[go: up one dir, main page]

EP3227982A1 - Procédé pour la gestion d'énergie - Google Patents

Procédé pour la gestion d'énergie

Info

Publication number
EP3227982A1
EP3227982A1 EP15817464.9A EP15817464A EP3227982A1 EP 3227982 A1 EP3227982 A1 EP 3227982A1 EP 15817464 A EP15817464 A EP 15817464A EP 3227982 A1 EP3227982 A1 EP 3227982A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
battery
electrical output
electrical
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP15817464.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe GOASGUEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imeon Energy
Original Assignee
Imeon Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imeon Energy filed Critical Imeon Energy
Publication of EP3227982A1 publication Critical patent/EP3227982A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H02J3/383—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to the field of renewable energies, and more particularly the use of the production of renewable energy for self-consumption.
  • on grid in French connected to the network
  • off grid in French, off-grid
  • On-grid systems are systems that produce energy on an available grid. With this type of system, it is only possible to inject the production to the network. No storage is possible.
  • Off-grid systems are not connected to a public grid and are not considered to be connected to the main or national grid. With this type of system, it is only possible to store and / or self-consume the production. No injection to the network is possible. In this type of system, it is necessary to use a charge controller that includes additional losses over the entire system.
  • Off-grid systems also use the all-or-nothing principle for electrical output either by batteries or by the public electricity grid. These power relays create micro-cuts when they transfer energy from one source to another.
  • the off-grid inverters have an identical power input and output, that is to say that the cumulative power of the output loads is limited.
  • An off-grid system consists of several elements, which involves complex wiring and a large system.
  • the method injects current from the solar panel or the battery to the residence or the local electrical network if the power consumed by the residence or the local electrical network is greater than the predetermined power reference.
  • the method consumes power from the public electricity network to charge the battery if the power consumed by the residence or the local power network is less than the predetermined power reference.
  • the method is composed of at least one battery cell of electrochemical accumulator technology.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the present invention aims at a method of energy management, characterized in that it comprises the following steps:
  • the power source is connected to the electrical output for powering it, if the power produced by the energy source is greater than the power consumed by the electrical output,
  • the power source is connected to the battery for powering it, if the power produced by the energy source is greater than the power exchanged with the battery, or
  • the energy source is connected to the electrical network
  • the electrical output is connected to the power source, the battery or the electrical network according to hourly charging information of the kWh supplied by the public electricity network, such as full time or off-peak time, in which the electrical output is connected:
  • electrical outlet refers to an element that consumes electricity, for example a bulb, a domestic hot water tank, etc.
  • the term "electricity network” refers to a public network of which a set of more or less available energy infrastructures makes it possible to convey the electrical energy from the production centers to the electricity consumers.
  • high and low refers to the price of electricity from the electricity grid, for example in France, EDF (registered trademark) offers two hourly rates according to the time of day: full hour pricing and off-peak pricing .
  • EDF registered trademark
  • the high pricing information is 15.93 euro cents per KWh, (full hour).
  • the low pricing information is 10, 48 eurocents per KWh (full hour).
  • the method controls the load as a function of the pricing information. For example, the charge control of the heating of the hot water tank is only performed during a low tariff.
  • the method allows the optimization of production management according to the consumption, storage and availability of the network.
  • the process uses and directs the energy produced intelligently for optimal performance.
  • the energy produced is directly sent to the power grid without loss of energy since there is no passage to a battery.
  • the state of the art shows us that in off-grid systems, the energy produced first goes into the batteries to charge them and only then the energy is used to power the outputs.
  • This principle of the state of the art includes a loss of energy of the order of 20%.
  • the transmission makes it possible to consult in real time the production and the electrical consumption. There is then a better interaction with the public electricity network.
  • the method makes it possible to control the process remotely in order to be able to change the priorities of the energy flows or to change the options on the use of energy flows at the request of the end user without the intervention of a man from job.
  • the end customer can, for example:
  • the method when the power source is supplying the electrical output, the method also comprises the following steps:
  • the process makes it possible to increase the total output of the production of the energy source and thus to reduce the price of the kWh consumed by directly supplying the electrical output and charging only the excess of the production of the source of energy. energy in the battery. This principle avoids yield losses due to different non-essential conversions.
  • the method when the power source is powering the battery, the method also includes the following steps:
  • the method allows countries with an unstable electricity network to ensure that they have a full battery so that they can fully use it in the event of a problem on the public electricity grid. It also makes it possible to supply the electrical output in the case where the power output of the energy source is greater than the maximum power charge or in the case of a battery that is already fully charged.
  • the method comprises a step of measuring the electrical network and if the measurand of the voltage of the electrical network is greater than zero, then the predetermined limit value is 30 to 55%, preferably 45 to 55% and when the measurand of the mains voltage is zero then the predetermined limit value is 60 to 90%, preferably 75 to 85%.
  • the method makes it possible to increase the life of the battery when the public electricity network is present and also to increase the autonomy of the system in the event of a problem on the public electricity network and without the intervention of a person skilled in the art.
  • the lifetime of the connected batteries is preserved and their longevity is increased.
  • the use of two predetermined limit values (one of the order of 50% and the other of the order of 80%) makes it possible to optimize the charge / discharge cycle of the battery.
  • the charge / discharge cycles of the batteries are known by the supplier and a simple discharge of a few minutes uses a cycle.
  • the discharge of a battery is allowed under certain conditions.
  • the batteries are discharged to a deeper threshold (of the order of 80% of the battery voltage), which avoids using a battery cycle too often and which significantly increases the life of the batteries.
  • the life of the batteries is preferred. This is why the discharge threshold is lower (about 50% of the battery voltage).
  • the energy source is a renewable energy, such as a solar panel, a wind turbine, a marine energy.
  • the process makes it possible to adapt to all the renewable energies used for the most part on the world market.
  • the method also includes the following step:
  • a starter battery replaces the battery for a period of time predetermined and information is sent to the battery to open its protection relay, if the measurand of the battery voltage is greater than a predetermined limit value and if the power consumed by the electrical output is less than the power produced by the source of energy, or if the measurand of the voltage of the battery is lower than a predetermined limit value and if the power consumed by the electrical output is greater than the power produced by the energy source for a predetermined duration.
  • the method allows the installation of a starter battery in parallel with the main battery so that it is used in the first moments (predetermined period) of a need for charging / discharging or in case of peaks of starting. a consumer of the electrical output and therefore to increase the life of a lithium battery using power relays for protection without much variation in the cost of the system.
  • the vast majority of Lithium batteries use power relays to protect the battery in the event of a problem (overcurrent, overvoltage, overtemperature ).
  • the power relays have a lifetime expressed in number of transitions (open ⁇ closed). The principle is therefore to limit the number of transitions of these relays.
  • this step reduces the number of closing of the battery protection relay and thus increase its performance and its lifetime.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the operating principle according to a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents a schematic diagram from a macroscopic point of view
  • FIG. 3 represents the principle of multi-source phase coupling of energy
  • FIG. 4 represents a diagram explaining the yield
  • FIG. 5 represents a schematic diagram of the recharging of the batteries
  • FIG. 6 represents a management diagram of the peak hours and off-peak hours
  • FIG. 7 represents a diagram of several systems connected by an electrical network
  • FIG. 8 shows in logic diagram form, steps implemented in a particular embodiment of the method of the present invention.
  • Figure 1 shows a block diagram of the invention. It represents a box with the various elements for operating the method that is the subject of an exemplary embodiment of the invention.
  • a power source 20 is connected to the input of the housing.
  • the energy source is one or more photovoltaic panels.
  • the power source becomes a DC voltage generator 1 from a light source. This voltage is then regulated by a regulator MPPT 2, then raised by a DC / DC converter 3 ("Direct Current” in English terminology, direct current, in French) to be converted into an AC voltage by a DC / AC converter. 4. (“Current Current / Alternating Current” in English terminology, direct current / alternating current in French).
  • One of the outputs 21 is connected to a battery.
  • the batteries are recharged from the DC voltage generated by the photovoltaic panels with a reversible DC / DC converter 7 when the electrical output 23 does not consume.
  • the measurement of the voltage or the current of the electrical output makes it possible to know whether it consumes or not.
  • a hot water tank operates alternately in operation and non-operation.
  • the DC / AC converter 4 is also powered from the batteries via this same DC / DC converter 7 when photovoltaic panels no longer produce enough energy.
  • the relays 5 and 8 are activated by the control card 11, which intelligently decides whether the energy produced goes directly to the electrical output 23.
  • the energy source 20 is used to recharge the batteries when they are empty.
  • the power source 20 is used to be injected into the power grid 22 by the connector "Grid connection” 6 ("Grid connection” in English terminology, connection to the network in French).
  • the electrical output 23 uses primarily energy from production, then that which is stored in the batteries and finally that of the electrical network 22.
  • the batteries are recharged with the rest of the production that is not consumed by the electrical outlet 23 or the electrical network 22 according to the time slot. It will be chosen between full hour or hollow to load or not the batteries.
  • the intelligent switch 9 supplies a higher load by coupling the energy produced by the power source 20 and the power supply 22 when necessary.
  • a control card 1 1 drives all the converters and measures the voltages at different points of the system.
  • the measurements are shown in the figure with dashed arrows.
  • the measurements make it possible to know the value of the voltage or the current at the electrical output, the battery or the electrical source.
  • the smart slot 12 (intelligent slot” in English terminology, smart location in French) and the RS232 / USB 13 card (“RS232 / USB” for Serial Port 232 / Universal Serial Bus in English terminology, serial port 232 / universal bus in series in French) are in relationship with monitoring 15 (“monitoring" in English terminology, an electronic monitoring system in French).
  • the LCD 14 (LCD” for Liquid Cristal Display in English terminology, LCD screen) present on the front of the housing gives the visual information of the system in real time to the owner of the installation, for example : the voltage and current consumed by the electrical output or produced by the power source or the power grid.
  • the measurement of electricity production and power consumption is in real time.
  • real-time refers to the fact that the measurement of electricity production or consumption is transmitted or collected by means of processing without waiting for the end of a measurement production.
  • Figure 2 represents a schematic diagram from a macroscopic point of view to present the different possible cases between the input and the outputs.
  • the method performs different combinations depending on the energy production (energy source 20), the battery charge 21 and the power consumption of the electrical output 23.
  • photovoltaic panels are used primarily for the power supply of the electrical output 23, then to charge the batteries 21 and the excess is injected to the power grid 22;
  • the production of photovoltaic panels is used primarily to charge the batteries 21, then for the supply of the output 23 and the excess is injected to the power grid 22;
  • photovoltaic panels The production of photovoltaic panels is used primarily to charge the batteries 21, then to inject to the power network 22 and in the absence of power network 22, for the power supply of the electrical output 23;
