Améliorer les performances et la fiabilité des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) grâce à la simulation C-HIL

L'entreprise

NHOA Énergie est un chef de file mondial spécialisé dans la fourniture de systèmes de stockage d’ Énergie , qui rend l’ Énergie verte à la fois fiable et compétitive. Présente sur les cinq continents avec plus de 2,6 GWh de systèmes en service ou à un stade avancé de construction, NHOA Énergie développe, fabrique et fournit des systèmes de stockage d’ Énergie par batterie (BESS) destinés à des applications industrielles à grande échelle.

Au cœur de son offre se trouve NHEXUS, une solution « plug-and-play » plateforme qui intègre de manière transparente les systèmes de conversion, de contrôle et de gestion de l'Énergie . Conçue pour allier performance, fiabilité et rentabilité, NHEXUS propose des solutions de stockage optimisées, adaptées aux besoins en constante évolution des opérateurs de réseau, des services publics et des développeurs d'Énergie .

Les défis

• Coordination complexe entre plusieurs dispositifs : les systèmes de contrôle BESS impliquent plusieurs dispositifs sous test (DUT), notamment des contrôleurs d'installation, des contrôleurs d'« îlots de puissance » distribués et des cartes de contrôle PCS, ce qui nécessite un débogage et une optimisation précis au niveau des interfaces matérielles et des délais de communication.
• Risque lié à la mise en service : il est essentiel de prévoir les performances du système avant les essais de réception sur site (SAT) afin de réduire les risques et d'accélérer les délais de déploiement.
• Gestion post-déploiement : après la mise en service, la gestion des demandes de modification, le dépannage des dysfonctionnements et l'accompagnement des tâches d'exploitation et de maintenance (telles que les opérations de commutation haute tension) nécessitent un environnement d'essai sûr et représentatif.
• Conformité aux codes de réseau : la validation des performances dans diverses conditions de marché et de réseau — notamment en cas de défauts monophasés, triphasés et entre phases — nécessite des capacités de simulation en temps réel de haute fidélité.

La solution OPAL-RT

Énergie , membre de la NHOA, a mis en place une architecture C-HIL complète, conçue pour optimiser la précision et la fidélité des simulations tout au long du cycle de vie du projet :

• Matériel : le simulateur en temps réel phare OPAL-RT OP5707XG constitue le cœur de l'plateforme, modélisant le réseau et les systèmes électriques avec une résolution temporelle ultra-élevée.
• Logiciel : le solveur eHS (boîte à outils d'électronique de puissance basée sur un FPGA) exécute le modèle de puissance du BESS — comprenant la conversion CC/CA, les pertes dans les transformateurs, les charges auxiliaires et la représentation du réseau en équivalent de Thévenin — grâce à des interfaces d'E/S dédiées permettant une intégration directe à la carte de commande du PCS.
• Intégration du matériel de commande : tout le matériel de commande pertinent du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est physiquement relié au simulateur, notamment le contrôleur de centrale électrique NHOA (PPC), la batterie PEMS (contrôleur distribué « Power Island »), la carte de commande PCS et les compteurs de puissance.
• Interface SCADA : une interface SCADA personnalisée basée sur Simulink et intégrée à RT-Lab permet le contrôle en temps réel des paramètres de simulation, la communication via TCP avec les équipements sous test (DUT) et l'exécution de procédures de test automatisées normalisées dans diverses conditions de marché et de défauts du réseau.
• Simulation de défauts sur le réseau : un simulateur de défauts configurable permet de reproduire divers types de défauts avec une impédance de court-circuit réglable, afin de valider la réponse du système dans des scénarios extrêmes.

Les résultats

La solution C-HIL d’OPAL-RT a transformé le processus d’ingénierie de NHOA Énergieà toutes les étapes du projet :

• Développement accéléré : a permis d'identifier rapidement les problèmes, d'affiner les interfaces matérielles et d'ajuster les paramètres du système dans un environnement simulé sécurisé, avant le déploiement physique.
• Mise en service sans risque : les simulations C-HIL permettent de prédire avec précision les performances du système avant les essais d'acceptation (SAT), ce qui réduit considérablement les risques sur site et accélère le processus de mise en service.
• Validation haute fidélité : la comparaison, réalisée après le SAT, entre les données réelles de l'installation et les résultats de la simulation a confirmé la précision du cadre de modélisation, tant en régime transitoire qu'en régime permanent.
• Jumeau numérique pour le service après-vente : la simulation C-HIL fait office de jumeau numérique de l'installation livrée, permettant de tester en toute sécurité les mises à jour, de dépanner les dysfonctionnements et d'apporter un soutien aux opérations d'exploitation et de maintenance.
• Essais à pleine puissance : des procédures de test automatisées poussent le système jusqu'aux limites de ses capacités de puissance, permettant ainsi de valider ses performances globales selon des points de consigne prédéfinis en matière de puissance active et réactive.

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