CENTRAL Connecté au réseau : SMA SUNNY CENTRAL 250KW Les paramètres d entrées de l onduleur Puissance d entrée maximale: 262 KW Tension d entrée maximale: 880V Plage de tension MPPT de l'onduleur photovoltaïque: V Courant d'entrée maximal de l'onduleur photovoltaïque : A Les paramètres de sortie de l onduleur Tension de sortie de l'onduleur photovoltaïque: 400V Courant de sortie de l'onduleur photovoltaïque : 361A Puissance de sortie de l'onduleur photovoltaïque : 250 KW Rendement : 96.1%

7 RESULTATS DE LA SIMULATION PAR PVSYST 17 Modules en série et 59 modules en parallèle. Puissance Globale du champ PV(STC) : kwc Puissance PV(Condition de Fonctionnement :50 C) : kwc Energie annuelle produite de MWh/an Umpp=486V Impp=38691A (à 50 C) Le rendement global de l installation est 77.9% Pertes du système : 0.11 KWh/KWc/jour Surface totale des modules : m²

8 RESULTATS DE LA SIMULATION L énergie maximale (mois de Février) est de l ordre de : MWh/an, aux Condition de Fonctionnement (50 C) La puissance MAX (50 C): kwc. La puissance maximale est de KWc durant le mois de Février (sans les pertes). Cette puissance maximale sera considérée pour le calcul des pertes de puissances actives dans le réseau, ainsi que la tension aux nœuds.

9 La centrale sera partagée en 20 sous-ensembles de 1 MW avec chacun 4 sous champs; Chaque sous champ disposera de 1003 modules PV de technologie polycristallines fixés sur des structures fixes

10 Analyse de faisabilité de l'injection sur le réseau électrique moyenne tension Les influences les plus significatives de la production décentralisée sur le réseau de distribution :

11 Poste THT 220/60/30KV (Ghardaïa Ville) 2 x120 MVA/2x40MVA Daya Mlika Sidi Abaz Poste simplifié (60/30KV) ZI de Ghardaïa Ville 1X30MVA+1X40MVA Zone sud Ville Une cabine mobile (60/30 kv) à Berriane 1X20 MVA BERRIANE (CT2) El Atteuf SNTV SP3-1 SP3-2 Bensmara Bouhraoua Oued Nechou Metlili 2 Université Zone Activité Zone Nord Metlili 1 SNS Oued Noumer Réseau de Distribution de Ghardaïa GUERRARA LAROUI

12 Schéma du load flow du réseau 29 nœuds de Ghardaïa

13 RESULTATS DES PERTES ACTIVES ET REACTIVES 1.5 Perte Active 10% PV 20% PV 30% PV Perte Reactive 10% PV 20% PV 30% PV Pertes Actives Pertes Réactives

14 pertes actives MW ReGrid Program Validation par EUROSTAG % PV 20% PV 30% PV noeuds Pertes Actives

15 RESULTATS OBTENUS Taux de pénétration Pertes Actives maximales Pertes réactives maximales Départ MW Départ MVAR 10% (10 KW) % (20 KW) % (30 KW) Taux de pénétration Pertes Actives minimales Pertes réactives minimales Départ MW Départ MVAR 10% (10 KW) % (20 KW) % (30 KW)

16 Conclusion Les résultats de la simulation de l intégration d une puissance d origine PV aux nœuds 11(Départ SP3-1), 12(Départ SP3-2) ainsi que le départ 24 (Départ zone activité), dont les charges consommées sont respectivement de 0.5MW/0.2MVAR, 0MW/0MVAR et 0MW/0MVAR, nous indiquent que ces emplacements présentent des pertes totales en puissance active et réactive les plus élevées comparativement aux autres emplacements, et cela quelque soit le taux de pénétration de PV 10%, 20% et 30%.