  • the production of the photovoltaic panels is used primarily for the supply of the electrical output 23, then to charge the batteries 21. In this case, there is no injection towards the electrical network 22;
  • the consumption at the electrical output 23 is supplied with priority by the production of the photovoltaic panels, then by the batteries 21 if the production is insufficient, then by the electrical network 22 if the batteries 21 are discharged;
  • the consumption at the electrical output 23 is supplied with priority by the production of the photovoltaic panels, then by the electric network 22 if the production is insufficient, then by the batteries 21 if the electrical network 22 is not available.
  • the consumption at the electrical output 23 is supplied with priority by the production of the photovoltaic panels, then:
  • the consumption at the electrical output 23 is not powered if it is a total injection towards the electrical network 22.
  • FIG 3 shows the coupling in multi-source energy phase, also called PCE ("PCE" for Phase Coupling Energy in English terminology energy phase coupling in French). Coupling allows coupling several energy sources, for example to couple the energy source 20, the batteries 21 and the electrical network 22.
  • PCE multi-source energy phase
  • the ECP provides stability to the enclosure to ensure consistent power and optimal performance.
  • the system adds the output current of the DC / AC converter 4 with the current of the electrical network 22 because they are in phase.
  • the system supplies power to the power supply.
  • the surplus current is then reinjected to the electrical network 22 because they are in phase.
  • the multi-source coupling also allows the system to accept at output twice its nominal power at constant withdrawal:
  • the electrical output consumption 23 when the electrical output consumption 23 is less than 3kW, it is powered by the photovoltaic panels and / or the batteries 21 according to the chosen priorities. If the photovoltaic panels and the batteries 21 are not enough, the electrical network 22 takes over according to the chosen priorities;
  • the electrical output consumption 23 when the electrical output consumption 23 is greater than 3kW, it is powered by the photovoltaic panels and / or the batteries 21 according to the priorities chosen at the rate of 3kW maximum. If the photovoltaic panels and the batteries 21 are not enough, the electrical network 22 takes over according to the chosen priorities. Additional needs, above 3kW, will be supplied by the power grid 22.
  • the multi-source coupling manages to manage and continues to function normally in the event of a fault, of absence, on one of the sources. Thus, when the photovoltaic panels or the batteries 21 or the mains 23 is disconnected for any reason (exceeding the authorized thresholds, external problem ...), the multi-source coupling still supplies the electrical output by compensating with available sources.
  • the consumption of the electrical output 23 is higher than the production of the photovoltaic panels.
  • the production feeds the electrical output 23 directly, then charges the batteries 21, then, when the batteries are fully charged, reinjects the surplus to the mains 22.
  • the power produced by the photovoltaic panels is insufficient to supply the consumption of the electrical output 23.
  • the output directly supplies the electrical output 23 and the batteries 21 bring the lack of power of the electrical output 23.
  • the power produced by the photovoltaic panels is very low compared to the consumption of the electrical output 23.
  • the low output directly supplies the electrical output 23, the batteries 21 provide part of the lack of power of the electrical output 23 helped by the network 22 in the case where the batteries 21 are not sufficiently charged (below the threshold of 50% for example).
  • the electrical output 23 is supplied by the batteries 21 assisted by the electrical network 22 in the case where the batteries 21 are not sufficiently charged (below the threshold of 50% for example).
  • the electrical network 22 is absent.
  • the output directly supplies the electrical output 23 and the batteries 21 bring the lack of power from the electrical output 23 to a deep discharge (80% for example). Forced charging of batteries:
  • the electrical network 22 charges the batteries 21 and at the same time supplies the electric output 23.
  • Figure 4 shows a block diagram of battery charging.
  • This exemplary embodiment makes it possible to reduce the storage capacity, to extend its service life by avoiding as much as possible of soliciting it (number of reduced cycles) and to increase the overall efficiency of the system:
  • the yield of the photovoltaic production transiting directly to the electrical output 23 is, at the point of maximum power, 94.5%. .
  • the output of the photovoltaic production transiting directly to the power grid 22 is, at the point of maximum power, 94.5%.
  • the efficiency of the DC / DC conversion 7 going from the photovoltaic panels to the batteries 21 is, at the point of maximum power, 94%.
  • the efficiency of the DC / AC 4 conversion from the batteries 21 to the electrical output is 93%.
  • the overall efficiency of the installation taking into account that 50% of the production is consumed directly by the electrical output 23 and that 50% is stored in the batteries 21 is 82.2%. Thus, for 1000W produced on the energy source 20, 822W are restored on the electrical output 23.
  • each of the components in series causes a loss.
  • the regulator loss between 10% to 20%
  • batteries loss of about 20%
  • an inverter loss between 10% to 15%
  • an overall loss of 35% to 45% Using a MPPT regulator, a charger and an inverter in one housing greatly reduces the overall loss which is reduced to 20%.
  • Figure 5 shows a block diagram of the battery charge.
  • the method comprises two levels of discharge threshold depending on the availability of the electrical network 22. This configuration significantly increases the life of the batteries 21 while giving priority to the autonomy of the system when it is useful.
  • the method further comprises a step of measuring the voltage and frequency of the electrical network which will allow, in addition to the monitoring aspect (for monitoring in French), to check the presence or absence of the public network.
  • a correct depth of discharge for the batteries is applied in order to favor the life of the batteries 21, for example, 50% of the charge of the battery for the lead / acid batteries.
  • phase 30 shows the charge of the battery.
  • the discharge phase 31 shows the discharge phase of the battery if the electric network 23 is available.
  • the discharge phase 32 shows the discharge phase of the battery if the electrical network 22 is not available.
  • the method comprises a step of transmitting production and consumption information measurements.
  • the transmission is wireless for sending information on production or consumption measurements to a monitoring device.
  • the remote connection is possible via the internet or telecommunications networks.
  • the transmission is an SMS (Short Message Service or SMS in English terminology, or messaging service in French) which gives the production and consumption.
  • SMS Short Message Service or SMS in English terminology, or messaging service in French
  • information on the system is transmitted to be collected and compared to a history of electricity consumption and production.
  • the transmission is wired (USB / RS232) to transmit information to the monitoring device.
  • the monitoring device is a computer, mobile phone, tablet, or any device for reading information as a screen ...
  • the monitoring device makes it possible to control the charge of the batteries.
  • FIG. 6 represents a diagram integrating information on the full hour and the off-peak time of an electric meter.
  • the system comprises a housing 40 comprising a microcontroller 41 and a management card 42 for controlling electrical outlets 48.
  • the management card makes it possible to integrate information.
  • the information sent to the management card is: a request for load shedding, hourly charging of the public electricity network.
  • the management card makes it possible to control the power supply of the electrical outlets 48 according to this schedule.
  • the method takes into account the schedule to use different strategies:
  • the system allows to reduce the consumption from the public electricity network by offsetting a part of the output consumption.
  • the system allows activating loads by piloting (water heater / heating / refrigerator / dishwasher ”).
  • a transmission of the information of the piloting is transmitted to a device monitoring 47 in which it is displayed data on the power of electrical outlets, such as electrical outlets supplying the water heater, heating, refrigerator, freezer, dishwasher ...
  • the transmission is carried out wirelessly over Wi-Fi (for wireless communication protocols governed by the IEEE 802.1 1 group standards, registered trademark).
  • Wi-Fi When Wi-Fi is used, it is connected to an Internet box 44 ("box internet" for internet box in French) to provide access to the Internet 48.
  • the monitoring device 47 receives the information via Wi-Fi or the telecommunication network to display information by connecting to the internet.
  • the transmission is performed wirelessly by ZigBee link (for high-level protocol for communication small radios, low consumption, based on the IEEE 802.15.4 standard for networks with a personal dimension, trademark).
  • ZigBee link for high-level protocol for communication small radios, low consumption, based on the IEEE 802.15.4 standard for networks with a personal dimension, trademark.
  • the electrical outlets 48 are remotely controlled by home networks, such as ZigBee and Wi-Fi.
  • Figure 7 shows a diagram with several systems connected by a public network.
  • a command allows all the systems to inject the power of the battery 21 and / or the power source (20) onto the electrical network output 22 or by offloading the loads in order to raise the voltage of the public electricity network up to its nominal value.
  • a command allows all the systems to activate loads and / or to draw the power of the public electricity network to charge the battery 21 in order to lower the voltage of the public network electricity up to its nominal value.
  • a command allows all the systems to consume an active power from the public electricity network to charge the battery 21 in order to lower the frequency of the public electricity network until its nominal value.
  • High is understood to be the frequency of up to 1% above its nominal value.
  • a command allows all the systems to inject an active power on the public electricity network from the battery 21 in order to raise the frequency of the public electricity network until its nominal value.
  • Low is understood to be the frequency of up to 3% below its nominal value.
  • Figure 8 shows the steps of the method object of the present invention. It comprises :
  • a starter battery is connected in parallel with the battery 21 of lithium technology to reduce the closing time of a protective relay of the battery 21 and thus to increase its efficiency.
  • Protection relay means one or more relays integrated into the lithium batteries on the market to secure the battery (open: non-functional battery, closed: functional battery). This relay consumes energy; optimize its use will help to improve performance.
  • a command is sent to the battery 21 in order to open its protection relay: if the measurement of the voltage of the battery 21 is above the threshold of a charged battery (58V for example) information is sent to the battery 21 to open its relay protection.
  • the starter battery is requested for a predetermined duration: if a power is requested at the electrical output 23 and the power of the source energy 22 is lower, the starter battery is requested for example for 30 seconds.
  • a command is sent to the battery 21 in order to close the protection relay of the battery 21: if the electrical output power 23 remains greater than the power of the electric source 22 for for example 30 seconds, a command is sent to the battery 21 to close the battery protection relay 21.
  • a command is sent to the battery 21 in order to open its protection relay: when the measurand of the voltage of the battery 21 is below the threshold of end of use of a battery (42V for example), a command is sent to the battery 21 to open its relay protection.
  • a command is sent to the battery 21 to close the battery protection relay 21: if a power is requested electrical output 23 (1000W) and the measurand of the voltage of the starter battery is greater than the predetermined limit value of a charged battery (58V for example: the battery is charged) and that the power of the energy source 22 (1200W) added to an offset of -50W (1 150W) is greater than the power of the output 23 (1000W) for 15 seconds, a command is sent to the battery 21 in order to close the protection relay of the battery 21 (allowing the charging of the battery 21).
  • the present invention aims at a system for implementing the method, said system comprises a housing comprising:
  • the housing is simple to install and reduces cabling and programming. Overall losses are greatly reduced by having everything integrated in one box.
  • the tracking device of the maximum power point also called MPPT ("Maximum Power Point Tracking") controller is a principle allowing to follow, as its name suggests, the maximum power point of a generator non-linear electric.
  • system comprises a plurality of boxes.
  • the nearby boxes recover the electricity production instead of consuming the power of the power grid.
  • the current physically taking the shortest path it will be primarily from the neighboring production of the electricity network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de gestion d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - a) mesure de la tension et du courant d'une source d'énergie (20), d'une sortie électrique (23) et d'une batterie (21 ); - b) calcul de la puissance produite par la source d'énergie (20), de la puissance consommée par la sortie électrique (23) et de la puissance échangée avec la batterie (21 ); - c) connexion entre la source d'énergie (20), la sortie électrique (23), la batterie (21 ) et un réseau électrique (22) - d) transmission à un dispositif de surveillance des mesures de production électrique et de l'information de la consommation et possibilité de commande de plusieurs systèmes à distance. - e) la sortie électrique (23) est connectée à la source d'énergie (20), la batterie (21 ) ou au réseau électrique (22) en fonction d'une information de tarification horaire du kWh fourni par réseau public d'électricité, tel que heure pleine ou heure creuse.

