Brevet FR3131140A1 — publié le 20230623

Procédé de suivi de point de puissance maximale d’un module photovoltaïque, comportant, selon une périodicité des mesures (120) de point de fonctionnement I/V du module et des positionnements dudit point de fonctionnement à son point de puissance maximal MPP, comportant une surveillance de la dégradation dudit module, ladite surveillance comportant : - selon une périodicité avec n 1 >1 constant ou variable, des étapes (130, 140) de mesure des paramètres I et V du module pour des points décalés en tension V MPP +α et V MPP -β sur la courbe I(V) par rapport au point de puissance maximale MPP, un calcul de la pente dI/dV+ au point V MPP +α et de la pente dI/dV- au point V MPP -β et de mémorisation desdites données ainsi que du MPP, selon une périodicité avec n 2 n 1 > des étapes (160, 170) de mesure de valeurs de I et V en balayant la courbe I(V) et de calcul de paramètres (Jsc ; Voc ; FF ; Rs ; Rsh ; I0 ; n) du module et de mémorisation desdits paramètres et valeurs, - une ou plusieurs étapes (200) de calcul, de tracé et d’affichage de courbes de couples de données à partir des p paramètres mesurés et calculés, - une ou plusieurs étapes de détection de dégradation à partir des desdits paramètres mesurés et calculés. Figure de l’abrégé : 3 PROCEDE ET DISPOSITIF DE SUIVI DE POINT DE PUISSANCE MAXIMALE ET DE SURVEILLANCE DE DEGRADATION D’UN MODULE PHOTOVOLTAIQUE La présente divulgation relève du domaine de la gestion et de l’exploitation de modules photovoltaïques tels que des panneaux ou ensembles de panneaux photovoltaïques. Il est connu d’utiliser des dispositifs de suivi de point de puissance maximale (MPPT Maximum Power Point Tracker en Anglais) pour modules photovoltaïques mono-jonction ou multi-jonctions. Ces dispositifs MPPT sont utilisés sur des installations photovoltaïques telles qu’une ferme solaire, sur des toits ou autres. Ils sont adaptés à des modules photovoltaïques monofaciaux ou bifaciaux notamment. Il est aussi connu que les matériaux constituant les différentes sous-cellules d’un module mono-jonction ou multi-jonctions sont amenés à se dégrader avec le temps. A ce jour, les cellules silicium sont une technologie mature qui a profité de décennies de recherche pour augmenter sa fiabilité. De telles cellules peuvent toutefois maintenant être associées à des cellules pérovskite, pour lesquelles un des défis demeure la stabilité dans le temps des matériaux les constituant. Il est donc nécessaire de pouvoir suivre leur dégradation et connaitre les causes de cette dégradation et leur répartition dans le temps et fréquence. Dans le cas de cellules combinant par exemple des jonctions silicium avec des jonctions pérovskite notamment il est plus particulièrement nécessaire de connaître les causes de dégradations des matériaux des jonctions causant une perte de rendement des modules et ainsi prévoir les améliorations nécessaires pour améliorer ces technologies. Il est aussi souhaitable dans le cadre de l’exploitation des modules photovoltaïques de pouvoir effectuer de la détection précoce d’anomalies pour anticiper le remplacement des modules défectueux pendant une période favorable et ainsi éviter des périodes d’indisponibilité. Les performances des modules en conditions réelles que ce soit sur un champ photovoltaïque ou sur un toit sont particulièrement impactées par ces mécanismes de dégradation. Bien que le suivi de la puissance produite par les modules soit effectué pour en vérifier les performances au long de leur vie, ce suivi ne permet pas de comprendre en temps réel quel mécanisme de dégradation est en cause. Ces informations sont aussi précieuses pour les fabricants de modules afin d’avoir une meilleure connaissance de leur technologie et de son évolution dans le temps. Il n’est donc pas possible de prévoir les améliorations nécessaires ou encore d’effectuer de la détection précoce d’anomalies en anticipant le remplacement de modules défectueux pendant une période favorable du fait que les solutions proposées dans l’état de l’art permettent un suivi de la puissance produite et donc de la dégradation de la puissance mais pas d’identification des causes. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation et permet de rechercher les causes de baisse de rendement des modules et d’améliorer le suivi de la performance et de la dégradation de tels modules photovoltaïques. Pour ce faire la présente divulgation concerne un procédé de suivi de point de puissance maximale d’au moins un module photovoltaïque, comportant, selon une périodicité des mesures de point de fonctionnement I/V dudit module et des positionnements dudit point de fonctionnement à son point de puissance maximal MPP, et qui comporte une surveillance de la dégradation dudit module, ladite surveillance comportant : - selon une périodicité avec n 1 >1 constant ou variable, des étapes de mesure des paramètres I et V dudit module pour des points décalés en tension V MPP +α et V MPP -β sur la courbe I(V) par rapport au point de puissance maximale MPP, un calcul de la pente dI/dV+ au point V MPP +α et de la pente dI/dV- au point V MPP -β et de mémorisation desdites données ainsi que du MPP, - selon une périodicité avec n 2 n 1 > des