[ARTICLE 2] POURQUOI VOUS AVEZ BESOIN D'UN APM INTÉGRÉ POUR PRÉDIRE LA PERFORMANCE DES ACTIFS

Cet article est le deuxième d'une série en quatre parties ( ) sur les défis O&M uniques de la classe d'actifs du stockage d'énergie et les raisons pour lesquelles les propriétaires et les exploitants de portefeuilles mixtes d'actifs solaires, éoliens et de stockage d'énergie ont besoin d'une plateforme intégrée de gestion de la performance des actifs.

Dans le premier article de cette série, nous avons expliqué pourquoi l'intégration des exigences fonctionnelles de la gestion d'un portefeuille d'actifs d'énergie renouvelable de classe mixte dans une seule plate-forme logicielle est une bonne idée. Il y a de nombreux avantages à avoir une image complète des performances opérationnelles et financières des actifs solaires et éoliens sous un seul et même toit, et l'introduction de la classe d'actifs de stockage de l'énergie renforce encore l'argumentaire. En effet, l'ajout d'un système de stockage d'énergie à une centrale solaire ou éolienne crée un potentiel d'arbitrage énergétique qui, par définition, signifie l'ajout d'une incertitude opérationnelle à votre centrale.

Pourquoi l'arbitrage énergétique ajoute-t-il de l'incertitude opérationnelle à une centrale ? Parce que, contrairement à la plupart des projets solaires et éoliens qui fonctionnent selon des calendriers de prix de l'énergie prévisibles, le stockage permet aux propriétaires d'énergie renouvelable de déplacer (décharger) l'offre d'énergie vers les offtakers lorsque les prix du marché dépassent les coûts de stockage (charge) de l'énergie.

La charge de la plupart des projets solaires et éoliens suit simplement la ressource énergétique disponible (soleil et vent). Lorsque les ressources sont suffisantes, ils produisent et vendent de l'électricité ; lorsqu'elles ne le sont pas, ils ne le font pas. Ce n'est plus le cas lorsque le stockage est ajouté à un projet solaire ou éolien. Vendre de l'électricité lorsque le soleil ne brille pas ou que le vent ne souffle pas est désormais une réalité - et personne ne peut prédire avec certitude quand ces périodes se produiront au cours de la durée de vie d'une centrale hybride à énergie renouvelable.

Si l'on ne connaît pas avec certitude le fonctionnement futur de l'actif de conversion énergétique, on ne connaît pas non plus avec certitude les coûts d'exploitation et de maintenance ni la durée de vie économique de cet actif. En d'autres termes, en l'absence de prévisions d'exploitation totalement prévisibles, les hypothèses entrant dans le modèle économique du projet doivent être constamment mises à jour si l'on veut que la centrale soit programmée de manière optimale sur le marché.

La plateforme logicielle de gestion de la performance des actifs (APM) étant la source de ces hypothèses clés, elle doit calculer en permanence la performance des actifs, leur durée de vie utile et leurs coûts d'exploitation. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les avantages de l'intégration de fonctions de gestion des actifs auparavant séparées (analyse de la performance, durée de vie estimée des actifs et coûts d'exploitation) dans une solution logicielle complète.

PRÉDICTION DE LA PERFORMANCE DES ACTIFS

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles votre plateforme APM doit être capable d'estimer les performances opérationnelles actuelles et futures de vos actifs de production d'énergie renouvelable :

1. Une grande partie des projets d'énergie solaire récemment construits n'atteignent pas leurs objectifs de production P99. Des analystes indépendants ont montré queles récentes estimations de production solaire ( ) sont agressives et inexactes. Les propriétaires doivent savoir ce que leurs projets peuvent réellement produire pendant la durée de vie de l'actif.
2. Les estimations de durée de vie fournies par les fabricants ne sont que des estimations. Les maîtres d'ouvrage ont besoin de connaître les taux réels de dégradation des performances et la durée de vie économique de leurs projets.
3. La catégorie des actifs de stockage est non seulement nouvelle, mais sa durée de vie économique est également très variable en fonction de la façon dont le système est exploité.

