Une installation solaire de 200 MW située sur un plateau venteux dans le nord-ouest de la Chine était sur le point d'être connectée à un réseau, mais il y avait un problème avec l'un de ses entrepreneurs. L'onduleur doit atteindre la sous-station haute tension, mais le chemin qui y mène traverse trois kilomètres de terrain difficile et doit être accompli en quelques semaines. Il a été décidé d'envoyer un groupe de sous-stations spécialement fabriquées par Jiangsu Subian Electric Power à la station solaire citée afin d'être connectées au réseau à temps.
Dans cet article, vous pouvez apprendre les différences entre la sous-station typique produite en Chine et des modèles similaires conçus par des ingénieurs d'Europe et d'Amérique du Nord. Il y aura beaucoup d'informations utiles incluses, telles que les caractéristiques de l'unité, le processus de test et les raisons d'utiliser ce type d'équipement vendu aux fournisseurs.
Le Jalonnement de Livraison
L'approvisionnement du projet décrit ci-dessus consistait en quarante-deux unités photovoltaïques de sous-station spécifiques équipées de transformateurs de 2 000 kVA avec fonctions de surélévation (35 kV / 0,69 kV), de RMUs industriels sur les réseaux, de tableaux de distribution basse tension avec terminaisons d'onduleur, de relais numériques pour la protection, ainsi que d'instruments de mesure et de fonctionnement complet. Chaque ensemble subissait des tests de type en usine, à savoir l'élévation de température en condition de fonctionnement, la résistance au court-circuit, le test de tension, ainsi que la capacité de résister à un arc interne. Chaque unité avait une certification pour les tests de routine, couvrait les normes GB, ainsi qu'une instrumentation complète pour que l'entrepreneur EPC puisse la livrer au propriétaire.
L'achèvement de la livraison de tels jalons est significatif d'un point de vue plus large que celui du projet. Cela prouve que le point d'interconnexion PV complet et certifié peut être fabriqué et testé, au lieu de nécessiter des travaux de construction de la part du côté construction.
Qu'est-ce qu'une sous-station PV de style chinois ?
La sous-station photovoltaïque de style chinois a été développée en raison du vaste marché solaire local de la Chine, ce qui a nécessité la standardisation des conceptions de sous-stations par les fabricants de sous-stations. La sous-station de type chinois présente les caractéristiques suivantes par rapport à ses homologues européens et américains :
Station d'onduleur intégrée : La section basse tension a été conçue autour de la sortie de l'onduleur, qui est généralement comprise entre 800 et 1 500 V en courant continu et 400 à 690 V en courant alternatif. Il peut s'agir d'un onduleur fabriqué en Europe ou en Amérique, ce qui minimise les longueurs de câbles en raison du fait que l'onduleur est souvent situé dans le même skid ou dans un enclos adjacent.
Architecture normalisée moyenne tension/basse tension : Disposition à deux ou trois compartiments (sections moyenne tension, transformateur, basse tension) avec des dimensions modulaires standard, ce qui permet aux développeurs de commander la même sous-station tout le temps.
Conformité à double norme : Conçu selon les normes GB/T et autorisé par IEC 62271-202 et IEC 60076.
Modèle de livraison rapide : Grâce à la standardisation de la conception, le calendrier de fabrication est plus court — 10-16 semaines — et les coûts sont inférieurs à ceux de l'Europe.
Prêt pour le code réseau : Les relais numériques intégrés portent la fonction anti-îlotage, ainsi que la protection contre les surintensités directionnelles et la fonctionnalité de maintien de tension/fréquence préparée pour le marché.
En ce qui concerne les acheteurs internationaux, le terme “ style chinois ” désigne un type de conception bien établi, qui combine les caractéristiques de conception de sous-stations compactes et préfabriquées avec une ingénierie photovoltaïque spécifique, et mérite donc d'être considéré aux côtés des modèles européens et américains.
