Sous-stations de la série YB de Saudi Solar Developers : Collecteur photovoltaïque 11 kV à Riyad (quantité minimale : 5)

Le secteur de l'énergie solaire en Arabie saoudite est entré dans une phase de forte croissance. Le Royaume visant 50 % d'énergies renouvelables d'ici 2030 et le Programme national pour les énergies renouvelables (NREP) pilotant un processus d'appel d'offres concurrentiel dépassant les 30 GW d'ici 2030, les décisions d'ingénierie et d'approvisionnement prises aujourd'hui détermineront la fiabilité des centrales solaires saoudiennes pour les 25 prochaines années. À l'interface critique entre le champ photovoltaïque et le réseau électrique – où l'énergie est collectée par des milliers d'onduleurs et élevée à la tension de transport – le poste de transformation préfabriqué n'est pas un élément secondaire. Il s'agit d'une infrastructure fondamentale. Le poste de transformation préfabriqué de la série YB de Ningbo Tianan, avec sa tension nominale de 11 kV et sa compatibilité avec le réseau saoudien, est conçu spécifiquement pour ce rôle.

Infrastructures de collecte de l'énergie solaire photovoltaïque en Arabie saoudite : le contexte

Une centrale solaire saoudienne de grande envergure — par exemple, une installation de 300 MWc dans la région de Riyad — produit de l'électricité grâce à des centaines de chaînes de modules photovoltaïques. Chaque chaîne est terminée par un onduleur qui convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) à 0,69 kV (690 V). Ces onduleurs sont regroupés en grappes, et la production de CA de chaque grappe est collectée à un point de collecte moyenne tension (MT), généralement à 11 kV ou 33 kV selon l'envergure du projet et les exigences du gestionnaire de réseau. De ce point de collecte MT, un câble d'alimentation relie la centrale au poste de transformation de la Saudi Electricity Company (SEC) ou directement le point de raccordement au réseau.

La sous-station préfabriquée, également appelée sous-station de transport, Sous-station préfabriquéeUn poste de transformation compact, ou poste MT/HT, désigne l'équipement installé au point de collecte MT. Il abrite le transformateur élévateur, l'appareillage MT, l'alimentation auxiliaire BT, les équipements de protection et de contrôle, et parfois les systèmes de surveillance et de communication. En Arabie saoudite, où les grandes centrales solaires sont souvent implantées dans des zones désertiques reculées et soumises à des températures extrêmes, ce type de poste doit répondre à des normes environnementales, électriques et opérationnelles rigoureuses.

Sous-station préfabriquée série YB : aperçu de conception

La série YB de Tianan représente la gamme commerciale standard du fabricant de sous-stations préfabriquées, conçues pour un déploiement extérieur dans les secteurs des services publics et industriels. Distribution d'énergie Applications. La série YB utilise une structure de boîtier à trois compartiments :

• Compartiment HV : Il abrite l'appareillage de commutation haute tension (unité de distribution en anneau ou RMU) fonctionnant à 11 kV. Le RMU comprend généralement un interrupteur de sectionnement en charge et une combinaison fusible/disjoncteur pour la protection du transformateur.
• Compartiment du transformateur : Il abrite le transformateur de distribution, moulé en résine ou immergé dans l'huile, qui élève la tension de 0,69 kV à 11 kV (ou de 0,4 kV à 11 kV selon la configuration). Ce transformateur, composant le plus volumineux, est isolé des vibrations de la structure de l'enceinte.
• Compartiment du ventricule gauche : Il abrite l'appareillage de commutation basse tension, les relais de protection, l'équipement de communication SCADA, l'alimentation électrique auxiliaire, l'éclairage et les commandes de ventilation.