Description

Procédé pour la gestion d'énergie
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des énergies renouvelables, et plus particulièrement l'utilisation de la production d'énergie renouvelable en autoconsommation.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les types de système suivants sont connus : on grid (en français connecté au réseau), et off grid (en français, hors réseau).
Les systèmes on-grid, sont des systèmes qui produisent de l'énergie sur un réseau électrique disponible. Avec ce type de système, il est possible uniquement d'injecter la production vers le réseau. Aucun stockage n'est possible.
Les systèmes off-grid ne sont pas connectés à un réseau public et sont considérés comme n'étant pas relié au réseau électrique principal ou national. Avec ce type de système, il est possible uniquement de stocker et/ou d'auto- consommer la production. Aucune injection vers le réseau n'est possible. Dans ce type de système, il est nécessaire d'utiliser un régulateur de charge qui inclut des pertes supplémentaires sur l'ensemble du système.
Les systèmes off-grid utilisent également le principe de tout ou rien pour la sortie électrique soit par les batteries ou soit par le réseau public d'électricité. Ces relais de puissance créent des microcoupures lorsqu'ils transfèrent l'énergie d'une source à l'autre.
Les onduleurs off-grid ont une puissance en entrée et en sortie identique, c'est-à-dire que la puissance cumulée des charges en sortie est limitée.
Un système off-grid est constitué de plusieurs éléments, ce qui implique un câblage complexe et un système volumineux.
Il est connu du document US201 1 /140667 un procédé de gestion d'énergie avec prise en compte de panneaux solaires. Le procédé décrit dans ce document permet de commander soit l'injection d'une puissance électrique depuis le panneau solaire ou la batterie à une résidence ou au réseau électrique, soit la consommation d'une puissance électrique sur le réseau public d'électricité pour charger la batterie, selon un niveau de référence prédéterminé de puissance consommée par la résidence ou le réseau électrique. Il s'agit d'un procédé conçu pour que le point de livraison (le compteur d'électricité du réseau public d'électricité) mesure une puissance consommée la plus constante possible à tout moment de la journée et ce, dans toute situation possible quant à la consommation de la résidence ou du réseau électrique local, la production du panneau solaire et l'énergie stockée dans la batterie. Ainsi, le procédé injecte du courant depuis le panneau solaire ou la batterie vers la résidence ou le réseau électrique local si la puissance consommée par la résidence ou le réseau électrique local est supérieure à la référence de puissance prédéterminée. Le procédé consomme du courant depuis le réseau public d'électricité pour charger la batterie si la puissance consommée par la résidence ou le réseau électrique local est inférieure à la référence de puissance prédéterminée. Le procédé est composé d'au moins une cellule batterie de technologie accumulateur électrochimique.
Toutefois ce document ne montre pas comment optimiser la gestion des flux d'énergie dans le but de réduire au maximum le coût du kWh produit par la source d'énergie. Il n'y a pas, par exemple, la possibilité de :
- Utiliser la production des panneaux solaires pour dans un même temps alimenter la sortie électrique, le réseau public d'électricité et charger la batterie
- Charger la batterie dans un même temps par la production photovoltaïque et le réseau public d'électricité
- Alimenter la sortie électrique dans un même temps avec la production des panneaux solaire, de la batterie et du réseau public d'électricité
- Alimenter le réseau public d'électricité dans un même temps par la production des panneaux solaire et les batteries.
Il n'y a pas la possibilité d'utiliser des batteries autre que la technologie accumulateurs électrochimique, comme notamment le stockage par volant d'inertie.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé de gestion d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- a) mesure de la tension et du courant d'une source d'énergie, d'une sortie électrique et d'une batterie ;
- b) calcul de la puissance produite par la source d'énergie, de la puissance consommée par la sortie électrique et de la puissance échangée avec la batterie ;
- c) connexion entre la source d'énergie, la sortie électrique, la batterie et un réseau électrique :
- la source d'énergie est connectée à la sortie électrique pour l'alimenter, si la puissance produite par la source d'énergie est supérieure à la puissance consommée par la sortie électrique,
- la source d'énergie est connectée à la batterie pour l'alimenter, si la puissance produite par la source d'énergie est supérieure à la puissance échangée avec la batterie, ou
- la source d'énergie est connectée au réseau électrique ;
- d) transmission à un dispositif de surveillance des mesures de production électrique et de l'information de la consommation et possibilité de commande de plusieurs systèmes à distance.
- e) la sortie électrique est connectée à la source d'énergie, la batterie ou au réseau électrique en fonction d'une information de tarification horaire du kWh fourni par réseau public d'électricité, tel que heure pleine ou heure creuse, dans lequel la sortie électrique est connectée :
- soit à la source d'énergie, puis à la batterie si la puissance produite par la source électrique est inférieure à la puissance consommée par la sortie électrique, puis au réseau électrique si le mesurande de l'état de charge de la batterie de l'étape a) exprimée en pourcentage est inférieur à la valeur limite prédéterminée, si l'information de la tarification horaire du kWh fourni par le réseau public d'électricité est élevée,
- soit à la source d'énergie, puis au réseau électrique si la puissance produite par la source électrique est inférieure à la puissance consommée par la sortie électrique si l'information de la tarification horaire du kWh fourni par le réseau public d'électricité est faible, puis à la batterie, si il y a une coupure du réseau électrique.
Le terme suivant « sortie électrique » désigne un élément consommateur d'électricité comme par exemple une ampoule, un ballon d'eau chaude sanitaire...
Le terme suivant « réseau électrique » désigne un réseau public dont un ensemble d'infrastructures énergétiques plus ou moins disponibles permet d'acheminer l'énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d'électricité.
Le terme élevé et faible font référence au prix de l'électricité du réseau électrique, par exemple en France, EDF (marque déposée) propose deux tarifications horaires selon l'heure de la journée : tarification d'heure plein et tarification d'heure creuse. Ainsi, dans cet exemple, le terme « élevé » correspond à « heure pleine » et le terme « faible » correspond à « heure creuse ».
L'information de tarification élevée est de 15,93 centimes d'euro par KWh, (heure pleine). L'information de tarification faible est de 10, 48 centimes d'euros par KWh (heure pleine).
Ainsi, dans ce mode de réalisation, le procédé pilote la charge en fonction de l'information de tarification. Par exemple, le pilotage de charge du chauffage du ballon d'eau chaude est uniquement effectué pendant une tarification faible.
Grâce à ces dispositions, le procédé permet l'optimisation de la gestion de la production en fonction de la consommation, du stockage et de la disponibilité du réseau. Le procédé utilise et oriente l'énergie produite de manière intelligente pour une performance optimale.
Grâce à ces dispositions, l'énergie produite est directement envoyée au réseau électrique sans perte d'énergie puisqu'il n'y a pas de passage vers une batterie. En effet, l'état de l'art nous montre que dans les systèmes off-grid, l'énergie produite passe d'abord dans les batteries pour les charger et seulement ensuite l'énergie est utilisée pour alimenter les sorties. Ce principe de l'état de l'art inclut une perte d'énergie de l'ordre de 20%. La transmission permet de consulter en temps réel la production et la consommation électrique. Il existe alors une meilleure interaction avec le réseau public d'électricité.
Ainsi le procédé permet de contrôler le procédé à distance pour pouvoir changer les priorités des flux d'énergie ou changer les options sur l'utilisation des flux d'énergie à la demande de l'utilisateur final sans l'intervention d'un homme du métier. Ainsi, le client final peut, par exemple :
- Changer la plage horaire de charge de la batterie par le réseau, option essentielle pour optimiser l'utilisation de la batterie selon la saison.
- Mettre à jour les évolutions du produit qui permettent une amélioration du rendement du produit ou une augmentation des options possibles avec le produit
- Changer l'heure du système lors du passage en heure d'été ou en heure d'hiver
Il y a également la possibilité de recevoir des informations par le gestionnaire du réseau public pour faire du délestage ou du pilotage de charge dans le but de faire du soutien réseau en terme de puissance et une stabilisation de la tension et de la fréquence du réseau.
II y a également la possibilité pour le procédé de communiquer avec des objets connectés afin de pouvoir les activer ou les désactiver pour réaliser du délestage ou de l'activation de charge dans le but de réaliser le soutien et stabilisation réseau.
Il y a également la possibilité de créer des centrales électriques virtuelles qui permettent l'installation de nombreuses unités du procédé inter communiquant dans le but d'augmenter le rendement global de la centrale virtuelle ainsi que l'efficacité du soutien réseau.
Dans un mode de réalisation, lorsque la source d'énergie alimente la sortie électrique, le procédé comprend également les étapes suivantes :
- calcul d'une première puissance restante en soustrayant la puissance consommée par la sortie électrique à la puissance produite par la source d'énergie ;
- connexion de la première puissance restante à la batterie pour charger ladite batterie, si le mesurande de l'état de charge de la batterie de l'étape a) exprimé en pourcentage est inférieur à une valeur limite prédéterminée et si la mesurande de la première puissance restante est supérieure à zéro ;
- calcul d'une deuxième puissance restante en soustrayant la puissance échangée avec la batterie à la première puissance restante ;
- connexion de la deuxième puissance restante au réseau électrique, si le mesurande de la deuxième puissance restante est supérieure à zéro ;
- connexion de la première puissance restante au réseau électrique si le mesurande de l'état de charge de la batterie de l'étape a) exprimé en pourcentage est supérieur à une valeur limite prédéterminée.
Ainsi, le procédé permet d'augmenter le rendement total de la production de la source d'énergie et donc de diminuer le prix du kWh consommé en alimentant directement la sortie électrique et en chargeant uniquement l'excédent de la production de la source d'énergie dans la batterie. Ce principe évite les pertes de rendement dues aux différentes conversions non essentielles.
Dans un mode de réalisation, lorsque la source d'énergie alimente la batterie, le procédé comprend également les étapes suivantes :
- calcul d'une première puissance restante en soustrayant la puissance échangée avec la batterie à la puissance produite par la source d'énergie ;