étapes de mesure de valeurs de I et V en balayant la courbe I(V) et de calcul de paramètres (Jsc ; Voc ; FF ; Rs ; Rsh ; I0 ; n) du module et de mémorisation desdits paramètres et valeurs, - une ou plusieurs étapes de calcul, de tracé et d’affichage de courbes selon couples de données à partir des p paramètres mesurés et calculés, - une ou plusieurs étapes de détection de dégradation à partir des desdits paramètres mesurés et calculés. Selon ce procédé, les paramètres mesurés au cours d’une période de vie du ou des modules surveillés permettent par comparaison à des modèles de dégradation de déterminer le type de dégradation en cours et d’informer les opérateurs du statut de ces modules. Au moins certains des paramètres p proviennent d’un calcul de dérivées d[X]/d[Y] avec X=[indicateur de performance et dégradation] et Y=[donnée météorologique du lieu], ledit indicateur de performance et de dégradation comprenant Efficacité, Jsc, Voc, Impp, Vmpp, FF, Rs, Rsh, dI/dV+, dI/dV-, ladite « donnée météorologique » comprenant: humidité, température environnante et du module, vitesse du vent, pression, indice UV, Irradiance au moyen de capteurs météorologiques dédiés communicants et l’affichage desdites dérivées. Ce type de calcul permet de prendre en compte les données météorologiques pour affiner la détection des défauts. Les valeurs de α et de β sont avantageusement ajustées en fonction du nombre de cellules du ou des module pris en compte par lesdites étapes de mesure. Ceci permet de surveiller des modules simples multi-cellules ou des ensembles de modules en série ou en série parallèle reliés à un dispositif de surveillance unique. Le procédé peut comporter une modification des valeurs de n 1 et/ou de n 2 au long de ladite surveillance. Notamment, les valeurs de n 1 et/ou de n 2 sont réduites lors de la détection d’une dégradation et pour lequel en l’absence de détection d’évolution de la dégradation, les valeurs de n1 et/ou de n2 sont augmentées à chaque boucle de l'algorithme. Ceci permet d’adapter la périodicité des mesures lorsqu’une dégradation apparaît. Le procédé peut comporter une ou plusieurs étapes de sélection desdits données, paramètres et valeurs, pour conserver lesdits données, paramètres et valeurs correspondant à des conditions météorologiques fixées par l’utilisateur. Ceci permet de détecter des dégradations dont l’apparition est dépendante des conditions de température par exemple. Au moins certains des p paramètres peuvent provenir d’un calcul du ratio de l’intégrale temporelle de la puissance à MPP par le produit de l’efficacité par l’intégrale temporelle de l’irradiance perçue selon des cycles journaliers. Ce calcul permet de fournir des paramètres lissés sur une journée. Au moins certaines des étapes de calcul, de tracé et d’affichage comprennent un tracé de courbes de la pente dI/dV- fonction de la pente dI/dV+ pour les points mesurés au long desdites étapes de mesure. Le procédé peut comporter une étape de recherche de dégradation du module et en cas de dégradation, une étape de recherche d’une cause de dégradation, pour lequel ladite recherche se fait par la comparaison de l’écart d’un jeu de courbes modélisés pour différents modes de dégradation avec une courbe obtenue par les mesures. Le procédé peut comporter une étape d’affichage de cause de dégradation. Le procédé peut comporter la comparaison d’une ou plusieurs courbes de paramètres mesurés avec un indicateur limite de dégradation au-delà duquel une alerte de détection d'anomalies est envoyée à un opérateur. La présente divulgation concerne en outre un dispositif de suivi de maximum de point de puissance d’un module photovoltaïque comportant un boîtier muni d’un écran d’affichage et d’un processeur et configuré pour implémenter le procédé divulgué et afficher les courbes obtenues. Ledit boîtier s’intercale entre un ou plusieurs modules et un convertisseur courant continu / courant alternatif. Ledit boîtier peut comporter un module de communication avec liaison externe vers un calculateur distant d’un système de surveillance configuré pour programmer notamment dans le processeur numérique les types de mesures et la périodicité de ces mesures ou récupérer des données de mesure faites par ledit boîtier et pour transmettre à un opérateur des informations sur le statut des modules et des alertes sur détection d’anomalies. La présente divulgation concerne en outre un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-avant lorsque ce programme est exécuté par un processeur numérique. La présente divulgation concerne enfin un support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé lorsque ce programme est exécuté par un processeur numérique. