Un algorithme de gestion de l’énergie dans une installation photovoltaïque avec stockage sur batteries est un programme informatique qui permet de maximiser l’utilisation de l’énergie solaire produite et de stocker l’énergie excédentaire pour une utilisation ultérieure, en prenant en compte différents facteurs tels que la production solaire prévue, la demande en électricité et le coût de l’électricité.
Ainsi, plusieurs modules composent le système de management de l’énergie :
Module de jumeau numérique
Le jumeau numérique est une simulation de l’installation photovoltaïque qui permet de tester différentes stratégies de gestion de l’énergie et de prévoir leur impact sur la production solaire, la demande en électricité et le coût de l’électricité. Cela peut être utile pour optimiser la gestion de l’énergie et réaliser des économies d’énergie.
Le module jumeau numérique aura comme principale tâche de communiquer avec le système réel en fournissant les couches d’abstraction nécessaire à la récupération des données et au pilotage des actionneurs.
Cette abstraction s’effectuera via des couches logicielles permettant :
- L’interfaçage avec les électroniques réelles
- La communication des informations sur un bus de données
- La remontée des données, quelles que soient leurs origines, vers une base de données uniformisée
Le jumeau numérique permettra également de modéliser l’installation dans diverses configurations :
- La configuration réelle
- Des configurations hypothétiques afin de simuler leur fonctionnement
Le superviseur pourra modifier divers paramètres pour simuler des fonctionnements de l’installation. En dehors de ces phases de simulations, les informations réelles seront utilisées pour fournir les données à l’installation modélisée afin d’avoir une copie numérique du système réel. Une boucle de rétro action sera possible avec la prédiction du comportement à venir et donc une action sur le système réel.
Module d’historisation
Le module d’historisation enregistre les données de production solaire, de demande en électricité et de coût de l’électricité afin de pouvoir analyser les données et en tirer des enseignements pour l’optimisation future de la gestion de l’énergie.
Une fois les données récupérées par le module jumeau numérique, le système d’historisation aura la tâche de stocker ces informations dans une base de données avec une historisation complète.
Les données à stocker seront (liste non exhaustive) :
- Production instantanée des onduleurs
- Etat des batteries
- Puissance en entrée/sortie des batteries
- Tarif du Kwh
- Données de consommation des membres de la CER
- Données météorologiques
- Données évènementielles
Outre la récupération des informations au sein des électroniques composant l’installation, d’autres sources de données seront envisagées :
- Météofrance
- Enedis
- Open data gouvernement
La base de données contenant toutes ces informations devra être robuste et capable de gérer des temporalités allant de la seconde (production instantanée des onduleurs, etc.) à l’heure (données évènementielles, etc.)
Module de prédiction
Le module de prédiction permet de prévoir la production solaire et la demande en électricité à un moment donné, en utilisant un modèle de prédiction basé sur différents facteurs tels que l’ensoleillement, la température et le vent.
Un système de prédiction des données sera mis en place afin de déterminer les futures valeurs des différentes données. Il devra, entre autres, prédire l’état du stockage, la consommation, la production, etc; au moyen d’algorithmes prédictifs. Des sources de données externes seront utilisées pour la prédiction d’informations plus complexes telles que la météo et les évènements.
Les algorithmes prédictifs utilisés auront notamment besoin des données passées pour détermines le futur. Une communication avec le module d’historisation sera nécessaire pour alimenter le module de prédiction.
Module de pilotage
Le module de pilotage gère la distribution de l’énergie entre la production solaire, les batteries et le réseau en fonction des prévisions de la production solaire et de la demande en électricité. Il peut être programmé pour réaliser des économies d’énergie en coupant certains appareils lorsque la production solaire est insuffisante ou en utilisant les appareils électriques à haute efficacité énergétique lorsque la production solaire est abondante.
Le système de pilotage aura la responsabilité de détermine la stratégie de pilotage à adapter en fonction de différentes informations :
- Les données passées (consommation, production, stockage batterie, etc.)
- Les données futures (consommation, production, stockage batterie, etc.)
En analysant ces données passées et futures, et en prenant en compte les critères définis par le superviseur, ce module pilotera l’installation. Le seul pilotage possible sur notre installation étant le stockage batterie (charger les batteries / décharger les batteries) les stratégies possibles sont relativement restreintes :
- Minimiser le coût du Kwh pour la CER
- Minimiser les appels de courant par les membres de la CER
- Répondre aux besoins énergétiques externes (demande de réinjection par ENEDIS)
Module de supervision
Le module de supervision permet de surveiller en temps réel l’état de l’installation et de détecter tout problème éventuel. Il peut afficher des alertes et envoyer des notifications en cas de dysfonctionnement.
Ce dernier module composant notre architecture est un système qui sera la partie visible de l’iceberg car c’est par celle-ci que le superviseur pourra :
- Visualiser l’état du système
- Visualiser les données passées du système
- Visualiser les données prédites pour le système
- Prévoir la maintenance
Ce module sera également accessible par le grand public, dans une version allégée, afin de mettre à disposition sur un site web ouvert, les données du système telles que la production et les économies réalisées grâce au projet.
