Le mix de production de l’Angola se diversifie plus vite que son réseau ne se renforce. Des centrales solaires à l’échelle des services publics, du stockage par batteries et des mini-réseaux hybrides sont déployés dans tout le pays — du parc photovoltaïque hybride de Luau, dans le Moxico Leste, avec 32 MWp de solaire et 89 MWh de stockage par batteries dans une configuration entièrement hors réseau, jusqu’à des programmes d’électrification rurale comprenant 84 transformateurs de distribution de 30/0,4 kV sur les réseaux moyenne et basse tension de Cazombo. Il ne s’agit pas de projets conventionnels raccordés au réseau avec un réseau amont rigide. Ce sont des systèmes dominés par les onduleurs, à réseau faible ou isolés, et les transformateurs à leur interface sont appelés à faire ce pour quoi les transformateurs de distribution standard n’ont jamais été conçus.

La réalité des harmoniques et du courant d’appel dans les projets à base d’onduleurs

Une centrale solaire avec stockage n’est pas un générateur synchrone derrière un transformateur. C’est un ensemble de convertisseurs de puissance électroniques commutant à des fréquences de l’ordre du kHz, reliés par un transformateur dont l’impédance de fuite et la conception magnétique se trouvent désormais entre les boucles de contrôle des onduleurs et le réseau. Deux modes de défaillance reviennent sur les projets où le transformateur est spécifié comme une réflexion après coup :

• Échauffement et bruit harmoniques. La sortie de l’onduleur contient des harmoniques de commutation qui circulent dans les enroulements et le noyau du transformateur. Les transformateurs de distribution standard sélectionnés sur la seule base des données de pertes à 50 Hz peuvent subir des températures élevées aux points chauds des enroulements et un bruit anormal sous une charge riche en harmoniques. Le projet de stockage d’énergie de Dadi, en Angola, avec sa modernisation de la qualité de l’énergie à 35 kV — visant à corriger la distorsion harmonique sur une centrale de stockage existante — en est une illustration directe : le transformateur et les équipements associés sont devenus le goulot d’étranglement, et non la batterie.

• Courant d’appel et interaction avec un réseau faible. Dans un système formant le réseau ou isolé, le courant d’appel magnétisant du transformateur est tiré d’onduleurs dont la capacité de surintensité est étroitement limitée — souvent 1,5 per unité ou moins pour les convertisseurs formant le réseau. Un transformateur dont la crête d’appel est élevée par rapport à son courant nominal peut déclencher l’onduleur lors de la mise sous tension ou imposer un surdimensionnement du convertisseur. La commutation contrôlée, les choix de conception du noyau et la gestion du flux rémanent deviennent des questions de spécification, et non des réflexions après coup lors de la mise en service.-21

Ce qui change dans la spécification

Pour les applications dominées par les onduleurs et à réseau faible en Angola, trois ajustements de spécification sont techniquement défendables :

• Déclassement harmonique ou conception K-factor/K-rated. Lorsque la charge est non linéaire — et sur les transformateurs auxiliaires et de services auxiliaires d’une centrale solaire ou de stockage, elle l’est presque toujours — la conception thermique du transformateur doit tenir compte des composantes de pertes harmoniques. Une unité choisie uniquement sur la base des kVA de sa plaque signalétique, sans facteur de pertes harmoniques, constitue le maillon thermique le plus faible du système auxiliaire.

• Gestion du courant d’appel. Pour les applications formant le réseau et isolées, la spécification du transformateur doit inclure une crête d’appel maximale et une durée déclarées, et la conception doit être revue par rapport à l’enveloppe de surintensité de courte durée de l’onduleur. Il s’agit d’une question d’interface conjointe transformateur–onduleur, et non d’une exigence unilatérale imposée au transformateur.

• Coordination du maintien en tension et en fréquence (ride-through). Les onduleurs formant le réseau sont conçus pour des bandes de fréquence plus larges — généralement 45–55 Hz contre 47,5–51,5 Hz pour les unités suiveuses de réseau — car le fonctionnement isolé exige une souplesse de fréquence. Le transformateur doit être spécifié pour la même plage de fréquence là où il se trouve du côté formant le réseau de l’interface, y compris ses performances de refroidissement et de pertes à une fréquence hors nominale.-21

L’engagement de Hualai Power dans les projets renouvelables et hybrides en Angola

Jiangsu Hualai Electric Technology Co., Ltd. est engagée dans le pipeline de projets renouvelables et hybrides de l’Angola au niveau de l’interface transformateur, notamment pour la revue des spécifications des transformateurs de services auxiliaires et élévateurs adjacents aux onduleurs dans les configurations solaires avec stockage. Le programme Angola de l’entreprise intègre l’évaluation des pertes harmoniques et la revue du courant d’appel dans le cadre de la proposition technique pour les projets renouvelables, plutôt que de fournir une unité de catalogue à une interface d’onduleur en laissant le problème d’intégration système au contractant EPC.

Pour le segment de l’électrification rurale et des mini-réseaux, Hualai Power fournit des transformateurs de distribution de 30/0,4 kV configurés pour les profils de tension et de charge typiques des réseaux communaux angolais, avec une documentation alignée sur les exigences d’approvisionnement des programmes d’électrification financés au niveau international.

« Un transformateur sur une centrale solaire ou de stockage n’est pas une masse passive — il se trouve à l’intérieur de la boucle de contrôle », a noté le responsable des relations techniques pour les énergies renouvelables de l’entreprise. « Si la spécification l’ignore, l’équipe de mise en service le découvrira au pire moment possible. »

Les développeurs de projets, les contractants EPC et les intégrateurs de systèmes hybrides travaillant sur le pipeline solaire, stockage et mini-réseaux de l’Angola sont invités à contacter Hualai Power pour une revue de la spécification de l’interface transformateur et l’obtention d’un devis.

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