Spécifications standard de la série YB

Exigences d'interconnexion au réseau saoudien et conformité SASO

La Saudi Electricity Company (SEC) et la Saudi Standards, Metrology and Quality Organization (SASO) imposent des exigences techniques spécifiques à tous les équipements raccordés au réseau électrique saoudien. Pour les sous-stations des centrales solaires, les principales exigences de conformité sont les suivantes :

• Label de qualité SASO : L'équipement doit porter la marque de qualité SASO ou être certifié par un organisme d'évaluation de la conformité accrédité. L'équipe export de Tianan gère le processus de certification SASO pour les acheteurs saoudiens, y compris les rapports d'essais des laboratoires agréés SASO.
• Conformité à la norme IEC 62271 : Les appareillages de commutation haute tension doivent être conformes à la norme IEC 62271 (normes relatives aux appareillages de commutation et de commande haute tension), et plus particulièrement aux parties concernées pour les appareillages de commutation, les disjoncteurs et les appareils de commande.
• Exigences d'interconnexion au réseau électrique : Les systèmes de protection et de contrôle de la sous-station doivent être configurables selon les exigences du code de réseau saoudien, qui comprennent des caractéristiques spécifiques de tenue aux défauts (FRT), une protection anti-îlotage et des points de consigne de contrôle de puissance active/réactive communiqués via SCADA.
• Conditions environnementales : Les normes SASO et SEC exigent que les équipements fonctionnent sans dégradation à des températures ambiantes allant jusqu'à 55 °C, avec un rayonnement solaire pouvant atteindre 1 000 W/m² sur les surfaces de l'enceinte. L'option haute température de Tianan pour la série YB est spécifiquement validée pour ces conditions.

Conception de transformateurs pour applications solaires dans le désert saoudien

Le transformateur de distribution est l'élément central du poste de transformation préfabriqué, et ses performances garantissent la fiabilité de l'ensemble du système de captation photovoltaïque. Pour les applications solaires en Arabie saoudite, Tianan propose deux technologies de transformateurs :

Transformateur en résine coulée (type sec)

Les transformateurs à résine coulée utilisent l'encapsulation des enroulements dans une résine époxy, ce qui élimine le besoin d'huile isolante. Principaux avantages pour les installations solaires en Arabie saoudite :

• Sécurité incendie : L'absence d'huile isolante combustible signifie l'absence de risque d'incendie, un facteur essentiel dans un environnement désertique caractérisé par des températures ambiantes élevées et la présence de poussière.
• Sans entretien : Aucun contrôle du niveau d'huile, aucun prélèvement d'huile, aucun risque de fuite. Convient aux sites solaires isolés où les visites de maintenance sont peu fréquentes.
• Isolation de classe H : Les transformateurs secs de Tianan utilisent une isolation de classe H (température maximale des enroulements de 180 °C), permettant un fonctionnement à des températures ambiantes élevées avec une réduction thermique acceptable.
• Installation extérieure : Les transformateurs en résine coulée sont conçus pour une installation en extérieur sans boîtier séparé, et l'encapsulation assure une protection contre l'humidité et la contamination.

Transformateur immergé dans l'huile

Pour les applications où le rendement et les performances thermiques du transformateur priment sur la sécurité incendie, Tianan fournit des transformateurs immergés dans l'huile minérale ou un fluide ester biodégradable. Ces transformateurs présentent des pertes à vide inférieures de 5 à 8 % et des pertes en charge inférieures de 10 à 15 % par rapport aux modèles équivalents en résine coulée, ce qui se traduit par des économies sur les coûts d'exploitation tout au long de leur durée de vie de 25 ans.

Pour les installations solaires côtières saoudiennes où les codes de sécurité incendie peuvent autoriser les transformateurs immergés dans l'huile (et où le rendement supérieur est économiquement intéressant), Tianan propose en standard des transformateurs immergés dans l'huile avec une conception de réservoir ondulée pour une meilleure dissipation de la chaleur et des bassins de rétention des déversements d'huile à haute capacité.