De toute évidence, il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un APM est nécessaire pour estimer les performances opérationnelles actuelles et futures, la durée de vie des actifs et les coûts d'exploitation. Sans ces données importantes, les propriétaires et les exploitants ne font que des suppositions éclairées sur les valeurs de ces données clés du modèle économique.

Mais voici le problème : les APM traditionnels n'ont pas de visibilité sur la fiabilité des actifs ou sur les coûts d'exploitation. Ces informations proviennent du système de gestion des actifs de l'entreprise (EAM). De plus, l'EAM a besoin des données de l'APM pour estimer avec précision la fiabilité des équipements afin de générer des estimations de la durée de vie des actifs. En d'autres termes, ce n'est qu'en combinant les ensembles de données de l'APM et de l'EAM que l'on peut obtenir une image complète de la performance, de la fiabilité et des coûts des actifs.

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LES DONNÉES DONT VOUS AVEZ BESOIN ET COMMENT LES OBTENIR

Quelles sont donc les données nécessaires pour calculer ces paramètres importants et comment s'y prendre ? Nous examinerons ci-dessous les données clés suivantes relatives à l'usine et la manière de les obtenir :

• Performance opérationnelle
• Dégradation non récupérable
• Durée de vie estimée
• Frais de fonctionnement

Nous verrons ensuite comment rassembler toutes ces données et en tirer des informations utiles.

PERFORMANCE OPÉRATIONNELLE DE L'USINE

Le calcul de la performance opérationnelle des installations et des actifs est une fonction clé de la plateforme de gestion de la performance des actifs. Lors de la conception d'une installation, tous les paramètres d'entrée du modèle de performance sont des estimations basées sur les meilleures données disponibles, telles que les fiches techniques des fabricants et les estimations du site.

Une fois la centrale construite, une série de tests de performance (généralement des tests de capacité et d'efficacité) sont effectués lors de la mise en service du système. Les résultats des tests de performance de l'installation doivent être intégrés dans le modèle de conception afin de créer un modèle de performance de l'installation "telle que construite". Équipés d'un modèle de performance tel que construit, les propriétaires et les opérateurs peuvent commencer à surveiller la performance de l'usine en utilisant une bonne base de performance.

Malheureusement, les développeurs et les propriétaires, très occupés, ne mettent généralement pas à jour le modèle de performance de l'usine avec les données de performance de base réelles, de sorte que les opérateurs sont chargés de surveiller la performance réelle par rapport à la performance attendue, avec un écart significatif par rapport à ce que devrait être la performance de l'usine.

Un bon APM résout ce problème en effectuant une estimation continue des performances réelles de l'installation et des actifs (onduleur, turbine et système de stockage) et en permettant aux opérateurs de mettre à jour le modèle de performance de la plateforme d'un simple clic de souris. Ceci est d'une importance capitale car, si cela n'est pas fait correctement, le moteur de performance ne disposera pas d'une bonne référence de performance à partir de laquelle il pourra déclencher des événements de sous-performance.

En outre, les résultats du moteur de performance de l'usine en ligne doivent être périodiquement réinjectés dans le modèle économique du projet afin que des prévisions de production précises puissent être générées.

DÉGRADATION NON RÉCUPÉRABLE DE L'USINE

Outre la surveillance continue des performances opérationnelles de la centrale, le GAP doit estimer la dégradation non récupérable des performances de la centrale au fil du temps. La deuxième loi de la thermodynamique nous dit que tous les systèmes énergétiques perdent leur capacité à produire de l'énergie au fil du temps. Ainsi, les dispositifs de conversion de l'énergie qui composent une centrale d'énergie renouvelable, comme les modules photovoltaïques et les éoliennes, connaîtront une réduction de capacité qui peut être linéaire ou non et qui peut être en accord ou non avec les garanties de performance du fabricant.

Par exemple, lorsqu'un fabricant de modules solaires garantit la dégradation des performances de ses modules, vous devez garder à l'esprit ce qui suit :

• La valeur est estimée sur la base de tests de durée de vie accélérés, car aucun panneau moderne n'a été utilisé pendant 25 ans.
• La pression est énorme pour proposer des taux de dégradation très agressifs en raison de la pression des prix sur le marché.
• Ils supposent que la dégradation de la capacité est linéaire car ils ne disposent pas de suffisamment de données historiques sur les performances pour calculer la dégradation à long terme.

