محطة فرعية لتخزين الطاقة طويل الأمد بقدرة 2000 كيلوواط: محول رئيسي N+1 + 8 ساعات/16 ميجاواط ساعة، قراءة متعمقة لكود الشبكة والقدرة
PCS بقدرة 2000 كيلوواط · LDES لمدة 8 ساعات/16 ميغاواط ساعة · محول رئيسي 2×S13-M-2000/35 (N+1) · تغذية 35 كيلوفولت · 83 مجموعة
1 · TL;DR Conclusion
الخلاصة: تستخدم محطة تخزين الطاقة طويلة الأمد بقدرة 2000 كيلوواط محول PCS بقدرة 2000 كيلوواط + بطارية 16063 كيلوواط ساعة/8 ساعات (83 مجموعة · 768 فولت تيار مستمر) + 2 محول رئيسي كبير S13-M-2000/35 (N+1) على شبكة 35 كيلوفولت. ينجح nMinus1 (تحميل 84% بعد خروج محول واحد)؛ يوفر تقليص الذروة (فرق 0.13 دولار/كيلوواط ساعة) ≈379,600 دولار سنويًا؛ المعدات ≈ 2,314,905 دولار، EPC ≈ 2,900,000 دولار (مستوى الجدوى).
- •LDES 2000 كيلوواط / 16063 كيلوواط ساعي = 8 ساعات، DOD 0.9 (17848 كيلوواط ساعي مقنن)، 83 مجموعة × 215 كيلوواط ساعي، 768 فولت تيار مستمر
- •محول رئيسي كبير 2×S13-M-2000/35 (N+1)؛ nMinus1 يمر — تحميل 84% بعد خروج وحدة واحدة
- •تقليص الذروة: 2000 كيلوواط × 4 ساعات × 0.13 دولار/كيلوواط ساعي = ≈379,600 دولار/سنة (أساس V24)
- •تغذية 35 كيلوفولت؛ قصر الدائرة للجهد المنخفض 36.54 كيلو أمبير، القطع 50 كيلو أمبير (1.4×) · الجهد العالي 25 كيلو أمبير (3×)
- •الخسائر 4,510,068 كيلوواط ساعي/سنة (541,208 دولار/سنة)؛ ترقية SH15 الأمورفي تسترد تكلفتها في 2.4 سنة فقط
2 · Solution Overview
يوفر تخزين الطاقة طويل الأمد (LDES) شحن/تفريغ لمدة تزيد عن 4 ساعات — حتى عدة أيام — لتغطية ذروة الأحمال لعدة أيام، وتنظيم التردد والاحتياطي، عادةً عبر البطاريات السائلة أو الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ أو الهواء المضغوط. هذه محطة بقدرة 2000 كيلوواط بمدة 8 ساعات/16 ميجاواط ساعة، على شبكة 35 كيلوفولت، مع محولين رئيسيين بقدرة 2000 كيلوفولت أمبير (N+1).
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 35 kV | base | 0 kW | 0% |
| BESS 2000 kW / 16000 kWh | variable | 1600 kW | 100% |
3 · Design Process & Rationale
1. تحديد المتطلبات
تركز محطة طويلة الأمد على المدة والقدرة (2000 kW · 8 ساعات)؛ النقاط الحاسمة هي المحول الرئيسي الكبير وأساس كود الشبكة — بهدف تغطية الذروة لعدة أيام وتنظيم التردد والاحتياطي.
2. تحجيم المدة
2000 kW PCS × 8 ساعات = 16063 kWh قابلة للاستخدام (DOD 0.9 → 17848 kWh مقدرة)، 83 مجموعة × 215 kWh عند 768 V DC؛ 8 ساعات هي فئة طويلة الأمد نموذجية (الضخ / الهواء المضغوط / التدفق).
3. المحول الرئيسي الكبير
2000 kW / 0.95 ≈ 2105 kVA → 2×2000 kVA (N+1، وحدة واحدة تحمل 84%)، S13-M-2000/35 — يلبي توصيل السعة الكبيرة والموثوقية.
4. تصميم التكرار
N+1 يجعل nMinus1 ينجح: بعد خروج محول واحد، تغطي 2000 kVA المتبقية 84% من الحمل (sdKva 1684)، مما يضمن الإمداد المستمر.