Structure et composants clés
| Compartiment | Équipement principal | Évaluation typique |
|---|---|---|
| Compartiment côté onduleur basse tension | Tableau de distribution basse tension, disjoncteurs AC, parafoudres, relais de protection, terminaisons d'onduleur | 400–690 V, 2 000–4 000 A |
| Compartiment du transformateur | Transformateur élévateur, confinement d'huile, surveillance de la température, option de refroidissement par air forcé | 630–4 000 kVA, 35/0,69 kV |
| Compartiment côté réseau moyenne tension | RMU à isolation solide ou SF6, option de disjoncteur à vide, CTs/VTs de mesure, parafoudres | 10–40,5 kV, 630 A |
| Contrôle et auxiliaires | Alimentation DC, chauffages, SCADA/RTU, liaisons de télécommunication, contrôle anti-condensation | — |
Les spécificités constructives pour les applications solaires incluent des courbes de dégradation calculées pour des conditions de température ambiante élevées (jusqu'à 50 °C), la conception d'un transformateur capable de cycles thermiques quotidiens, une ventilation filtrée pour les lieux secs, et un système de protection contre la corrosion utilisé dans les zones désertiques et côtières. Ces détails permettent à une unité de fonctionner efficacement pendant 25 ans dans des conditions de cycles solaires quotidiens.
Pourquoi les centrales solaires ont besoin d'une unité spécifique PV
Quatre facteurs indiquent qu'une centrale solaire ne devrait pas compter sur une sous-station de distribution générique.
Premièrement, le modèle de charge d'une installation solaire affectera le chargement du transformateur en raison des niveaux d'irradiance solaire qui atteindront un pic à midi et tomberont presque à zéro pendant la nuit. Si la conception d'une installation électrique ne prend pas cela en compte, l'isolation s'usera plus rapidement que d'habitude en raison des cycles thermiques continus.
Deuxièmement, les réglementations du réseau établissent des exigences concernant les schémas anti-îlotage, la protection contre les surintensités directionnelles, les maintiens de tension et de fréquence, y compris les temps d'attente et les caractéristiques temps-courant, qui sont difficiles à respecter en utilisant des relais de distribution standard.
Troisièmement, l'équipement de puissance réactive est nécessaire pour garantir une tension appropriée sur la ligne du réseau en fournissant de la puissance réactive régulée au réseau.
Quatrièmement, la mesure est effectuée au point d'interconnexion de l'installation solaire et doit respecter les classes de précision prescrites (0,2s/0,5s) avec la documentation SCADA complète traitée.
Les transmetteurs basés sur PV combinent les quatre domaines de technologie. C'est ce que fait l'équipement Subian, il peut donc être livré sans être personnalisé sur site.
Style Chinois vs. Européen vs. Nord-Américain
| Facteur | Style Chinois | Style Européen | Style Nord-Américain |
|---|---|---|---|
| Norme de base | GB/T + IEC 62271-202 | IEC 62271-202 | IEEE C57 / UL |
| Intégration de l'onduleur | Commun sur un skid | Enceinte séparée typiquement | Station séparée typiquement |
| Puissance typique | 630–4 000 kVA | 630–2 500 kVA | 75–5 000 kVA montés sur socle |
| Niveaux de tension | 10–40,5 kV / 400–690 V | 10–36 kV / 400–690 V | 15–35 kV / 480–690 V |
| Enceinte | IP54, skid ou armoire | IP54, armoire | Armoire résistante aux manipulations |
| Niveau de prix | Niveau de coût le plus bas | Niveau premium | Niveau premium |
| Délai de livraison | 10–16 semaines | 16–28 semaines | 20–35 semaines |
Chaque style est efficace pour son marché. La version chinoise excelle en densité d'intégration, prix et délai de livraison. Pendant ce temps, les approches européenne et nord-américaine ont des qualifications et un service locaux. Pour les projets solaires mondiaux où le prix et le temps sont les plus importants, la station solaire de style chinois est la plus attrayante.
