EDF-R&D Département MIRE et Département EFESE 1, avenue du Général de Gaulle 92141 Clamart Impact qualité du site photovoltaïque "Association Soleil Marguerite" sur le réseau de distribution Responsable EDF pour : Christophe DUVAUCHELLE EDF R&D / EFESE Mesures effectuées par : Gérard DUVALLET et Christian MORE EDF R&D / MIRE Analyses des mesures effectuées par : Than Chau THAÏ EDF R&D / MIRE
Page 2 sur 5 Quality impact of the photovoltaic generator "Association Soleil Marguerite" on the public distribution network EXECUTIVE SUMMARY Context In the context of WP7, of the European project, EDF-R&D has done some measurements at the photovoltaic (PV) generator "Association Soleil Marguerite" (ASSOSOL) from 2004/09/07 to 2004/09/28. ASSOSOL PV installation is composed of 128 modules (from BP Solar, Total Energy and Isofoton) connected to 6 different SMA inverters. The maximum power that ASSOSOL can produce is 13kW, connected to the three-phase low voltage network. Objectives The objective of this instrumentation was to establish the impact of this PV generator on the voltage quality of the low voltage network, in terms of : slow variations of voltage, quick variations of voltage, harmonics in the range 0 9 khz. EDF, with HESPUL the French coordinator of the project decided to carry out these series of measurement because the monitoring of the PV installations did not allow to make conclusions on the impact of their connections to the public distribution network. Indeed, the monitoring timing allowed to have "1 minute samples averaged to 1 hour and recorded, reported at 1 month", as written in the PV System Monitoring Guidelines of the project. But, the necessary timing in this type of study must be a lot quicker to have relevant answers. Method Two types of measurements were made: Measurements, during several days, of currents, voltages, powers, harmonics and flicker : made at the connection point to the distribution network, these measurements do not require particular operation and allow to draw up the quality checkup of the installation, Measurements of transients : with a quicker timing (20ms), these measurements, made at the connection point to the distribution network on 2004/09/28, allow to estimate the impact of the operations on the network. Results Power : the installation consumes reactive power during the generation period, which is not in accordance with the Order of 2003/03/17. Frequency : very low variations, the values stay between the regulation ranges. Slow variations of the voltage : very low, the values stay between the regulation ranges. Flicker : very low, the values stay between the regulation ranges.
Page 3 sur 5 Voltage imbalance : very low, the values stay between the regulation ranges. Voltage jerks : no voltage jerks during operations. Harmonics (0 to 9 khz) : the levels stay low, except the harmonic currents H6 and H8 which overtake 0.5 % when the installation supplies a power higher to a certain threshold (about 3 kw). Inter-harmonic voltage at the frequency 175 Hz : low value, it has no influence on the plants using the 175 Hz remote-control system. Complementary remarks The measurements of transients were made a day when the sky was cloudy, so the power supplied was less important than normally. Consequently, the measurements are less relevant that if the weather had been sunny. The inverters of the installation operate with a PWM (Pulse Width Modulation ) frequency of 16 khz. The measuring system used during this campaign can not carry out frequency higher than 9 khz and the actual regulations are limited at this frequency. So, the values corresponding to frequencies higher than 9 khz are "forgotten". However, a recent test made in a laboratory, on an inverter from the same company (and with the same PWM frequency), showed that this inverter supplied to the network a value of harmonic current at the frequency 16 khz which was not negligible (in comparison to the fundamental current of the inverter).
Page 4 sur 5 Marguerite" sur le réseau de distribution SYNTHESE Contexte Dans le cadre du WP7 du projet européen, EDF-R&D a réalisé une campagne de mesures sur le site photovoltaïque (PV) "Association Soleil Marguerite" (ASSOSOL) du 07/09/2004 au 28/09/2004. Ce site PV comporte 128 panneaux (de marques BP Solar, Total Energy et Isofoton) reliés à 6 onduleurs SMA de divers modèles. La puissance maximale contractualisée est de 13kW en BT triphasée. Objectifs L'objectif de cette instrumentation était de déterminer l'impact de ce site PV sur la qualité de tension du réseau BT, en terme : de fluctuations lentes de la tension, de fluctuations rapides de la tension, d'harmoniques dans la bande 0-9 khz. EDF, en accord avec HESPUL - qui est le coordinateur français du projet - a choisi de lancer cette campagne de mesures car l'instrumentation des sites PV d' ne permettait pas de tirer de conclusion sur l'impact de leur raccordement sur le réseau public de distribution. En effet, l'acquisition des grandeurs électriques mesurées sur les sites PV (puissances, tensions et courants, d'entrée et de sortie) se faisait par échantillonnages d'une minute, moyennés sur une heure et enregistrées, puis reportés à un mois. Or, les vitesses d'acquisition nécessaires à ce genre d'étude doivent être beaucoup plus importantes pour apporter des éléments de réponses pertinents. Méthode Les mesures effectuées sont de 2 types : Mesures, sur une période de plusieurs jours, de courants, tensions, puissances, harmoniques et flicker : réalisées au point de livraison du site, ces mesures ne demandent pas de manœuvre particulière et permettent de dresser un bilan de qualité du site. Mesures de transitoires : avec un temps d'acquisition plus rapide (20ms), ces mesures, réalisées au point de livraison le 28/09/2004, permettent d'évaluer l'impact des manœuvres sur le réseau. Résultats Puissance : le site absorbe de la puissance réactive pendant la phase de production, ce qui n'est pas conforme à l'arrêté du 17/03/2003. Fréquence : très faibles variations, les valeurs restent bien dans les limites réglementaires. Fluctuations lentes de la tension : très faibles, les valeurs restent bien dans les limites réglementaires. Flicker : très faibles, les valeurs restent bien dans les limites réglementaires. Déséquilibre de la tension : très faible, les valeurs restent bien dans les limites réglementaires.
Page 5 sur 5 A-coups de tension : absence d'à-coups de tension lors des manœuvres. Harmoniques (0 à 9kHz) : les taux restent faibles, sauf pour les courants harmoniques H6 et H8 qui dépassent 0,5 % lorsque le site fournit une puissance supérieure à un certain seuil (environ 3kW). Tension inter-harmonique de fréquence 175Hz : de faible valeur, elle n'a pas d'influence sur le fonctionnement des appareils utilisateurs du signal TCFM (Télécommande Centralisée à Fréquences Musicales). Remarques complémentaires Les mesures transitoires ont été effectuées lors d'une journée où le temps était nuageux, d'où une puissance inférieure à la normale. Les relevés sont donc moins pertinents que dans le cas où le temps était ensoleillé. La fréquence MLI (Modulation de Largeur d'impulsions) des onduleurs du site est de 16 khz. Techniquement, le matériel en notre possession ne peut effectuer des relevés au delà de 9 khz et les normes comme les réglementations actuelles se limitent à cette fréquence. Les valeurs correspondant à des fréquences supérieures à 9 khz sont donc "oubliées". Cependant, un précédent essai en laboratoire sur un onduleur de même marque 1 (et de même fréquence MLI) a montré que cet onduleur injectait une valeur de courant harmonique de fréquence 16 khz non négligeable (par rapport au courant fondamental de l'onduleur) sur le réseau. 1 voir note EDF-R&D "HR-12/03/065/A"