17 Choix des Nœuds pour le calcul de la tension 1. Jeu de Barre 30 Kv du poste 220/60/30kV (JDB301/TR1), qui correspond au nœud 2 ; 2. Jeu de Barre 30 Kv du poste 220/60/30kV (JDB302/TR2) qui correspond au nœud 3; 3. Jeu de Barre 30 Kv du poste 60/30kV (JDB303) qui correspond au nœud 4 ; 4. Jeu de Barre 30 Kv de la cabine mobile 60/30kV de Berriane (JDB304) qui correspond au nœud 5; 5. Départ Berriane (CM 60/30kV) qui correspond au nœud 17 ; 6. Départ Guerrara (CM 60/30kV) qui correspond au nœud 18 ; 7. Départ Laroui (CM 60/30kV) qui correspond au nœud 19 ;

18 Calcul des Tensions aux Noeuds Nœuds 2 (JDB 301) Nœuds 3 (JDB 302) Nœud 4 (JDB 303)

19 Calcul des Tensions aux Noeuds Nœud 17 (Départ BERRIANE) Nœud 18 (Départ GUERRARA) Nœud 19 (Départ LAROUI)

20 Nœud 5 (JDB 304)

21 CONCLUSION Les résultats obtenus par cette simulation nous permettent de déduire que l injection d une puissance d origine PV contribue à l amélioration du plan de tension du nœud et influx directement sur tous les nœuds du même jeu de barre ainsi que la tension du Jeu de barre lui-même. De plus, plus le taux de pénétration du PV est important, plus la qualité de la tension est meilleure.

22 RESULTATS DE CALCULS DES COURANTS DE COURT CIRCUIT Icc triphasé PCC (MVA) % Pce PV (10MVA) Pce PV (15 MVA) Pce PV (20MVA) Pce PV (30MVA) JDB SIDI ABAZ MLIKA CT ATTEUF JDB SNTV SP SP BENSMARA BOUHRAOUA OUED NECHOU DAYA JDB BERRIANE GUERRARA LAROUI JDB Zone SUD VILLE METLILI UNIVERSITE Zone Activité Zone NORD METLILI SNS OUED NOUMER

23 CONCLUSION En guise de conclusion de l étude, nous avons constaté que pour une puissance de 20MW de PV, les nœuds présentent un pourcentage de la puissance PV à injecter dans le réseau par rapport à la puissance de court-circuit du nœuds très important (tableau1), et qui dépassent les marges recommandées par la norme qui doit se situer entre 2% et 15%, malgré que le profil de tension est acceptable. A cet effet, l introduction d une puissance d origine Photovoltaïque sur les nœuds et les départs du réseau moyenne tension de Ghardaïa, n est pas recommandée pour cette puissance (20MW). Par contre pour un taux de pénétration du PV de 15MW, les résultats sont plus satisfaisants, et les valeurs obtenues des Puissances de court circuits sont appréciables. Ceci dit la puissance devra diminuer et atteindre les 15MW au lieu de 20MW, pour éviter un dimensionnement des protections plus important et très couteux. De plus, et afin de garantir une meilleure puissance de réglage, il y a lieu de répartir cette puissance sur plusieurs mini-centrales de puissances plus réduites afin d assurer une meilleur dispatching, afin de pallier aux problèmes de garantie de puissance,