5. الحماية والتنسيق
تنسيق التيار الزائد 50/51؛ ماس كهربائي منخفض الجهد وفق IEC 60909 بقيمة 36.54 kA، قطع منخفض الجهد 50 kA (هامش 1.4×) وعالي الجهد 25 kA (3×)، V19 ينجح.
6. جودة الطاقة
توافقيات مقوم PCS عالي القدرة THDi 20% → مفاعل منزوع الضبط + APF/SVG؛ يحافظ التعويض التفاعلي على PF ≥ 0.95.
7. الفواقد والاقتصاد
يفقد المحول الكبير 4,510,068 kWh/سنة (541,208 $/سنة)، وهي حصة كبيرة؛ ترقية SH15 غير المتبلور توفر 6,920 kWh/سنة وتسترد تكلفتها في 2.4 سنة فقط.
8. كود الشبكة
تتطلب القياس على الجانب العالي 35 kV محول تيار CT 0.2S / محول جهد PT 0.2 (V12)؛ يجب تأكيد توصيل LDES وفقًا لكود الشبكة المحلي (المنحدر / التردد الأولي / LVRT).
Pain Points → Solution → Evidence
تتطلب التوصيلات ذات السعة الكبيرة موثوقية/تكرارية عالية للمحول
محولا رئيسيان بقدرة 2000 kVA بنمط N+1، nMinus1 ينجح
حكم nMinus1=نجاح · sdKva 1684 · تحميل 84% بعد خروج أحدهما
بطارية 8 ساعات طويلة الأمد ضخمة وثقيلة رأسمالياً
2000 kW × 8 ساعات = 16 MWh (83 مجموعة · 768 V DC)
capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 مجموعة
خسائر المحول الكبير ترفع الفواتير على المدى الطويل
المحول الرئيسي الأمورفي SH15 يوفر 6,920 kWh سنوياً
transformerTco.upgrade: استرداد خلال 2.4 سنة · 830 دولاراً/سنة
متطلبات كود الشبكة (ramp / التردد / LVRT) غير واضحة
قياس على الجانب العالي 35 kV + الامتثال لـ IEC + تأكيد كود الشبكة
متطلب القياس V12؛ toConfirm gridCodeNote معلّق
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| المحول الرئيسي | 2×2000 kVA (S13-M-2000/35) | 2000 kW / 0.95 ≈ 2105 kVA → N+1 مزدوج 2000 kVA | تحميل 84% بعد خروج أحد المحولات، nMinus1 ينجح مدة أطول / قدرة أعلى تتطلب فئة 2500/3150 kVA |
| قدرة PCS | 2000 kW | شحن/تفريغ عالي القدرة متبع للشبكة | قدرة التقليم والتردد يجب أن يتوافق PCS مع أوامر إرسال الشبكة |
| طاقة التخزين | 16063 kWh قابلة للاستخدام / 17848 kWh مقدرة | 2000 kW × 8 ساعات؛ DOD 0.9 | 8 ساعات لتقليم الأحمال على مدى عدة أيام تقنية التدفق / الضخ / الهواء المضغوط تحد من المدة |
| مجموعات البطاريات | 83 × 215 kWh | 768 V DC · 240 على التوالي · خلية 3.2 V · 280 Ah | توازي المجموعات على نطاق واسع اتساق المجموعات / موازنة BMS هو محور التشغيل والصيانة |
| مستوى القصر | الجهد المنخفض 36.54 kA · 50 kA قطع | IEC 60909 · افتراض Ssc 500 MVA | قطع الجهد المنخفض 1.4× · الجهد العالي 3× يجب تأكيد Ssc الفعلي مع شركة الكهرباء |
| الفواقد | 4,510,068 kWh/سنة · $541,208/سنة | بدون حمل 1.12 kW + حمل 17.4 kW · تحميل 84% | فواقد المحولات الكبيرة جوهرية SH15 غير المتبلور يسترد تكلفته في 2.4 سنة |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
تدفق الطاقة
في وقت الوادي، تشحن شبكة 35 kV بطارية 16 MWh عبر المحول الرئيسي وتقويم PCS؛ وفي وقت الذروة، تفرغ البطارية عبر عكس PCS → المحول الرئيسي → ناقل 35 kV (2000 kW)، مع دعم 8 ساعات يغطي نوافذ ذروة/وادي أوسع.