- connexion de la première puissance restante à la sortie électrique, si la première puissance restante est supérieur à la puissance consommée par la sortie électrique,
- calcul d'une deuxième puissance restante en soustrayant la puissance consommée par la sortie électrique à la première puissance restante ;
- connexion de la deuxième puissance restante au réseau électrique, si le mesurande de la deuxième puissance restante est supérieur à zéro.
Ainsi, le procédé permet aux pays ayant un réseau public d'électricité instable de s'assurer d'avoir une batterie pleine afin de pouvoir l'utiliser entièrement dans le cas d'un problème sur le réseau public d'électricité. Il permet également d'alimenter la sortie électrique dans le cas où la puissance de production de la source d'énergie est supérieure à la puissance maximale de charge ou dans le cas d'une batterie qui est d'ores et déjà pleinement chargée.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend une étape de mesure du réseau électrique et si le mesurande de la tension du réseau électrique est supérieur à zéro, alors la valeur limite prédéterminée est de 30 à 55%, de préférence 45 à 55% et lorsque le mesurande de la tension du réseau électrique est nul alors la valeur limite prédéterminée est de 60 à 90%, de préférence 75 à 85%.
Ainsi, le procédé permet de permet d'augmenter la durée de vie de la batterie lorsque le réseau public d'électricité est présent et également d'augmenter la durée d'autonomie du système en cas de problème sur le réseau public d'électricité et ce, sans l'intervention d'un homme du métier.
Grâce à ces dispositions, la durée de vie des batteries connectées est préservée et leur longévité est augmentée. L'utilisation de deux valeurs limites prédéterminées (l'une de l'ordre de 50% et l'autre de l'ordre de 80%) permet d'optimiser le cycle de charge/décharge de la batterie. En effet, les cycles de charge/décharge des batteries sont connus par le fournisseur et une simple décharge de quelques minutes utilise un cycle. Afin d'augmenter la durée de vie de la batterie, la décharge d'une batterie est autorisé à certaines conditions. Ainsi, lorsqu'il y a une coupure du réseau les batteries sont déchargées jusqu'à un seuil plus profond (de l'ordre de 80% de la tension de la batterie), ce qui évite d'utiliser un cycle de batterie trop souvent et qui permet d'augmenter significativement la durée de vie des batteries. Dans le cas, où le réseau électrique est présent, la durée de vie des batteries est privilégiée. C'est pourquoi le seuil de décharge est plus faible (environ 50% de la tension de la batterie).
Dans des modes de réalisation, la source d'énergie est une énergie renouvelable, tel qu'un panneau solaire, une éolienne, une énergie marine.
Ainsi, le procédé permet de pouvoir s'adapter à toutes les énergies renouvelables utilisées en majorité sur le marché mondial.
Dans des modes de réalisation, ledit procédé comprend également l'étape suivante :
- dans le cas d'une batterie de technologie utilisant un relais de protection, une batterie de démarrage remplace la batterie pendant une durée prédéterminée et une information est envoyée à la batterie pour ouvrir son relais de protection, si le mesurande de la tension de la batterie est supérieure à une valeur limite prédéterminé et si la puissance consommée par la sortie électrique est inférieure à la puissance produite par la source d'énergie, ou si le mesurande de la tension de la batterie est inférieure à une valeur limite prédéterminé et si la puissance consommée par la sortie électrique est supérieure la puissance produite par la source d'énergie pendant une durée prédéterminée.
Ainsi, le procédé permet l'installation d'une batterie de démarrage en parallèle de la batterie principale pour qu'elle soit utilisée dans les premiers instants (période prédéterminée) d'un besoin de charge/décharge ou en cas de pics de démarrage d'un consommateur de la sortie électrique et donc d'augmenter la durée de vie d'une batterie au Lithium utilisant des relais de puissance en guise de protection sans grande variation du coût du système.
La grande majorité des batteries au Lithium utilisent des relais de puissance afin de mettre la batterie en protection en cas de problème (surintensité, surtension, surtempérature...). Les relais de puissance ont une durée de vie exprimée en nombre de transitions (ouvert<→fermé). Le principe est donc de limiter le nombre de transitions de ces relais.
Dans le cas d'une batterie qui nécessite un relais de protection, cette étape permet de diminuer le nombre de fermeture du relai de protection de la batterie et ainsi d'augmenter son rendement et sa durée de vie.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 , représente, en schéma le principe de fonctionnement selon un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,
- la figure 2 représente un schéma de principe d'un point de vue macroscopique,
- la figure 3 représente le principe du couplage en phase multi-source d'énergie, - la figure 4 représente un schéma expliquant le rendement,
- la figure 5 représente un schéma de principe de la recharge des batteries,
- la figure 6 représente un schéma de gestion des heures pleines et heures creuses,
- la figure 7 représente un schéma de plusieurs systèmes connectés par un réseau électrique,
- la figure 8 représente sous forme de logigramme, des étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention.
DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
La figure 1 montre un schéma de principe de l'invention. Il représente un boîtier avec les différents éléments pour faire fonctionner le procédé objet d'un exemple de réalisation de l'invention.
Une source d'énergie 20 est connectée à l'entrée du boîtier. Dans cet exemple de réalisation, la source d'énergie est un ou plusieurs panneaux photovoltaïques. La source d'énergie devient un générateur de tension continue 1 à partir d'une source lumineuse. Cette tension est ensuite régulée par un régulateur MPPT 2, puis élevée par un convertisseur DC/DC 3 (« Direct Current » en terminologie anglo-saxonne, courant continu, en français) pour être convertie en une tension alternative par un convertisseur DC/AC 4. (« Direct Current/Alternating Current » en terminologie anglo-saxonne, courant continue/courant alternatif en français).
Une des sorties 21 est connectée à une batterie.
Dans ce mode de réalisation, il y a plusieurs batteries. Les batteries se rechargent à partir de la tension continue générée par les panneaux photovoltaïques avec un convertisseur DC/DC réversible 7 lorsque la sortie électrique 23 ne consomme pas. La mesure de la tension ou du courant de la sortie électrique permet de savoir si elle consomme ou pas. Par exemple, un ballon d'eau chaude fonctionne par alternance de fonctionnement et de non fonctionnement.
Dans un exemple de réalisation, le convertisseur DC/AC 4 est également alimenté à partir des batteries par l'intermédiaire de ce même convertisseur DC/DC 7 lorsque les panneaux photovoltaïques ne produisent plus assez d'énergie.
Les relais 5 et 8 sont activés par la carte commande 1 1 qui décide de manière intelligente si l'énergie produite va directement à la sortie électrique 23.
Dans ce cas, l'énergie passe par le connecteur « AC OUTPUT » 10
(« Alternating Current output » en terminologie anglo-saxonne, courant alternatif de sortie en français).
Dans un exemple de réalisation, la source d'énergie 20 est utilisée pour recharger les batteries lorsqu'elles sont vides. Dans un autre exemple de réalisation, la source d'énergie 20 est utilisée pour être injectée dans le réseau électrique 22 par le connecteur « Grid connection » 6 (« Grid connection » en terminologie anglo-saxonne, connexion au réseau en français).
La sortie électrique 23 utilise en priorité l'énergie issue de la production, puis celle qui est stockée dans les batteries et enfin celle du réseau électrique 22.
Dans un exemple de réalisation, les batteries se rechargent avec le reste de la production qui n'est pas consommée par la sortie électrique 23 ou par le réseau électrique 22 en fonction de la plage horaire. Il sera choisi entre heure pleine ou creuse de charger ou non les batteries.
Le commutateur intelligent 9 alimente une charge plus élevée en couplant l'énergie produite par la source d'énergie 20 et celle du réseau électrique 22 lorsque cela est nécessaire.
Toujours à la figure 1 , une carte commande 1 1 pilote l'ensemble des convertisseurs et mesure les tensions à différents points du système. Les mesures sont montrées sur la figure avec des flèches en pointillées. Par exemple, les mesures permettent de connaître la valeur de la tension ou du courant au niveau de la sortie électrique, de la batterie ou de la source électrique.
Le slot intelligent 12 (« slot intelligent » en terminologie anglo-saxonne, emplacement intelligent en français) et la carte RS232/USB 13 (« RS232/USB » pour Sériai Port 232/Universal Sériai Bus en terminologie anglo-saxonne, port série 232/bus universel en série en français) sont en relation avec le monitoring 15 (« monitoring » en terminologie anglo-saxonne, un système de surveillance électronique en français).
L'écran LCD 14 (« LCD » pour Liquid Cristal Display en terminologie anglo-saxonne, écran à cristaux liquides en français) présent sur la façade du boîtier donne les informations visuelles du système en temps réel au propriétaire de l'installation, par exemple : la tension et le courant consommés par la sortie électrique ou produits par la source d'énergie ou le réseau électrique.
La mesure de la production électrique et de la consommation électrique est en temps-réel.
Les termes « temps-réel » désignent le fait que la mesure de la production électrique ou de la consommation soit transmise ou collectée au moyen de traitement sans attendre la fin d'une production de mesure.
La figure 2 représente un schéma de principe d'un point de vue macroscopique pour présenter les différents cas possible entre l'entrée et les sorties.
Le procédé réalise différentes combinaisons en fonction de la production d'énergie (source d'énergie 20), de la charge des batteries 21 et de la consommation électrique de la sortie électrique 23.
Par exemple, voici des réalisations de choix prioritaire d'utilisation de la production de la source d'énergie, comme des panneaux solaires :
- la production des panneaux photovoltaïques est utilisée en priorité pour l'alimentation de la sortie électrique 23, puis pour charger les batteries 21 et l'excédent est injecté vers le réseau électrique 22 ; - la production des panneaux photovoltaïques est utilisée en priorité pour charger les batteries 21 , puis pour l'alimentation de la sortie 23 et l'excédent est injecté vers le réseau électrique 22 ;
- La production des panneaux photovoltaïques est utilisée en priorité pour charger les batteries 21 , puis pour injecter vers le réseau électrique 22 et en cas d'absence réseau électrique 22, pour l'alimentation de la sortie électrique 23 ;
- la production des panneaux photovoltaïques est utilisée en priorité pour l'alimentation de la sortie électrique 23, puis pour charger les batteries 21 . Dans ce cas, il n'y a pas d'injection vers le réseau électrique 22 ;
- la production des panneaux photovoltaïques est utilisée en priorité pour charger les batteries 21 , puis pour l'alimentation de la sortie électrique 23. Dans ce cas, il n'y a pas d'injection vers le réseau électrique 22 ;
