محول QDTB®
All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
جميع الحلول

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).

2×2000 kVA (S13-M-2000/35, N+1)
المحول الرئيسي
2000 kW
PCS
16063 kWh / 8 ساعات
طاقة التخزين
83 × 215 kWh
مجموعات البطاريات
768 V DC
جهد التيار المستمر
35 kV
جهد الشبكة
متصل بالشبكة
الوضع
ناجح (84% بعد خروج واحد)
nMinus1
SourceRoleShare kWShare
Grid 35 kVbase0 kW0%
BESS 2000 kW / 16000 kWhvariable1600 kW100%

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

Pain

تتطلب التوصيلات ذات السعة الكبيرة موثوقية/تكرارية عالية للمحول

Solution

محولا رئيسيان بقدرة 2000 kVA بنمط N+1، nMinus1 ينجح

Evidence

حكم nMinus1=نجاح · sdKva 1684 · تحميل 84% بعد خروج أحدهما

Pain

بطارية 8 ساعات طويلة الأمد ضخمة وثقيلة رأسمالياً

Solution

2000 kW × 8 ساعات = 16 MWh (83 مجموعة · 768 V DC)

Evidence

capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 مجموعة

Pain

خسائر المحول الكبير ترفع الفواتير على المدى الطويل

Solution

المحول الرئيسي الأمورفي SH15 يوفر 6,920 kWh سنوياً

Evidence

transformerTco.upgrade: استرداد خلال 2.4 سنة · 830 دولاراً/سنة

Pain

متطلبات كود الشبكة (ramp / التردد / LVRT) غير واضحة

Solution

قياس على الجانب العالي 35 kV + الامتثال لـ IEC + تأكيد كود الشبكة

Evidence

متطلب القياس V12؛ toConfirm gridCodeNote معلّق

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
المحول الرئيسي2×2000 kVA (S13-M-2000/35)2000 kW / 0.95 ≈ 2105 kVA → N+1 مزدوج 2000 kVAتحميل 84% بعد خروج أحد المحولات، nMinus1 ينجح
مدة أطول / قدرة أعلى تتطلب فئة 2500/3150 kVA
قدرة PCS2000 kWشحن/تفريغ عالي القدرة متبع للشبكةقدرة التقليم والتردد
يجب أن يتوافق PCS مع أوامر إرسال الشبكة
طاقة التخزين16063 kWh قابلة للاستخدام / 17848 kWh مقدرة2000 kW × 8 ساعات؛ DOD 0.98 ساعات لتقليم الأحمال على مدى عدة أيام
تقنية التدفق / الضخ / الهواء المضغوط تحد من المدة
مجموعات البطاريات83 × 215 kWh768 V DC · 240 على التوالي · خلية 3.2 V · 280 Ahتوازي المجموعات على نطاق واسع
اتساق المجموعات / موازنة BMS هو محور التشغيل والصيانة
مستوى القصرالجهد المنخفض 36.54 kA · 50 kA قطعIEC 60909 · افتراض Ssc 500 MVAقطع الجهد المنخفض 1.4× · الجهد العالي 3×
يجب تأكيد Ssc الفعلي مع شركة الكهرباء
الفواقد4,510,068 kWh/سنة · $541,208/سنةبدون 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

Dwg 3/29مخطط أحادي الخط — شبكة 35 kV + PCS ثنائي الاتجاه 2000 kW → بطارية 16 MWh → محولا رئيسيان 2000 kVA (N+1) → قضيب 35 kV
Why: يجيب المخطط الأحادي على كيفية توصيل LDES بسعة كبيرة: PCS بقدرة 2000 kW + بطارية 16 MWh ترتفع إلى 35 kV عبر محولين 2000 kVA، مع N+1 للحفاظ على استمرارية التغذية إذا تعطلت وحدة.
Dwg 4/29طوبولوجيا النظام — شبكة 35 kV (أساس) · BESS 2000 kW (متغير، 100%) → محولا رئيسيان (N+1) → قضيب 35 kV
Why: ترسم الطوبولوجيا التسلسل الهرمي للطاقة والتكرار: التخزين كمتغير بنسبة 100%، والمحولان المزدوجان N+1 كجوهر الموثوقية — موضع السعة الكبيرة لـ LDES لمدة 8 ساعات.
Dwg 20/29متصل بالشبكة / مانع الجزيرة — PCC · مانع الجزيرة · مانع التغذية العكسية
Why: يجب أن يفي توصيل LDES الكبير بكود الشبكة: فتح PCC وحماية مانع الجزيرة تُضبط وفق القواعد المحلية — إجابة على مشكلة "كود الشبكة (المنحدر / التردد / LVRT)".
Dwg 25/29مخطط أحادي لتقليص الذروة — BESS 2000 kW/16 MWh عبر PCS إلى القضيب · تقليص / تردد
Why: هذا يضع LDES لمدة 8 ساعات كفرع إرسال: يشحن PCS في الوادي ويفرغ في الذروة، 2000 kW × 4 ساعات تقليص ≈379,600 دولار/سنة — المصدر الهيكلي للاقتصاد.
Dwg 26/29ملف تشغيل تقليص الذروة — ملف 24 ساعة · شحن في الوادي / تفريغ في الذروة + دعم 8 ساعات
Why: هذا يحول خاصية 8 ساعات إلى خط زمني: شحن/تفريغ أطول يغطي نوافذ ذروة/وادي أوسع، يدعم الذروة متعددة الأيام والاحتياطي — الدليل التشغيلي.
Dwg 8/29حساب الدائرة القصيرة — عطل جهد منخفض 36.54 kA · فحص قطع 50 kA
Why: المحطة الكبيرة لها مستوى عطل مرتفع (جهد منخفض 36.54 kA)؛ هذا يتحقق من قطع القاطع (50 kA) والاستقرار الحراري للكابل حتى ينفصل فرع 2000 kW بشكل موثوق.