Pour calculer avec précision la dégradation à long terme de la capacité de l'usine, le moteur de performance APM a besoin d'un volume important de données d'exploitation nettoyées sur une longue période. Il y a plusieurs raisons à cela.

1. Premièrement, la dégradation des performances est généralement mesurée en dixièmes de pour cent par an. Par conséquent, sans de nombreuses années de données d'exploitation nettoyées, l'incertitude des instruments de mesure de l'irradiation, du vent et de la puissance masquera le taux réel de dégradation.
2. Deuxièmement, ce ne sont pas seulement les modules qui subissent une dégradation des performances au fil du temps dans une installation solaire, mais aussi les onduleurs, les transformateurs et même les systèmes de collecte de courant continu et alternatif. Tester en laboratoire une petite partie des modules chaque année est un bon exercice et peut aider à déterminer le taux de dégradation global de l'installation, mais l'installation se dégrade dans son ensemble et l'APM doit être utilisé pour estimer les taux de dégradation réels.
3. Troisièmement, l'élimination correcte des données d'exploitation étrangères à l'estimation de la dégradation nécessite le partage coordonné des données APM et EAM afin que les événements tels que le nettoyage des modules et les pannes d'équipement puissent être éliminés de l'analyse.

Les données relatives à la prise de décision opérationnelle qui n'utilisent que les données de performance ou de maintenance de l'usine peuvent conduire à des conclusions médiocres. C'est l'interaction des données relatives aux performances, à la fiabilité et aux coûts de fonctionnement des équipements qui donne toute la mesure de ce que les gestionnaires d'actifs doivent savoir pour prendre de bonnes décisions concernant leurs installations. S'appuyer sur des ensembles de données APM et EAM déconnectés peut être trompeur.

DURÉE DE VIE ESTIMÉE DE L'USINE

Outre les données relatives aux performances opérationnelles et à la dégradation des centrales, les propriétaires et les exploitants ont également besoin d'une estimation de la durée de vie des centrales pour optimiser le calendrier de répartition, la vente et la mise hors service des actifs liés aux énergies renouvelables. L'ajout d'un actif de stockage d'énergie aux centrales renouvelables rend cette analyse encore plus complexe.

Comme nous l'avons expliqué àl'adresse dans mon dernier article, la durée de vie économique de l'actif de stockage - contrairement aux actifs solaires et éoliens - dépend fortement de son mode d'exploitation. La durée de vie économique d'un même actif de stockage exploité dans des conditions d'exploitation différentes peut varier d'un facteur cinq ou plus.

En d'autres termes, un système de stockage, selon la manière dont il est géré, peut durer 10 ans ou 2 ans. Si vous n'avez pas une idée précise de la durée de vie estimée de l'actif, il est impossible de déterminer le programme de distribution optimal du système de stockage en fonction des prix futurs de l'énergie sur le marché.

Comme pour les taux de dégradation des équipements, le calcul de la durée de vie estimée des installations et des équipements est un mélange de données d'exploitation, de données de maintenance et de données sur les coûts. Pour calculer la durée de vie estimée d'un actif de stockage, nous devons connaître les taux historiques de dégradation et de défaillance de l'équipement, ainsi que les taux futurs estimés de dégradation et de défaillance sur la base du calendrier de distribution prévu et de l'obligation d'exploitation du système de stockage. Bien entendu, ces valeurs techniques doivent être traduites en coûts d'exploitation pour déterminer le moment où la durée de vie économique de l'équipement est atteinte, afin de programmer la remise en marche ou la mise hors service du système.

COÛTS D'EXPLOITATION DE L'USINE

En fin de compte, les décisions relatives à l'exploitation des centrales doivent être prises en tenant compte non seulement des données d'exploitation telles que la capacité prévue, l'efficacité et la dégradation de l'équipement, mais aussi du coût d'exploitation de l'équipement par rapport aux possibilités de revenus offertes par les contrats d'achat d'électricité. L'exploitation d'un portefeuille d'énergies renouvelables est une activité commerciale, et les entreprises ont besoin d'une vision claire de leurs coûts d'exploitation fixes et variables.