- la production des panneaux photovoltaïques est totalement injectée vers le réseau électrique 22.
Voici d'autres exemples de réalisation du choix prioritaire d'utilisation de la consommation électrique à partir de la production d'énergie (source d'énergie 20, comme des panneaux solaires), des batteries 21 ou du réseau électrique 22 :
- la consommation en sortie électrique 23 est alimentée en priorité par la production des panneaux photovoltaïques, puis par les batteries 21 si la production est insuffisante, puis par le réseau électrique 22 si les batteries 21 sont déchargées ;
- la consommation en sortie électrique 23 est alimentée en priorité par la production des panneaux photovoltaïques, puis par le réseau électrique 22 si la production est insuffisante, puis par les batteries 21 si le réseau électrique 22 n'est pas disponible.
- la consommation en sortie électrique 23 est alimentée en priorité par la production des panneaux photovoltaïques, puis :
• si le réseau électrique 22 est en heure pleine : par les batteries 21 si la production est insuffisante, puis par le réseau électrique 22 si les batteries 21 sont déchargées.
• si le réseau électrique 22 est en heure creuse : par le réseau électrique 22 si la production est insuffisante, puis par les batteries 21 si le réseau électrique 22 n'est pas disponible.
- la consommation en sortie électrique 23 n'est pas alimentée s'il s'agit d'une injection totale vers le réseau électrique 22.
La figure 3 montre le couplage en phase multi-source d'énergie, appelé également PCE (« PCE » pour Phase Coupling Energy en terminologie anglo- saxonne couplage en phase d'énergie en français). Le couplage permet de coupler plusieurs sources d'énergie, par exemple pour coupler la source d'énergie 20, les batteries 21 et le réseau électrique 22.
Le PCE apporte une stabilité au boîtier pour garantir une alimentation constante et un rendement optimal.
Lorsque la consommation en sortie électrique 23 est supérieure à la production de la source d'énergie 20, comme par exemple des panneaux photovoltaïques, et que les batteries 21 ne suffisent pas à assouvir le besoin après passage dans le convertisseur DC/AC (4), le système additionne le courant en sortie du convertisseur DC/AC 4 avec le courant du réseau électrique 22 car ils sont en phase.
Lorsque la consommation en sortie électrique 23 est inférieure à la production de la source d'énergie 20, comme par exemple des panneaux photovoltaïque, et que les batteries 21 sont pleinement chargées, après passage dans le convertisseur DC/AC 4, le système alimente la sortie électrique 23 à partir du courant photovoltaïque passé par le convertisseur DC/AC 4. Le surplus de courant est alors réinjecté vers le réseau électrique 22 car ils sont en phase.
Le couplage multi-source permet également au système d'accepter en sortie le double de sa puissance nominale en soutirage constant :
- lorsque la consommation en sortie électrique 23 est inférieure à 3kW, elle est alimentée par les panneaux photovoltaïques et/ou les batteries 21 en fonction des priorités choisies. Si les panneaux photovoltaïques et les batteries 21 ne suffisent pas, le réseau électrique 22 prend le relai en fonction des priorités choisies ;
- lorsque la consommation en sortie électrique 23 est supérieure à 3kW, elle est alimentée par les panneaux photovoltaïques et/ou les batteries 21 en fonction des priorités choisies à raison de 3kW maximum. Si les panneaux photovoltaïques et les batteries 21 ne suffisent pas, le réseau électrique 22 prend le relai en fonction des priorités choisies. Les besoins supplémentaires, au-dessus de 3kW, seront alimentés par le réseau électrique 22. Le couplage multi-source arrive à gérer et continue à fonctionner normalement en cas de défaut, d'absence, sur une des sources. Ainsi, lorsque les panneaux photovoltaïques ou les batteries 21 ou encore le réseau électrique 23 est déconnecté pour une raison quelconque (dépassement des seuils autorisés, problème externe...), le couplage multi-source alimente tout de même la sortie électrique en compensant avec les sources disponibles.
Voici des exemples de réalisation particulière en fonction du temps lorsque la source d'énergie est issue de panneaux solaires :
Journée ensoleillée:
La consommation de la sortie électrique 23 est plus élevée que la production des panneaux photovoltaïques. La production alimente directement la sortie électrique 23, puis charge les batteries 21 , puis, lorsque les batteries sont pleinement chargées, réinjecte l'excédent vers le réseau électrique 22.
Journée avec un temps mitigé:
La puissance produite par les panneaux photovoltaïques est insuffisante pour alimenter la consommation de la sortie électrique 23. La production alimente directement la sortie électrique 23 et les batteries 21 apportent le manque de puissance de la sortie électrique 23.
Journée maussade:
La puissance produite par les panneaux photovoltaïques est très faible par rapport à la consommation de la sortie électrique 23. La faible production alimente directement la sortie électrique 23, les batteries 21 apportent une partie du manque de puissance de la sortie électrique 23 aidées par le réseau électrique 22 dans le cas où les batteries 21 ne sont pas assez chargées (en- dessous du seuil de 50% par exemple).
Nuit:
La sortie électrique 23 est alimentée par les batteries 21 aidées par le réseau électrique 22 dans le cas où les batteries 21 ne sont pas assez chargées (en-dessous du seuil de 50% par exemple).
Absence du réseau:
Le réseau électrique 22 est absent. La production alimente directement la sortie électrique 23 et les batteries 21 apportent le manque de puissance de la sortie électrique 23 jusqu'à une décharge profonde (80% par exemple). Charge forcée des batteries:
Pendant la plage horaire programmée pour réaliser une charge forcée des batteries 21 , le réseau électrique 22 charge les batteries 21 et alimente en même temps la sortie électrique 23.
La figure 4 montre un schéma de principe de la recharge des batteries.
En effet, une gestion intelligente du stockage d'énergie limite l'utilisation des batteries 21 . Le système charge les batteries 21 uniquement avec l'excédent de production de la source d'énergie 20, et les décharge seulement pour assurer le complément nécessaire à la sortie électrique 23.
Cet exemple de réalisation permet de réduire la capacité de stockage, de prolonger sa durée de vie en évitant au maximum de le solliciter (nombre de cycles réduits) et augmenter le rendement global du système :
- lorsque la consommation en sortie électrique 23 est inférieure à la production des panneaux photovoltaïques, la production transite directement vers la sortie électrique 23 sans passer par les batteries 21 . Le surplus de production sert uniquement à recharger les batteries 21 ;
- lorsque la consommation en sortie électrique 23 est supérieure à la production des panneaux photovoltaïques, la production transite directement vers la sortie électrique 23 sans passer par les batteries 21 et le besoin supplémentaire provient des batteries 21 .
Dans un exemple de réalisation, le rendement de la production photovoltaïque transitant directement vers la sortie électrique 23 est, au point de puissance maximum, de 94,5%. .
Dans un exemple de réalisation, le rendement de la production photovoltaïque transitant directement vers le réseau électrique 22 est, au point de puissance maximum, de 94,5%.
Ainsi dans les deux précédents exemples de réalisations, pour 1000W produit sur la source d'énergie 20, 945W sont restitués respectivement sur la sortie électrique 23 ou le réseau électrique 22.
Le rendement de la conversion DC/DC 7 allant des panneaux photovoltaïques vers les batteries 21 est, au point de puissance maximum, de 94%. Le rendement de la conversion DC/AC 4 allant des batteries 21 vers la sortie électrique est de 93%.
Dans l'hypothèse que le rendement des batteries 21 est de 80%, rendement moyen pour une batterie de technologie plomb/acide (variable en fonction de modèle et de la technologie, pouvant atteindre 95% pour des batteries de technologie Lithium), le rendement de la production photovoltaïque transitant par les batteries 21 pour alimenter la sortie électrique 23 est de 69,9% (0,94 x 0,93 x 0,80 = 0,699).
Le rendement global de l'installation, en tenant compte que 50 % de la production est consommée directement par la sortie électrique 23 et que 50 % est stockée dans les batteries 21 est donc de 82,2%. Ainsi, pour 1000W produit sur la source d'énergie 20, 822W sont restitués sur la sortie électrique 23.
Le rendement global de l'installation, en tenant compte que 70 % de la production est consommée directement par la sortie électrique 23 et que 30 % est stockée dans les batteries 21 est donc de 88.5%. Ainsi, pour 1000W produit sur la source d'énergie 20, 885W sont restitués sur la sortie électrique 23.
Comparer à l'état de l'art, chacun des composants en série entraine une perte. Dans un système traditionnel (art antérieur), il est placé successivement le régulateur (perte entre 10% à 20%), les batteries (perte de d'environ 20%) et un onduleur (perte entre 10% à 15%), soit une perte globale de 35% à 45%. Le fait d'utiliser un régulateur MPPT, un chargeur et un onduleur dans un seul et même boîtier, diminue fortement la perte globale qui est réduite à 20%.
La figure 5 montre un schéma de principe de charge de la batterie.
Selon un exemple de réalisation, le procédé comporte deux niveaux de seuil de décharge en fonction de la disponibilité du réseau électrique 22. Cette configuration augmente significativement la durée de vie des batteries 21 tout en privilégiant l'autonomie du système lorsqu'il est utile.
Le procédé comprend en outre une étape de mesure de la tension et de la fréquence du réseau électrique qui permettra, en plus de l'aspect monitoring (pour surveillance en français), de vérifier la présence ou non du réseau public. Lorsque le réseau électrique 22 est présent, il est appliqué une profondeur de décharge correcte pour les batteries afin de privilégier la durée de vie des batteries 21 , par exemple, 50% de la charge de la batterie pour les batteries plomb / acide.
Lorsqu'il y a une coupure du réseau électrique 22, il est automatiquement appliqué une profondeur de décharge plus forte (par exemple 80% de la charge de la batterie) afin de privilégier l'autonomie du système.
Sur la figure, la phase 30 montre la charge de la batterie. La phase de décharge 31 montre la phase de décharge de la batterie si le réseau électrique 23 est disponible. La phase de décharge 32 montre la phase de décharge de la batterie si le réseau électrique 22 n'est pas disponible.
Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend une étape de transmission des mesures de production et d'information de la consommation.
Dans un exemple de réalisation, la transmission est sans fil permettant l'envoi d'informations sur les mesures de production ou de consommation vers un dispositif de surveillance. La liaison à distance est possible par internet ou par les réseaux de télécommunications. Par exemple, lorsque le dispositif de surveillance est un téléphone portable, la transmission est un SMS (Short Message Service ou SMS en terminologie anglo-saxonne, ou service de messagerie en français) qui donne la production et la consommation. Dans un autre exemple, il est transmis des informations sur le système pour être collectées et comparées à un historique des consommations et productions électriques.
