Performance “PerMod” Modèle de simulation
Le modèle de calcul de la batterie standard de Polysun est basé sur le modèle de performance open-source « PerMod » pour la simulation des systèmes de batterie (Weniger & Tjaden). Une documentation complète comprenant le code source de Matlab est disponible à l’adresse http://pvspeicher.htw-berlin.de/permod.
Cette section décrit brièvement le modèle de simulation et les simplifications apportées par rapport au modèle original pour permettre le paramétrage des systèmes de batteries PV en utilisant des mesures basées sur le guide d’efficacité BVES.
Modèle de calcul
Au lieu de supposer des rendements constants, comme le font de nombreux modèles de systèmes de batteries, PerMod calcule les pertes de puissance des composants individuels comme une fonction quadratique de la puissance d’entrée ou de sortie. La figure suivante montre les rendements et les pertes de puissance en fonction de la puissance de sortie normalisée pendant la charge pour deux systèmes de stockage PV exemplaires.
La courbe de perte de puissance peut être ajustée de manière appropriée en tant que
\(a \cdot p^{2} + b \cdot p + c\)
avec la puissance spécifique p= (puissance délivrée / puissance nominale) et les paramètres ajustés a,b et c. Le rendement η(p) est donné par
\(\ \eta(p) = \ 1 – \frac{p_{loss}}{p}\)
où \(p_{loss}\ \) est la perte de puissance en W/kW. Sur les fiches techniques des systèmes de stockage PV qui sont conformes au guide d’efficacité BVES, des courbes sont indiquées pour les chemins de conversion d’énergie applicables indiqués à la figure suivante.
Quand ils sont extraits (par exemple avec un outil d’ajustement de courbe), les coefficients de dissipation de puissance peuvent être saisis dans le catalogue Polysun pour les onduleurs PV ou les onduleurs de batterie (voir la figure du haut). Si un seul chemin de conversion est spécifié dans l’entrée du catalogue (comme c’est le cas pour la plupart des entrées de la figure du haut), Polysun suppose que la fonction de dissipation de puissance est la même pour le chemin non spécifié.
Remarque : Il convient de noter que le rendement d’un onduleur dépend non seulement de la puissance mais aussi de la tension. Puisque PerMod ne considère que la puissance comme une entrée pour la fonction de rendement, un onduleur peut avoir des polynômes différents selon le système dans lequel il est utilisé. Par exemple, en combinaison avec une batterie, qui a une tension continue plus élevée, un onduleur peut avoir un rendement plus élevé en raison de la différence de tension plus faible entre la batterie et la liaison continue de l’onduleur. Pour cette raison, il peut être nécessaire d’avoir plusieurs entrées de catalogue pour le même onduleur, chacune avec des coefficients de perte différents. Dans ce cas, la batterie pour laquelle les coefficients ont été déterminés doit être indiquée dans le nom de l’entrée de catalogue correspondante.
PerMod Simplifications
L’outil de simulation HTW PerMod (version 1.0) a été conçu pour la simulation de systèmes de stockage PV basés sur des mesures de laboratoire. En raison de la disponibilité limitée des données nécessaires pour paramétrer le modèle, son utilisation est actuellement limitée principalement aux instituts de recherche, aux universités et aux producteurs de systèmes de batteries PV. Puisque la base d’utilisateurs de Polysun n’est pas limitée aux personnes ayant accès à de telles données et que Polysun permet des pas de temps variables entre 1 s et 1 h, diverses simplifications ont été apportées à l’implémentation de PerMod dans Polysun – dans le but de faciliter le paramétrage et les simulations avec des pas de temps variables. Le tableau suivant résume les simplifications effectuées dans Polysun et fournit une justification pour chaque simplification. Une connaissance approfondie de l’outil de simulation original HTW PerMod (version 1.0) est supposée.
Tablaeau: Résumé des simplifications de Polysun PerMod et leurs raisons
| Simplification | Raison |
| Polysun simplifie E_BAT zu (E_BAT_chargement + E_BAT_déchargement) / 2 | Paramétrage plus simple |
| Les pertes de conversion de la batterie sont considérées comme constantes. | Paramétrage plus simple |
| Aucune limitation de la puissance de charge en mode tension constante (CV) ou puissance constante (CP). | Paramétrage plus simple |
| Ecart type statique non pas en fonction de la puissance, mais comme une constante (pour la charge/décharge) | Paramétrage plus simple |
| Pas d’écart type dynamique | Intervalle variable |
| On suppose que les pertes en mode standby sont les mêmes à l’état complètement chargé et à l’état vide. | Paramétrage plus simple |
| Les résolutions des données d’entrée et les intervalles supérieurs à 1 s sont possibles. | Intervalle variable |
En comparant l’outil de simulation HTW PerMod avec l’implémentation simplifiée de Polysun, on peut tirer les conclusions suivantes :
- Le modèle simplifié avec des données résolues à 1 s conduit à une légère surestimation de tous les indicateurs de performance du système (voir tableau suivant) d’environ 1 à 5 points de pourcentage.
- Après les simplifications du modèle, les réductions de la résolution temporelle de la simulation n’entraînent pratiquement plus d’erreurs dans les résultats (focus : SPI).
- Une résolution de 15 minutes entraîne une augmentation notable du degré d’autonomie.
- Le modèle simplifié avec des résolutions allant jusqu’à 1 minute conduit à des résultats acceptables.
- Les résultats de la simulation à résolution de 15 minutes sont tolérables, mais pas très précis.
Tableau: Comparaison des indicateurs de performance entre un système idéal, le modèle original PerMod et les simplifications Polysun avec différentes résolutions temporelles
Remarque : lors de simulations détaillées de systèmes de batteries, nous recommandons une taille de pas de temps de simulation et une résolution des données d’entrée de 1 minute ou moins. Des résolutions temporelles plus faibles entraînent une moyenne des performances de charge/décharge, ce qui entraîne une modélisation moins précise des pics de charge et de décharge. Dans toutes les éditions de Polysun, l’utilisation d’un profil de charge à haute résolution augmente la résolution temporelle de la simulation globale. Dans les éditions Polysun Research/Premium, il est possible de définir la taille maximale du pas de temps avec les réglages du plug-in.
Valeurs standard
Étant donné que la directive sur l’efficacité BVES n’était pas encore totalement établie au moment où le modèle de simulation a été mis en œuvre dans Polysun, de nombreux producteurs de systèmes de batteries PV n’ont pas encore publié de fiches techniques standardisées. En outre, les exigences minimales de la fiche de données de la directive d’efficacité 2.0 du BVES ne garantissent pas des données de paramétrage suffisantes pour la mise en œuvre de PerMod dans Polysun. C’est pourquoi Polysun s’appuie principalement sur les mesures de laboratoire des instituts de recherche et des producteurs de batteries pour le paramétrage des entrées du catalogue.
Afin de ne pas désavantager les producteurs innovants qui ont déjà publié des fiches techniques standardisées ou les planificateurs de systèmes qui ont besoin d’un marché transparent, Polysun adopte des valeurs par défaut pour chaque système pour lequel aucune donnée conforme à la norme BVES n’est fournie. Dans chaque cas, ils correspondent aux résultats des systèmes les moins efficaces de l’inspection du stockage de l’électricité de 2018.Les données ont été extraites de la publication à l’aide d’un logiciel de capture de données d’image et d’ajustement de courbe.