24 Réseau existant de la région GHARDAIA-LAGHOUAT 2012 ReGrid Program

25 Réseau existant de la région GHARDAIA-LAGHOUAT HORIZON 2019

26 Utilisation des connaissances acquises par la formation REGRID dans cette étude 1.Un bon dispatching entre central classique et centrale PV Habituellement, la charge causée par la consommation en électricité des ménages suit des cycles journaliers. Dans les zones chaudes (cas de la ville de Ghardaïa), la climatisation domine les cycles de charge, de sorte que les pics sont susceptibles d'apparaître au moment le plus chaud de la journée, c'est-à-dire en début d'après-midi. Dans les zones ou durant les périodes où l électricité est utilisée pour le chauffage des locaux, les pics de charge reflètent aussi ce paramètre. Cela signifie également qu il y a des cycles annuels qui reflètent les charges de chauffage ou de climatisation et les besoins en électricité pour l éclairage en hiver. Pour les centrales électriques, cela signifie qu il faut qu elles suivent aussi les cycles journaliers et annuels. La plupart du temps, seule une partie des centrales électriques fonctionne et approvisionne le réseau en énergie. Ce n est qu aux moments où les pics des cycles journaliers et des cycles annuels coïncident que les charges sont à leur maximum; En conclusion, il faut définir une bonne règle de dispatching. how you used the knowledge gained from ReGrid in this faisibility study of the Ghardaia PV plant as well?

27 Utilisation des connaissances acquises par la formation REGRID dans cette étude 2. Control de la puissance de réglage Cela signifie que si un élément, quel qu il soit une centrale électrique, un câble de transmission, un transformateur est défaillant, le système et (presque) la totalité de ses sous-ensembles doivent encore être opérationnels. Cela vaut également pour les grandes centrales électriques : même si l une d entre elles est défaillante et ne peut pas respecter le programme de production, la stabilité du système ne doit pas en être affectée. Pour cette raison, la plus grande centrale électrique d un réseau est l un des plus petits facteurs déterminants pour évaluer la quantité de puissance de réglage requise : la puissance de réglage positive doit être au moins aussi grande que la plus grande des centrales dispatchées. En conclusion, il y a lieu de répartir la charge de 20 MW sur plusieurs centrales de puissances plus petites, dans des zones différentes, répartition la plus économique des génératrices, et donc, de l'impact sur les coûts variables de la production.

28 En général, cette formation nous a permis d identifier tous les critères a prendre en considération pour une bonne et meilleure intégration des ENR dans le réseau à savoir: 1. Développement et l'implantation de stratégies d'intégration de grandes quantités d'énergie renouvelables dans le réseau électrique existant 2. Conception et exploitation des systèmes d'électricité, la planification du réseau, 3. Développement de codes de réseau et des études de raccordement au réseau pour les énergies renouvelables, Les avantages du programme ReGrid: 1. Acquérir des connaissances sur les aspects techniques et financiers de l intégration au réseau des énergies renouvelables afin de contribuer a la conception de cadre juridiques appropriés 2. Apprendre plus sur les méthodes de planification et d exécution des systèmes d électricité avec de grandes quantités d énergie éolienne et photovoltaïque (PV) ou solaire à concentration (CSP) 3. Savoir identifier et résoudre les problèmes liés à l intégration des énergies renouvelable dans les réseaux électriques,

29 Formation : ReGrid Advanced Online Training De plus elle nous a permis de: 1. Savoir plus sur les méthodes de planification et de gestion des systèmes de l'électricité avec de grandes quantités d'énergie éolienne et solaire, 2. Apprendre à gérer les processus de transformation et d intégration de grandes quantités d'énergie éolienne et solaire,, à coût maîtrisé, en adaptant le système électrique, 3. Définir un système de production plus flexible, des capacités de stockage et une amélioration de la prévisibilité des productions renouvelables. 4. Acquérir des connaissances pour l élaboration d une bonne stratégie d'intégration au réseau, 5. Acquérir des connaissances pour préparer et évaluer des appel d'offres pour l'intégration au réseau de l'énergie solaire, 6. Echanger des expériences et apprendre des experts de haut niveau et faire partie d'un réseau d'experts international,

30 PERSPECTIVES A DEVELOPPER NGO (AFEV) Projet de recherche Le cadre réglementaire, L encadrement de la qualité de l électricité pour les utilisateurs des réseaux de distribution, L abattement tarifaire en cas de coupure longue de plus de 6 heures, L incitation a une meilleure continuité d alimentation et qualité de service, Les prescriptions techniques en matière de qualité d alimentation lors du raccordement, Le cadre contractuel, Le cadre normatif, Les niveaux de la qualité de l électricité.