Dans un autre exemple de réalisation, la transmission est filaire (USB/RS232) pour transmettre des informations au dispositif de surveillance.
Par exemple, le dispositif de surveillance est un ordinateur, téléphone portable, tablette, ou tout appareil permettant de lire les informations comme un écran...
Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de surveillance permet le pilotage de la charge des batteries.
La figure 6 représente un schéma intégrant des informations sur l'heure pleine et l'heure creuse d'un compteur électrique. Le système comporte un boîtier 40 comprenant un microcontrôleur 41 et une carte de gestion 42 permettant de commander des prises électriques 48. La carte de gestion permet d'intégrer des informations. Par exemple, les informations envoyées à la carte de gestion sont : une demande de délestage, tarification horaire du réseau public d'électricité... La carte de gestion permet de commander l'alimentation des prises électriques 48 en fonction de cet horaire.
Le procédé prend en compte l'horaire pour utiliser différentes stratégies :
- Lorsque le réseau public d'électricité envoie une information de tarification horaire faible le système autorise la charge forcée des batteries depuis le réseau public d'électricité ;
- Lorsque le réseau public d'électricité envoie une information de demande de délestage, le système permet de diminuer la consommation depuis le réseau public d'électricité en délestant une partie de la consommation en sortie.
- Lorsque la production est nettement plus élevée que la consommation, le système permet d'activer des charges par pilotage (chauffe eau / chauffage / réfrigérateur / lave-vaisselle...) Une transmission de l'information du pilotage est transmise à un dispositif de surveillance 47 dans lequel il est affiché des données concernant l'alimentation des prises électriques, comme par exemple les prises électriques alimentant le chauffe eau, le chauffage, le réfrigérateur, le congélateur, le lave vaisselle...
Dans un exemple de réalisation, la transmission est réalisée sans fil par Wi-Fi (pour protocoles de communication sans fil régi par les normes du groupe IEEE 802.1 1 , marque déposée).
Lorsque le Wi-Fi est utilisé, il est relié à une box internet 44 (« box internet » pour boîte d'internet en français) permettant de fournir l'accès à Internet 48. De cette façon, le dispositif de surveillance 47 reçoit les informations par Wi-Fi ou par le réseau de télécommunication pour afficher les informations en se connectant à internet.
Dans un exemple de réalisation, la transmission est réalisée sans fil par liaison ZigBee (pour protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à consommation réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle, marque déposée).
Dans un autre exemple de réalisation, les prises électriques 48 sont commandées à distance par des réseaux domestiques, tel que le ZigBee et Wi- Fi.
La figure 7 représente un schéma avec plusieurs systèmes reliés par un réseau public.
Lorsque plusieurs systèmes sont mis en parallèle sur leur sortie réseau électrique 22, une interaction se fait entre chacun d'entre eux. Il y a la possibilité de stabiliser en tension et en fréquence le réseau électrique 22 sur commande et par communication entre les systèmes. Lorsque l'un des systèmes à un manque de batterie 21 du fait d'une forte demande de puissance en sortie électrique 23, un autre système ayant un faible besoin en sortie électrique 23 envoie sa production électrique 20 vers la sortie réseau électrique 22 afin que le premier système récupère cette production électrique au lieu de consommer la puissance du réseau électrique 22 (le courant prenant physiquement le chemin le plus court, il sera en priorité issu de la production voisine du réseau électrique 22). Plus le nombre de systèmes installés en parallèle sur site est important, plus le réseau public d'électricité est stable.
Selon un exemple de réalisation, il y a plusieurs boîtiers mis en parallèle.
Lorsque la tension du réseau public est faible, une commande permet à l'ensemble des systèmes d'injecter la puissance de la batterie 21 et/ou de la source d'énergie (20) sur la sortie réseau électrique 22 ou en délestant les charges afin de surélever la tension du réseau public d'électricité jusqu'à sa valeur nominale.
Lorsque la tension du réseau public est élevée, une commande permet à l'ensemble des systèmes d'activer des charge et/ou de puiser la puissance du réseau public d'électricité pour charger la batterie 21 afin d'abaisser la tension du réseau public d'électricité jusqu'à sa valeur nominale.
Lorsque la fréquence du réseau public est élevée, une commande permet à l'ensemble des systèmes de consommer une puissance active depuis le réseau public d'électricité pour charger la batterie 21 afin d'abaisser la fréquence du réseau public d'électricité jusqu'à sa valeur nominale. On entend par élevée comme étant la fréquence allant jusqu'à 1 % au dessus de sa valeur nominale.
Lorsque la fréquence du réseau public est faible, une commande permet à l'ensemble des systèmes d'injecter une puissance active sur le réseau public d'électricité depuis la batterie 21 afin de surélever la fréquence du réseau public d'électricité jusqu'à sa valeur nominale.
On entend par faible comme étant la fréquence allant jusqu'à 3% en dessous de sa valeur nominale.
La figure 8 montre les étapes du procédé objet de la présente invention. Il comporte :
- une étape 50 de mesure de la tension et du courant de la source d'énergie, de la sortie électrique et de la batterie,
- une étape 51 de calcul de la puissance de la source d'énergie, de la sortie électrique et de la batterie,
- une étape 52 connexion entre la source d'énergie, la sortie électrique, la batterie ou le réseau électrique.
Selon un exemple de réalisation, lorsque la batterie 21 est de technologie nécessitant un relais de protection consommant de l'énergie au repos (exemple batterie Lithium : batterie libère de l'électricité par échange réversible des ions lithium entre deux électrodes : une anode en graphite et une cathode en oxyde métallique) et que le mesurande de la tension de la source électrique 20 est nul, une batterie de démarrage est connectée en parallèle de la batterie 21 de technologie Lithium afin de diminuer la durée de fermeture d'un relai de protection de la batterie 21 et ainsi d'augmenter son rendement.
On entend par relais de protection, un ou des relais intégrés dans les batteries lithium du marché permettant de sécuriser la batterie (ouvert: batterie non fonctionnelle, fermé: batterie fonctionnelle). Ce relais consomme de l'énergie; optimiser son utilisation va permettre de gagner en rendement.
Exemple 1 :
Lorsque le mesurande de la tension de la batterie 21 est supérieure à une valeur limite prédéterminée, une commande est envoyée à la batterie 21 afin d'ouvrir son relai de protection : si la mesure de la tension de la batterie 21 est supérieure au seuil d'une batterie chargée (58V par exemple) une information est envoyée à la batterie 21 afin d'ouvrir son relai de protection.
Exemple 2 :
Si une puissance est demandée en sortie électrique 23 et que la puissance de la source d'énergie 22 est inférieure, la batterie de démarrage est sollicitée pendant une durée prédéterminée : si une puissance est demandée en sortie électrique 23 et que la puissance de la source d'énergie 22 est inférieure, la batterie de démarrage est sollicitée par exemple pendant 30 secondes.
Exemple 3 :
Si la puissance en sortie électrique 23 reste supérieure à la puissance de la source électrique 22 pendant cette durée prédéterminée, une commande est envoyée à la batterie 21 afin de fermer le relai de protection de la batterie 21 : si la puissance en sortie électrique 23 reste supérieure à la puissance de la source électrique 22 pendant par exemple 30 secondes, une commande est envoyée à la batterie 21 afin de fermer le relai de protection de la batterie 21 .
Exemple 4 :
Lorsque le mesurande de la tension de la batterie 21 est inférieure à une valeur limite prédéterminée, une commande est envoyée à la batterie 21 afin d'ouvrir son relai de protection : lorsque le mesurande de la tension de la batterie 21 est inférieure au seuil de fin d'utilisation d'une batterie (42V par exemple), une commande est envoyée à la batterie 21 afin d'ouvrir son relai de protection.
Exemple 5 :
Si une puissance est demandée en sortie électrique 23 et que le mesurande de la tension de la batterie de démarrage est supérieure à une valeur limite prédéterminée et que la puissance de la source d'énergie 22 additionnée à une valeur limite prédéterminée est supérieure pendant une durée prédéterminée, une commande est envoyée à la batterie 21 afin de fermer le relai de protection de la batterie 21 : si une puissance est demandée en sortie électrique 23 (1000W) et que le mesurande de la tension de la batterie de démarrage est supérieure à la valeur limite prédéterminée d'une batterie chargée (58V par exemple: la batterie est donc chargé) et que la puissance de la source d'énergie 22 (1200W) additionnée à un offset de -50W (1 150W) est supérieure à la puissance de la sortie 23 (1000W) pendant 15 secondes, une commande est envoyée à la batterie 21 afin de fermer le relai de protection de la batterie 21 (permettant la charge de la batterie 21 ).
Selon un autre exemple de réalisation, la présente invention vise un système pour la mise en œuvre du procédé, ledit système comporte un boîtier comprenant :
- un dispositif de poursuite du point de puissance maximale,
- un dispositif de couplage de phase d'énergie,
- un chargeur, et
- un onduleur.
Ainsi, le boîtier est simple à installer et réduit le câblage et la programmation. Les pertes globales sont fortement diminuées du fait d'avoir tout intégré dans un même boîtier.
Le dispositif de poursuite du point de puissance maximale, appelé également régulateur MPPT (« Maximum Power Point Tracking » en terminologie anglo-saxonne) est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire.
Dans un autre exemple de réalisation, le système comprend plusieurs boîtiers.
Ainsi, les boîtiers à proximité récupèrent la production électrique au lieu de consommer la puissance du réseau électrique. En effet, le courant prenant physiquement le chemin le plus court, il sera en priorité issu de la production voisine du réseau électrique.
NOMENCLATURE
I générateur de tension 30 phase de charge
continue 31 phase de décharge avec
5 2 régulateur MPPT réseau électrique
3 convertisseur DC/DC 30 32 phase de décharge sans
4 convertisseur DC/AC réseau électrique
5 relais
6 connecteur « Grid 40 boîtier
10 connection » 41 microcontrôleur
7 convertisseur DC/DC 35 42 carte de gestion
réversible 43 information sur l'heure pleine
8 relais ou l'heure creuse
9 commutateur intelligent 44 boîte d'internet
15 1 0 connecteur « AC OUTPUT » 45 connexion WIFI
I I carte commande 40 46 internet
1 2 slot intelligent 47 dispositif de surveillance
1 3 carte RS232/USB 48 prises électriques
14 écran LCD
20 1 5 monitoring 50 étape de mesure de la
45 production électrique
51 étape de connexion du flux
20 source d'énergie électrique
52 étape de connexion de la
21 batterie
sortie électrique
22 réseau électrique
25 23 sortie électrique