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : représente une courbe J(V) traditionnelle d’une cellule photovoltaïque ; représente la courbe de la avec points de mesure selon un aspect de la présente divulgation. montre un logigramme décrivant des étapes de modes de réalisation de la présente divulgation. représente des courbes théoriques de dégradation selon plusieurs mécanismes de dégradation et une courbe de dégradation mesurée pour un module; représente un exemple de réalisation d’un boîtier de mise en œuvre du procédé de la présente divulgation. Procédé de suivi de point de puissance maximale d’au moins un module photovoltaïque, comportant, selon une périodicité des mesures (120) de point de fonctionnement I/V dudit module et des positionnements dudit point de fonctionnement à son point de puissance maximal MPP, caractérisé en ce qu’il comporte une surveillance de la dégradation dudit module, ladite surveillance comportant : - selon une périodicité avec n 1 >1 constant ou variable, des étapes (130, 140) de mesure des paramètres I et V dudit module pour des points décalés en tension V MPP +α et V MPP -β sur la courbe I(V) par rapport au point de puissance maximale MPP, un calcul de la pente dI/dV+ au point V MPP +α et de la pente dI/dV- au point V MPP -β et de mémorisation desdites données ainsi que du MPP, - selon une périodicité avec n 2 n 1 des étapes (160, 170) de mesure de valeurs de I et V en balayant la courbe I(V) et de calcul de paramètres (Jsc ; Voc ; FF ; Rs ; Rsh ; I0 ; N) dudit module et de mémorisation desdits paramètres et valeurs, - une ou plusieurs étapes (200) de calcul, de tracé et d’affichage de courbes de couples de données à partir des p paramètres mesurés et calculés, - une ou plusieurs étapes de détection de dégradation à partir des desdits paramètres mesurés et calculés. Procédé selon la revendication 1 pour lequel au moins certains des paramètres p proviennent d’un calcul de dérivées d[X]/d[Y]) avec X=[indicateur de performance et dégradation] et Y=[donnée météorologique du lieu], ledit indicateur de performance et de dégradation comprenant : Efficacité, Jsc, Voc, Impp, Vmpp, FF, Rs, Rsh, dI/dV+, dI/dV-, ladite « donnée météorologique » comprenant: humidité, température environnante et du module, vitesse du vent, pression, indice UV, Irradiance au moyen de capteurs météorologiques dédiés communicants et l’affichage desdites dérivées. Procédé selon la revendication 1 ou 2 pour lequel les valeurs de α et de β sont ajustées en fonction du nombre de cellules dudit module prises en compte par lesdites étapes de mesure. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 comportant une modification (225) des valeurs de n 1 et/ou de n 2 au long de ladite surveillance. Procédé selon la revendication 4 pour lequel les valeurs de n 1 et/ou de n 2 sont réduites lors de la détection d’une dégradation et pour lequel en l’absence de détection d’évolution de la dégradation, les valeurs de n 1 et/ou de n 2 sont augmentées à chaque boucle de l'algorithme. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant une ou plusieurs étapes (190) de sélection desdits données, paramètres et valeurs, pour conserver lesdits données, paramètres et valeurs correspondant à des conditions météorologiques fixées par l’utilisateur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes pour lequel au moins certains des p paramètres proviennent d’un calcul du ratio de l’intégrale temporelle de la puissance à MPP par le produit de l’efficacité par l’intégrale temporelle de l’irradiance perçue selon des cycles journaliers. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes pour lequel au moins certaines des étapes (200) de calcul, de tracé et d’affichage comprennent un tracé de courbes de la pente dI/dV- fonction de la pente dI/dV+ pour les points mesurés au long desdites étapes de mesure. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant une étape (230) de recherche de dégradation du module et en cas de dégradation, une étape (210) de recherche d’une cause de dégradation, pour lequel ladite recherche se fait par la comparaison de l’écart d’un jeu de courbes modélisées (Me1, Me2, Me3, Me4, Me5) pour différents modes de dégradation avec une courbe obtenue par les mesures. Procédé selon la revendication 9 comportant une étape d’affichage de cause de dégradation. Procédé selon la revendication 9 ou 10 comportant la comparaison (240) d’une ou plusieurs courbes de paramètres mesurés avec un indicateur limite de dégradation au-delà duquel une alerte (250) de détection d'anomalies est envoyée à un opérateur. Dispositif de suivi de maximum de point de puissance d’un module photovoltaïque comportant un boîtier 12 muni d’un écran d’affichage 13, d’un processeur et configuré pour implémenter le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 11 et afficher les courbes obtenues. Dispositif selon la revendication 12 pour lequel ledit boîtier s’intercale entre un ou plusieurs modules et un convertisseur courant continu / courant alternatif. Dispositif selon la revendication 12 ou 13 pour lequel ledit boîtier comporte un module de communication (20) avec liaison externe (25) vers un calculateur distant (24) d’un système de surveillance configuré pour programmer notamment dans le processeur numérique (18) les types de mesures et la périodicité de ces mesures ou récupérer des données de mesure faites par ledit boîtier et pour transmettre à un opérateur des informations sur le statut des modules et des alertes sur détection d’anomalies. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 11 lorsque ce programme est exécuté par un processeur numérique. Support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 11 lorsque ce programme est exécuté par un processeur numérique.