تشغيل 24 ساعة
منحنى يوم نموذجي: الشحن/التفريغ طويل المدة يغطي نوافذ أوسع، مما يقلل 2000 kW × 4 ساعات مع 8 ساعات تدعم الذروة والاحتياطي لعدة أيام — مما يظهر تأثير الترتيب الزمني لـ LDES.
الاقتصاد
2000 kW × 4 ساعات × $0.13/kWh = ≈$379,600/سنة؛ المعدات $2,314,905، EPC $2,900,000؛ يضيف LDES قيمة الذروة متعددة الأيام / التردد / الاحتياطي.
LCC (تكلفة دورة الحياة)
بخصم 6%، S13 → SH15 غير المتبلور يوفر 6,920 kWh/سنة (≈$830)، فترة استرداد 2.4 سنة — ترقية المحول الكبير لديها أفضل جدوى من حيث التكلفة.
Other views (shown): جودة الطاقة والتوافقيات · مخطط الجهد · ميزات المخطط · تقليل التصنيف البيئي
7 · Economics & Payback
إجمالي المعدات ≈ 2,314,905 دولارًا، EPC ≈ 2,900,000 دولار (بما في ذلك BESS/المحولات الرئيسية/التوزيع). تقليص الذروة 2000 كيلوواط × 4 ساعات × 0.13 دولار/كيلوواط ساعة يوفر ≈379,600 دولار/سنة؛ تكلفة الفاقد 541,208 دولار/سنة (محول كبير بحمل ثقيل)، SH15 غير المتبلور يوفر 6,920 كيلوواط ساعة/سنة (830 دولارًا/سنة، فترة استرداد 2.4 سنة). النموذج الاقتصادي الرئيسي للمحرك يتمحور حول PV؛ استخدم أساس التقليص + التردد/الاحتياطي لقيمة LDES (مستوى الجدوى).
8 · FAQ
ما هو المحول الرئيسي للتخزين طويل الأمد؟
كيف يتم تكوين بطارية 8 ساعات؟
التخزين طويل الأمد مقابل قصير الأمد؟
كم يوفر؟
لماذا استخدام التكرار N+1؟
ماذا عن الفواقد العالية للمحول الكبير؟
هل سعة الدائرة القصيرة 35 kV كافية؟
ما نقاط كود الشبكة التي يجب مراقبتها؟
متى يسترد تكلفته؟
كيف يتم التعامل مع التوافقيات؟
Special Considerations
- يجب أن يؤكد اتصال LDES معدل الصعود واستجابة التردد الأولية و LVRT وفقًا لكود الشبكة المحلي (toConfirm gridCodeNote).
- خسائر المحول الكبير مرتفعة ($541,208/سنة)؛ ترقية SH15 غير المتبلورة لديها أفضل تكلفة-فائدة (فترة استرداد 2.4 سنة).
- 83 عنقودًا على التوازي — اتساق ما بين العناقيد وموازنة BMS هما محور O&M (نفس الشيء لتقنية العمر الثاني / التدفق طويل الأمد).
- N+1 nMinus1 ينجح، لكن أكد Ssc الفعلي مع شركة الكهرباء (36.54 kA مبني على افتراض 500 MVA).
- تقديرات على مستوى الجدوى؛ الرسومات تخطيطية، في انتظار تنقيح معهد التصميم.
Turn this into your project
Open this exact scenario pre-loaded in the Power System Configurator, then generate the full design document or the operation & techno-economic assessment.
Open in Power System Configurator →Related Scenarios
توريد شامل لمعدات الطاقة التقليدية والطاقة الشمسية
من تصميم نظام توزيع الطاقة إلى الطاقة الشمسية - المحولات، والمفاتيح الكهربائية، والمحطات الفرعية، ومعدات الطاقة الشمسية، بأحجامها وأسعارها في مكان واحد. استخدم الآلات الحاسبة لدينا للحصول على قائمة كاملة بالمواد وسعر FOB.