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de gestion d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- a) mesure de la tension et du courant d'une source d'énergie (20), d'une sortie électrique (23) et d'une batterie (21 ) ;
- b) calcul de la puissance produite par la source d'énergie (20), de la puissance consommée par la sortie électrique (23) et de la puissance échangée avec la batterie (21 ) ;
- c) connexion entre la source d'énergie (20), la sortie électrique (23), la batterie (21 ) et un réseau électrique (22) :
- la source d'énergie (20) est connectée à la sortie électrique (23) pour l'alimenter, si la puissance produite par la source d'énergie (20) est supérieure à la puissance consommée par la sortie électrique (23),
- la source d'énergie (20) est connectée à la batterie (21 ) pour l'alimenter, si la puissance produite par la source d'énergie (20) est supérieure à la puissance échangée avec la batterie (21 ), ou
- la source d'énergie (20) est connectée au réseau électrique (22) ;
- d) transmission à un dispositif de surveillance des mesures de production électrique et de l'information de la consommation et possibilité de commande de plusieurs systèmes à distance.
- e) la sortie électrique (23) est connectée à la source d'énergie (20), la batterie (21 ) ou au réseau électrique (22) en fonction d'une information de tarification horaire du kWh fourni par réseau public d'électricité, tel que heure pleine ou heure creuse, dans lequel la sortie électrique (23) est connectée :
- soit à la source d'énergie (20), puis à la batterie (21 ) si la puissance produite par la source électrique (20) est inférieure à la puissance consommée par la sortie électrique (23), puis au réseau électrique (22) si le mesurande de l'état de charge de la batterie (21 ) de l'étape a) exprimée en pourcentage (%) est inférieur à la valeur limite prédéterminée, si l'information de la tarification horaire du kWh fourni par le réseau public d'électricité est élevée.
- soit à la source d'énergie (20), puis au réseau électrique (22) si la puissance produite par la source électrique (20) est inférieure à la puissance consommée par la sortie électrique (23) si l'information de la tarification horaire du kWh fourni par le réseau public d'électricité est faible, puis à la batterie (21 ), si il y a une coupure du réseau électrique (22).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel lorsque la source d'énergie (20) alimente la sortie électrique (23), le procédé comprend également les étapes suivantes :
- calcul d'une première puissance restante en soustrayant la puissance consommée par la sortie électrique (23) à la puissance produite par la source d'énergie (20) ;
- connexion de la première puissance restante à la batterie (21 ) pour charger ladite batterie (21 ), si le mesurande de l'état de charge de la batterie (21 ) de l'étape a) exprimé en pourcentage (%) est inférieur à une valeur limite prédéterminée et si la mesurande de la première puissance restante est supérieure à zéro ;
- calcul d'une deuxième puissance restante en soustrayant la puissance échangée avec la batterie (21 ) à la première puissance restante ;
- connexion de la deuxième puissance restante au réseau électrique (22), si le mesurande de la deuxième puissance restante est supérieure à zéro ;
- connexion de la première puissance restante au réseau électrique (22) si le mesurande de l'état de charge de la batterie (21 ) de l'étape a) exprimé en pourcentage (%) est supérieur à une valeur limite prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel lorsque la source d'énergie (20) alimente la batterie (21 ), le procédé comprend également les étapes suivantes : - calcul d'une première puissance restante en soustrayant la puissance échangée avec la batterie (21 ) à la puissance produite par la source d'énergie (20) ;
- connexion de la première puissance restante à la sortie électrique (23), si la première puissance restante est supérieur à la puissance consommée par la sortie électrique (23),
- calcul d'une deuxième puissance restante en soustrayant la puissance consommée par la sortie électrique (23) à la première puissance restante ;
- connexion de la deuxième puissance restante au réseau électrique (22), si le mesurande de la deuxième puissance restante est supérieur à zéro.
4. Procédé selon l'une des revendications 2 à 3, dans lequel il comprend une étape de mesure du réseau électrique (22) et si le mesurande de la tension du réseau électrique (22) est supérieur à zéro, alors la valeur limite prédéterminée est de 30 à 55%, de préférence 45 à 55% et lorsque le mesurande de la tension du réseau électrique (22) est nul alors la valeur limite prédéterminée est de 60 à 90%, de préférence 75 à 85%.
5. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la source d'énergie (20) est une énergie renouvelable, tel qu'un panneau solaire, une éolienne, une énergie marine.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit procédé comprend également l'étape suivante :
- dans le cas d'une batterie (21 ) de technologie utilisant un relais de protection, une batterie de démarrage remplace la batterie (21 ) pendant une durée prédéterminée et une information est envoyée à la batterie (21 ) pour ouvrir son relais de protection, si le mesurande de la tension de la batterie (21 ) est supérieure à une valeur limite prédéterminé et si la puissance consommée par la sortie électrique (23) est inférieure à la puissance produite par la source d'énergie (22), ou si le mesurande de la tension de la batterie (21 ) est inférieure à une valeur limite prédéterminé et si la puissance consommée par la sortie électrique (23) est supérieure la puissance produite par la source d'énergie (22) pendant une durée prédéterminée.
EP15817464.9A 2014-12-02 2015-12-02 Procédé pour la gestion d'énergie Ceased EP3227982A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1461752A FR3029326B1 (fr) 2014-12-02 2014-12-02 Procede et systeme pour la gestion d’energie
PCT/FR2015/053298 WO2016087781A1 (fr) 2014-12-02 2015-12-02 Procédé pour la gestion d'énergie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3227982A1 true EP3227982A1 (fr) 2017-10-11