Dimensionnement des sous-stations modulaires pour systèmes de capteurs photovoltaïques

Le dimensionnement correct du poste de transformation est une décision cruciale dans la conception d'une centrale solaire. Ce poste doit être dimensionné pour gérer la production CA totale des onduleurs photovoltaïques qu'il alimente, avec une marge suffisante pour les futures extensions de capacité et sans surdimensionnement excessif qui augmenterait inutilement les coûts d'investissement.

Pour un projet solaire d'une capacité d'environ 300 MWc dans la région de Riyad en Arabie saoudite, la configuration typique comprend 10 à 12 sous-stations modulaires de la série YB d'une puissance nominale de 2 500 kVA, réparties sur le champ photovoltaïque à des points de collecte espacés d'environ 1,5 à 2 km. La tension de 11 kV produite par chaque sous-station alimente un réseau de distribution en boucle ou radial de 11 kV qui converge vers le poste de transformation du projet, où elle est élevée à 132 kV pour le raccordement au réseau.

Pourquoi une quantité minimale de commande de 5 unités ? L’économie des achats à l’échelle d’un projet

La quantité minimale de commande (MOQ) de 5 unités pour les sous-stations préfabriquées de la série YB de Tianan reflète les impératifs économiques de la fabrication d'équipements électriques à l'échelle d'un projet. Les sous-stations préfabriquées de cette taille et de cette complexité sont configurées selon les spécifications de l'acheteur au moment de la commande : puissance nominale du transformateur, classe de tension haute tension, réglages des relais de protection, protocole de communication SCADA et finition de l'armoire sont tous définis pour chaque projet. Ce processus de configuration sur mesure exige une production minimale pour justifier les coûts d'ingénierie et d'outillage.

Pour les développeurs de projets solaires saoudiens, un projet de 300 MWc comprenant 10 sous-stations permet de passer commande en une seule production, ce qui optimise le prix unitaire et garantit une qualité homogène pour l'ensemble des sous-stations du projet. La quantité minimale de commande (MOQ) de 5 unités exclut de fait les petits développeurs (centrales solaires de moins de 50 MWc) de cet équipement, mais le rend accessible aux grandes centrales solaires qui constituent le segment dominant du marché dans le cadre du programme NREP en Arabie saoudite.

Services de projets clés en main : de la fourniture d’équipements à la mise en service

Tianan a mis au point un modèle de service international complet pour l'exportation de sous-stations solaires. Forte de plus de 15 ans d'expérience dans l'exportation d'équipements électriques en Asie, en Afrique, au Moyen-Orient et en Amérique du Sud, l'entreprise a développé un processus éprouvé pour la gestion des approvisionnements transfrontaliers en équipements destinés aux sites de projets.

Assistance technique avant-vente

• Étude de faisabilité technique basée sur le profil de charge du projet de l'acheteur et les exigences d'interconnexion au réseau
• Recommandations concernant le dimensionnement et la configuration des sous-stations
• Élaboration et examen du schéma unifilaire avec le consultant en ingénierie de l'acheteur
• Confirmation du parcours de certification SASO et du calendrier

Fournitures d'équipement

• Fabrication avec inspections en présence de témoins acheteurs (WIT) aux étapes clés : essai du transformateur, essai de l’appareillage de commutation, inspection de l’assemblage
• Tests d'acceptation en usine (FAT) effectués par un organisme tiers accrédité, si requis par l'acheteur
• Emballage pour l'exportation par voie maritime : caisses en bois de qualité export avec dessiccant, indicateurs de choc et barrière anti-humidité

Assistance à l'installation et à la mise en service

• Supervision de l'installation par un ingénieur de terrain certifié Tianan (frais de déplacement et d'hébergement à la charge de l'acheteur)
• Examen de la procédure de mise en service et assistance à son exécution
• Coordination du réglage des relais de protection avec le gestionnaire du réseau saoudien (SEC)
• Assistance aux tests d'acceptation sur site (SAT)

Assistance après mise en service

• Fourniture de pièces détachées par fret aérien depuis Ningbo ou à partir du stock régional détenu à Dubaï
• Assistance technique à distance par appel vidéo ou accès SCADA à distance
• Garantie : 24 mois à compter de la date de mise en service ou 30 mois à compter de la date d’expédition, la première de ces deux dates étant retenue.