Spécifications typiques
Spécification représentative pour l'unité de sous-station PV Subian livrée :
| Paramètre | Valeur typique |
|---|---|
| Classe de transformateur | 2 000 kVA, immergé dans l'huile, ONAN |
| Rapport de tension | 35 kV / 0,69 kV (options 10/20/33 kV) |
| Groupe vectoriel | Dyn11 ou Dyn5 |
| Pertes à vide | ~2,2–3,0 kW |
| Perte de charge à 75°C | ~16–20 kW |
| Tension d'impédance | 6%–8% |
| Matériel de commutation LV | 2 500–4 000 A ACB, terminaisons d'onduleur |
| Appareillage MV | RMU isolé solide ou SF6, 20–25 kA/3s |
| Protection | Relais numérique : 50/51, 50N/51N, 27/59, 81, anti-islanding, directionnel |
| Mesure | Classe 0,5s ou 0,2s, CTs/VTs |
| Enceinte | IP54, base galvanisée à chaud, revêtement anti-corrosion |
| Conception ambiante | Jusqu'à 50°C avec courbe de dégradation |
| Normes | GB/T + IEC 62271-202 + IEC 60076 + IEC 60529 |
Conformité aux normes et au code de réseau
| Norme | Portée | Pertinence |
|---|---|---|
| IEC 62271-202 | Postes de transformation préfabriqués | Conception d'unité complète, enceinte, tests de type |
| IEC 60076 | Transformateurs de puissance | Évaluations des transformateurs, pertes, tests |
| IEC 60529 | Protection de l'enveloppe IP | Évaluations extérieures IP54/IP55 |
| GB/T 17467 | Norme de sous-station préfabriquée chinoise | Base de conception nationale en Chine |
| IEEE 1547 / EN 50549 | Interconnexion au réseau (régionale) | Anti-islanding configuré et maintien de fonctionnement |
Les acheteurs doivent confirmer quels réglages de code de réseau sont expédiés avec les relais et demander une étude de coordination des relais pour le site. Le même matériel peut souvent répondre à EN 50549 (Europe), IEEE 1547 (Amérique du Nord) et divers codes nationaux avec un changement de firmware/réglages.
Tests en usine et documentation
Toutes les unités reçues par le processus de livraison ont suivi un programme de test en usine complet.
Les transformateurs ont été examinés (en partie et complètement) conformément à la norme IEC 60076, ce qui incluait les tests suivants : rapport ; résistance des enroulements ; pertes ; impédance ; et tests diélectriques.
En plus des inspections standard des transformateurs, l'unité complète a subi des tests de type de routine selon IEC 62271-202. Les tests comprenaient des tests en fonctionnement tels que : élévation de température avec boîtier ; résistance au court-circuit à l'arc interne ; et diélectrique.
L'appareillage a également subi des tests de routine, y compris des tests de fonctionnement mécanique ; résistance de contact ; tests d'isolation ; et tests de fonction de protection.
En plus de ces tests de routine, les relais de protection ont été vérifiés pour s'assurer que leurs réglages de configuration étaient conformes aux codes de réseau du projet.
Avant l'expédition, chaque unité a été inspectée pour confirmer qu'elle respectait toutes les exigences, y compris : construction ; bornes ; niveau d'huile ; peinture ; et conformité documentaire.
Chaque unité était accompagnée d'un rapport de routine ; rapport de test de type ; rapports de test pour les matériaux utilisés ; et un ensemble complet de documentation afin qu'ils aient tout le nécessaire pour les utilisateurs finaux.