Family

ID=52824333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15817464.9A Ceased EP3227982A1 (fr) 2014-12-02 2015-12-02 Procédé pour la gestion d'énergie

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10431985B2 (fr)
EP (1) EP3227982A1 (fr)
CN (1) CN107210606B (fr)
AU (2) AU2015356852A1 (fr)
FR (1) FR3029326B1 (fr)
WO (1) WO2016087781A1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5968719B2 (ja) * 2012-08-06 2016-08-10 京セラ株式会社 管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置
CN106300407B (zh) * 2015-05-26 2020-03-17 通用电气公司 发电系统
DE102016224861B3 (de) 2016-12-13 2018-03-08 Siemens Schweiz Ag Stellantrieb mit einer USB-Schnittstelle zur Übertragung von Konfigurationsdaten und/oder Diagnosedaten zwischen einem Stellantrieb und einem angeschlossenen Bediengerät im stromlosen oder ausgeschalteten Zustand des Stellantriebs
WO2019044403A1 (fr) 2017-08-31 2019-03-07 株式会社村田製作所 Système de production d'électricité solaire et unité de conditionnement d'énergie
US20200173719A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-04 Mikko Lauri Antti Jaakkola Method and system for cold storage health and content monitoring
US11183874B1 (en) * 2020-05-21 2021-11-23 Cox Communications, Inc. Power grid monitoring using network devices in a cable network
FR3113791B1 (fr) * 2020-09-03 2023-09-01 Alstom Transp Tech Système de protection d’une batterie d’un véhicule

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2400621A2 (fr) * 2010-06-01 2011-12-28 Samsung SDI Co., Ltd. Système de stockage d'énergie et son procédé de contrôle

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914411B2 (en) * 2003-05-19 2005-07-05 Ihs Imonitoring Inc. Power supply and method for controlling it
US8872379B2 (en) * 2007-11-30 2014-10-28 Johnson Controls Technology Company Efficient usage, storage, and sharing of energy in buildings, vehicles, and equipment
US7800247B2 (en) * 2008-05-30 2010-09-21 Chun-Chieh Chang Storage system that maximizes the utilization of renewable energy
EP2325970A3 (fr) * 2009-11-19 2015-01-21 Samsung SDI Co., Ltd. Système de gestion d'énergie et système de stockage d'énergie raccordée au réseau incluant le système de gestion d'énergie
KR101097259B1 (ko) * 2009-12-11 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장을 위한 장치 및 제어 방법
JP5676767B2 (ja) * 2010-10-01 2015-02-25 三星エスディアイ株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． エネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法
KR101203842B1 (ko) * 2010-12-28 2012-11-21 엘지전자 주식회사 에너지 관리장치의 제어방법
KR101265645B1 (ko) * 2010-12-28 2013-05-24 엘지전자 주식회사 태양광 발전시스템
CN102104251B (zh) * 2011-02-24 2013-04-24 浙江大学 一种并网运行模式下的微电网实时能量优化调度方法
CN102591276B (zh) * 2012-01-18 2014-04-16 山东工商学院 一种适用于智能电网的居民用户智能电表系统
KR20130104771A (ko) * 2012-03-15 2013-09-25 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템 및 그의 제어 방법
US9270118B2 (en) * 2012-07-19 2016-02-23 Solarcity Corporation Techniques for controlling energy generation and storage systems
CN103280840A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 上海电力学院 一种分布式光伏储能系统及其工作方法
US10453154B2 (en) * 2013-08-09 2019-10-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power adjustment system, power adjustment method, and computer program

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2400621A2 (fr) * 2010-06-01 2011-12-28 Samsung SDI Co., Ltd. Système de stockage d'énergie et son procédé de contrôle

Also Published As

Publication number Publication date
US10431985B2 (en) 2019-10-01
WO2016087781A1 (fr) 2016-06-09
CN107210606B (zh) 2021-06-08
AU2015356852A1 (en) 2017-06-15
US20170310112A1 (en) 2017-10-26
CN107210606A (zh) 2017-09-26
AU2020202251A1 (en) 2020-04-23
FR3029326A1 (fr) 2016-06-03
FR3029326B1 (fr) 2018-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3227982A1 (fr) Procédé pour la gestion d&#39;énergie
WO2017026287A1 (fr) Dispositif de commande, dispositif de gestion d&#39;énergie, système, et procédé de commande
CA2844356C (fr) Installation et procede de charge pour batterie electrique
CN112425022A (zh) 大型可再生峰化装置、紧密耦合的太阳能光伏和储能
JP6256844B2 (ja) 電力管理装置、電力管理システム、電力管理方法
EP3672019B1 (fr) Procédé et dispositif de commande de recharge et de décharge de batteries d&#39;un ensemble desdites batteries avec recharge partielle d&#39;une batterie
JP5019399B2 (ja) 住宅電気エネルギー管理システム
WO2015001767A1 (fr) Dispositif de commande et système de gestion d&#39;énergie
EP3545618A1 (fr) Dispositif autonome et mobile de production, de stockage et de distribution d&#39;energie electrique
CN108432029B (zh) 用于控制电力存储设备的系统和方法
US11658486B2 (en) Energy control for energy storage systems
EP3123583B1 (fr) Mono-onduleur
WO2016142628A1 (fr) Carte électronique de pilotage énergétique d&#39;un équipement électrique autonome et communicant
FR3104843A1 (fr) Micro-réseau à équilibre perfectionné entre consommation et production
JP2017050903A (ja) エネルギ管理システム、エネルギ管理装置およびエネルギ管理方法
JP2020089200A (ja) 充放電制御装置及び充放電制御方法
JP2014075902A (ja) 交流発電装置
EP3672024A1 (fr) Procédé et dispositif de commande de recharge et de décharge de batteries d&#39;un ensemble desdites batteries
Mindra et al. Combined peak shaving/time shifting strategy for microgrid controlled renewable energy efficiency optimization
WO2016015780A1 (fr) Dispositifs de gestion d&#39;énergie
FR2999029A1 (fr) Dispositif et procede de regulation de l&#39;alimentation electrique d&#39;un reseau ayant une source photovoltaique.
KR102333046B1 (ko) 에너지 저장장치(ess)의 충방전량 제어 장치 및 제어 방법
FR3090227A1 (fr) Système de production et de distribution d’énergie, réparti, mutualisé et opérable
EP4230473A1 (fr) Hiérarchisation dynamique des consommations électriques au sein d&#39;une station de recharge pour véhicules électriques en charge lente et rapide en fonction de sources d&#39;énergie renouvelable
WO2016071237A1 (fr) Gestion energetique d&#39;une flotte de vehicules electriques

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20170531

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20181214

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20201107