Quels sont donc les ensembles de données qui nous permettent de connaître les coûts d'exploitation variables réels de nos actifs de production d'énergie renouvelable ? Tout est dans l'intégration des données relatives à la performance des actifs, aux coûts commerciaux et aux coûts de maintenance. Un propriétaire d'actifs ne peut pas vraiment comprendre la structure des coûts de ses actifs d'exploitation tant qu'il ne peut pas corréler les coûts d'exploitation au coût du cycle, à la dégradation de la capacité et à la fiabilité de l'équipement. Les ingénieurs en fiabilité utilisent ces informations pour calculer les "heures d'exploitation équivalentes" de l'actif.

Les heures d'exploitation équivalentes diffèrent des heures d'horloge de l'équipement en ce sens qu'elles normalisent les données de fonctionnement de l'équipement pour tenir compte de la gravité des tâches d'exploitation. Par exemple, un équipement de stockage utilisé une douzaine de fois par jour avec un taux c élevé dans un environnement à haute température peut se voir facturer cinq heures d'exploitation équivalentes pour chaque heure d'horloge de fonctionnement. Le même bien soumis à un cycle une fois par jour avec un taux c faible dans un environnement frais peut être chargé d'une demi-heure pour chaque heure d'horloge de fonctionnement.

La corrélation entre les heures d'exploitation équivalentes et les coûts d'exploitation permet aux propriétaires de savoir si le coût du cycle est supérieur aux recettes qu'il génère. Sans cette information, le propriétaire et le coordinateur des horaires prennent des décisions basées sur les meilleures suppositions.

LA COMBINAISON ET L'UTILISATION DE TOUTES CES DONNÉES

Comment rassembler les informations provenant de deux ou trois systèmes de données disparates et obtenir les informations nécessaires pour programmer nos actifs de production d'énergie renouvelable sur le marché ? Il n'y a que trois façons de procéder :

1. Combiner manuellement les données des différents systèmes dans un tableur afin de calculer toutes les variables nécessaires pour comprendre la performance normalisée et les coûts d'exploitation - une solution non évolutive.
2. Dépenser beaucoup d'argent pour créer une couche d'intégration où toutes les données peuvent être normalisées, calculées et analysées dans un entrepôt de données - une solution à haut risque technologique.
3. Utiliser une plateforme de gestion de la performance des actifs infonuagique où l'intégration a déjà été réalisée, y compris le nettoyage des données, la normalisation, l'analyse et les rapports de veille stratégique. Bien sûr, je suis partial, mais je pense que cette option donne les meilleurs résultats au coût total de possession le plus bas.

RÉSUMÉ

L'introduction de la catégorie d'actifs de stockage apporte une nouvelle complexité à la propriété d'actifs d'énergie renouvelable. En raison de la nouveauté de la technologie, la véritable structure des coûts d'exploitation d'un système de stockage ne peut être connue avant l'exploitation commerciale, et les futurs frais d'exploitation dépendent de 20 ans d'incertitude quant à la fixation des prix de l'énergie sur le marché.

En conséquence, les propriétaires et les exploitants doivent continuellement revoir la façon dont ils programment l'actif sur le marché par rapport aux coûts d'exploitation réels et aux estimations de la durée de vie. Pour résoudre ce problème, il faut intégrer les données d'exploitation qui existent généralement dans des plates-formes de données séparées et déconnectées.

Chez Power Factors, nous pensons que de nouvelles façons de penser les données de performance et une plateforme de données intégrée sont nécessaires pour aider les propriétaires, les opérateurs et les coordinateurs de programmation à déployer avec succès des actifs hybrides d'énergie renouvelable à l'avenir.

Aujourd'hui à la retraite, Steve Hanawalt a cofondé Power Factors en 2013 et a passé près de 40 ans dans l'industrie de l'énergie. Pour plus d'informations sur l'industrie des énergies renouvelables, suivez Power Factors sur LinkedIn et Twitter.