Coûts et fourchettes de prix
Prix indicatifs pour des unités de sous-station spécifiques au PV en configuration de style chinois (transformateur élévateur, appareillage MV et LV, protection, mesure, enveloppe IP54) :
| Puissance | Classe de tension | Prix typique (USD) | Délai de livraison |
|---|---|---|---|
| 630–1 000 kVA | 10–35 kV | $12,000–$25,000 | 10–14 semaines |
| 1 250 à 2 000 kVA | 10–35 kV | $16 000 à $35 000 | 10–16 semaines |
| 2 500 à 3 150 kVA | 10–40,5 kV | $30 000 à $60 000 | 12–18 semaines |
| 3 550 à 4 000 kVA | 10–40,5 kV | $45 000 à $90 000 | 14–20 semaines |
Ajouter 15–30% pour des enveloppes en acier inoxydable ou à haute corrosion, 10–20% pour des transformateurs à sec, et $1 500–$5 000 pour des relais avancés, mesure de classe 0,2s, et SCADA complet. Les prix sont indicatifs FOB et varient selon la spécification et la région.
Meilleures marques et comparaison des prix
| Marque | Pays | Force | Prix indicatif — 2 000 kVA (USD) |
|---|---|---|---|
| Schneider Electric | France | Solutions intégrées, service mondial | $38 000–$60 000 |
| Siemens | Allemagne | Réseau numérique, références utilitaires | $40 000–$65 000 |
| ABB / Hitachi Energy | Suisse | Large portefeuille, fortes références solaires | $38 000 à $62 000 |
| Sungrow / Huawei | Chine | Paquets d'onduleurs + stations | $32 000 à $58 000 |
| Jiangsu Subian Electric Power | Chine | Sous-stations PV de style chinois, certification IEC/GB, OEM | $16 000 à $35 000 |
Les principaux acteurs en Europe et les fabricants d'onduleurs unissent leurs forces avec des équipes locales de soutien et de conformité pour rendre les sous-stations attrayantes pour les appels d'offres majeurs. Jiangsu Subian Electric Power propose la sous-station PV dans un style entièrement chinois avec des transformateurs élévateurs, des équipements de commutation MV/LV, une protection conforme au code réseau et une mesure prête pour SCADA à 40-55% des prix européens, y compris les tests en usine, la certification en GB/T et IEC, et la personnalisation OEM. Cette combinaison de tests, de solutions intégrées à densité et de durabilité des prix garantit que Subian se classe haut sur la liste des candidats pour les appels d'offres gérés par les industries EPC qui embrassent divers projets solaires.
Comment spécifier et acheter
Pour obtenir la sortie appropriée de votre onduleur AC, additionnez la sortie de l'onduleur AC (kVA) avec une marge de 10 – 20% en tenant compte du facteur de dégradation environnementale.
Pour assurer une mise en place fluide du projet, vérifiez à l'avance avec la compagnie d'électricité la tension d'exportation ainsi que le point de connexion.
Décidez du type de transformateur – immergé dans l'huile pour les unités en plein air et de type sec pour les espaces limités ou les emplacements sensibles au feu.
Confirmez avec les spécifications de la compagnie d'électricité le code réseau – délais pour l'anti-islanding, le passage à travers et la puissance réactive selon les lois de votre pays.
Demandez des tests pour le fonctionnement complet de l'unité conformément aux exigences fournies dans la norme IEC 62271-202.
Pour les projets sous-marins ou particulièrement importants, demandez le projet de coordination des relais au cas où vous auriez plus de 1 MW de puissance de sortie.
Sélectionnez l'entreprise en fonction du coût d'exploitation évalué sur 25 ans plutôt que du coût engagé pour obtenir le générateur.
Confirmez les ressources locales et le soutien de l'entreprise.
Questions Fréquemment Posées
Qu'est-ce qu'une sous-station PV de style chinois ?
C'est une sous-station MV/LV assemblée en usine, spécialement conçue pour les centrales solaires, développée pour le marché domestique à fort volume de la Chine et maintenant exportée. Elle intègre un transformateur élévateur (630–4,000 kVA), des équipements de commutation MV, des équipements de commutation côté onduleur LV, une protection conforme au code réseau et une mesure dans un seul boîtier IP54 selon la norme IEC 62271-202, souvent avec la station d'onduleur sur le même châssis.
Combien coûte une sous-station PV de style chinois ?