Considérations environnementales désertiques pour les sous-stations préfabriquées

L'environnement de déploiement de l'énergie solaire en Arabie saoudite présente des défis spécifiques, différents de ceux rencontrés lors des installations de sous-stations classiques en climat tempéré. L'équipe d'ingénierie de Tianan a développé des solutions adaptées au marché saoudien :

Gestion thermique

Dans la région de Riyad, les températures ambiantes dépassent régulièrement 45 °C durant l'été (mai à septembre), le rayonnement solaire direct induisant une contrainte thermique équivalente à 10-15 °C sur les surfaces des boîtiers. La série YB haute température de Tianan répond à ce problème grâce à :

• Surfaces de l'enceinte revêtues d'une peinture en poudre à albédo élevé (indice de réflexion solaire > 0,7) afin de réduire l'absorption de la chaleur solaire.
• Ventilateurs à ventilation forcée avec fonctionnement à température contrôlée (activation au-dessus de 35 °C ambiant)
• Réduction thermique des transformateurs et des appareillages de commutation selon la norme CEI 60076-7 pour un fonctionnement à +55 °C
• Revêtements extérieurs résistants aux UV testés selon la norme ASTM D4799 (vieillissement accéléré aux UV)

Protection contre la pénétration de sable et de poussière

L'infiltration de sable du désert peut endommager les appareillages de commutation, les relais de protection et les systèmes de ventilation. Les sous-stations YB de Tianan, certifiées IP55, utilisent :

• Joints d'étanchéité à double joint sur toutes les ouvertures de l'enceinte
• Prise d'air filtrée avec filtres à panneaux remplaçables de qualité G4
• Entrées de câbles étanches avec presse-étoupes à compression sur toutes les traversées de câbles BT et HT
• Quincaillerie entièrement en acier inoxydable pour une résistance optimale à la corrosion par les UV et le sel

Paysage concurrentiel : Comment Tianan se compare

Le marché mondial des sous-stations solaires préfabriquées comprend des fabricants européens (ABB/S Hitachi Energy, Siemens Energy), coréens (Hyundai Electric, LS Electric) et chinois (Tianan, TBEA, XD Electric). Tianan occupe une position concurrentielle dans le segment moyen à haut de gamme des fabricants chinois.

L'avantage concurrentiel de Tianan réside dans la combinaison d'une conception de produit conforme aux normes SASO, de prix compétitifs par rapport aux alternatives européennes et coréennes, et d'un modèle de service clé en main qui simplifie les processus d'approvisionnement et de logistique pour l'acheteur. Son délai de livraison de 10 à 14 semaines (de la confirmation de commande à la mise à disposition au port de Ningbo) est nettement plus court que les délais de 16 à 20 semaines généralement constatés chez les fabricants européens.

Processus d'approvisionnement pour les développeurs solaires saoudiens

Le processus d'approvisionnement typique pour les sous-stations préfabriquées de la série YB de Tianan dans un projet solaire saoudien suit le calendrier suivant :

• Semaines 1 et 2 : Examen des spécifications techniques, confirmation du dimensionnement du poste, devis commercial
• Semaines 3 et 4 : Négociation commerciale, confirmation de commande, versement d'un acompte de 30 %
• Semaines 5 à 14 : Fabrication et essais d'acceptation en usine (FAT)
• Semaine 15 : Emballage et expédition depuis le port de Ningbo
• Semaines 16 à 20 : Transport maritime vers le port islamique de Djeddah ou la Cité économique du roi Abdallah (10 à 15 jours de transit)
• Semaines 21 à 24 : Dédouanement, transport terrestre jusqu'au site du projet
• Semaines 25 à 30 : Essais d'installation, de mise en service et de raccordement au réseau