Les unités complètes varient de $12,000 à $25,000 (630–1,000 kVA) jusqu'à $45,000–$90,000 (3,550–4,000 kVA). Cela représente environ 40–55% de moins que les prix européens pour une portée comparable. Les enceintes en acier inoxydable ajoutent 15–30%, les transformateurs à sec ajoutent 10–20%, et le SCADA ajoute $1,500–$5,000. Les prix sont indicatifs FOB et varient selon les spécifications et la région.
Quels tests devrais-je exiger avant d'accepter la livraison ?
Exigez des tests de routine des transformateurs selon la norme IEC 60076 (rapport, résistance des enroulements, pertes, diélectrique), des tests mécaniques et d'isolation des appareillages, et les tests de type d'unité complète IEC 62271-202 — élévation de température avec l'enceinte installée, résistance aux courts-circuits, et arc interne. Pour l'exportation, ajoutez un témoin de test en usine et une inspection avant expédition.
Le design de style chinois est-il conforme aux normes internationales ?
Oui. Les unités sont construites selon les normes nationales GB/T et testées selon les normes IEC 62271-202, IEC 60076, et IEC 60529. Les relais de protection sont expédiés avec des réglages de code de réseau configurables pour EN 50549, IEEE 1547, ou des codes nationaux, et la mesure répond aux exigences de précision de classe 0.5s/0.2s.
Quel est le délai de livraison pour une livraison complète ?
Les puissances standard sont expédiées en 10–16 semaines ; les unités plus grandes (2,500–4,000 kVA) prennent 14–20 semaines. Comme le design de style chinois est standardisé, les créneaux de production sont plus courts que pour les constructions européennes sur mesure. Confirmez les créneaux par écrit tôt, surtout pour les programmes multi-unités.
Références
- IEC 62271-202 — Sous-stations préfabriquées — norme régissant la conception et les tests de type d'unité complète.
- IEC 60076 série — Transformateurs de puissance — norme de base pour le transformateur élévateur.
- IEC 60529 — Code IP — définit la protection d'enceinte IP54/IP55.
- Téléchargez le certificat de conformité aux réglementations du code de réseau applicables… — exigences d'interconnexion au réseau nord-américain.
- IRENA — Statistiques sur la capacité renouvelable — données sur le déploiement solaire mondial et la demande d'interconnexion.
- U.S. DOE — Guide d'interconnexion solaire — exigences d'interconnexion pour le solaire à grande échelle.
- Jiangsu Subian Electric Power — site officiel — fabricant et exportateur de sous-stations spécifiques au PV.
Conclusion
L'introduction des sous-stations spécifiques aux installations de Subian sur le marché représente une étape importante vers l'établissement de l'approvisionnement en équilibre solaire des installations. La nouvelle installation représente un point de livraison entièrement certifié pour les sous-stations solaires, dont les composants essentiels — transformateurs, appareillage, protection, et mesure — sont fabriqués, testés, et livrés en tant qu'équipement standard. Cela signifie que les développeurs de projets et les entrepreneurs doivent respecter leurs délais et réduire les coûts sans compromettre la qualité du site.
Les nouveautés de base incluent :
– De nouveaux types de sous-stations PV chinoises combinent des transformateurs connectés au convertisseur et des appareillages basse et moyenne tension en un seul équipement testé.
– Les dispositifs remorqués doivent passer les tests IEC 62271-202 et respecter les exigences du code de réseau.
– Leur gamme de prix varie de $12,000 à $90,000 selon la puissance, ce qui est 40–55% inférieur à celui d'équipements européens similaires.
– Il est important de comparer les pertes et le coût total sur 25 ans et de convenir du délai de livraison à l'avance.
– Comparez les marques — Schneider, Siemens et ABB avec des fabricants approuvés comme Jiangsu Subian Electric Power.
Pour les prix des sous-stations PV, les spécifications et le support à l'exportation, contactez Jiangsu Subian Electric Power à www.subian-electric.com.