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 1 · أساس التصميم الكهربائيDwg 14 · تكوين الحمايةDwg 15 · منحنى التنسيق TCCDwg 19 · تعويض القدرة التفاعلية والتوافقياتDwg 12 · تقييم جودة الطاقةDwg 13 · معمارية SCADADwg 16 · نظام التأريضDwg 17 · الحماية من الصواعق وارتفاع الجهدDwg 18 · مخطط توزيع المعداتDwg 24 · نظام الطاقة المساعدة للتيار المستمرDwg 27 · معمارية اتصالات BMSDwg 28 · إخماد الحرائق والتقسيم الحراريDwg 29 · آلة حالة التحكم في EMSDwg 9 · الأكواد والمعايير المعمول بهاDwg 10 · البيانات الفنية للمعدات الرئيسية

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).

$2,314,905
إجمالي المعدات
$2,900,000
استثمار EPC
$379,600/سنويًا
توفير تقليص الذروة
$541,208
الخسائر السنوية
$830/سنويًا (فترة استرداد 2.4 سنة)
ترقية SH15
8 ساعات (16 ميجاواط ساعة)
مدة التخزين
Key assumptions driving these numbers
$0.12/kWh
Electricity price
$0.06/kWh
Feed-in tariff
80%
Self-consumption
$0.13/kWh
Peak-valley spread

8 · FAQ

ما هو المحول الرئيسي للتخزين طويل الأمد؟
2×2000 kVA (S13-M-2000/35، N+1)؛ 2000 kW / 0.95 ≈ 2105 kVA → مزدوج 2000 kVA، تحميل 84% بعد خروج وحدة واحدة (nMinus1 ينجح).
كيف يتم تكوين بطارية 8 ساعات؟
2000 kW × 8 h = 16063 kWh قابلة للاستخدام (DOD 0.9 → 17848 kWh مقدرة)، 83 مجموعة × 215 kWh، 768 V DC.
التخزين طويل الأمد مقابل قصير الأمد؟
طويل الأمد (≥4 h؛ 8 h هنا) يقوم بتقليم الذروة متعدد الأيام / التردد / الاحتياطي؛ قصير (2 h) يقوم بمراجحة الذروة-الوادي. تشمل التقنيات التدفق والطاقة المائية المضخوخة والهواء المضغوط.
كم يوفر؟
2000 kW × 4 h × $0.13/kWh فرق السعر = ≈$379,600/سنة (أساس التحقق V24)، بالإضافة إلى قيمة التردد / الاحتياطي.
لماذا استخدام التكرار N+1؟
الاتصال عالي السعة يتطلب موثوقية عالية؛ N+1 يجعل nMinus1 ينجح — الـ 2000 kVA المتبقية تغطي 84% من الحمل بعد خروج وحدة واحدة.
ماذا عن الفواقد العالية للمحول الكبير؟
الفواقد 4,510,068 kWh/سنة ($541,208/سنة)؛ ترقية SH15 الأمورفي توفر 6,920 kWh/سنة وتسترد تكلفتها في 2.4 سنة فقط.
هل سعة الدائرة القصيرة 35 kV كافية؟
عطل الجهد المنخفض 36.54 kA، قطع الجهد المنخفض 50 kA (هامش 1.4×) والجهد العالي 25 kA (3×)، V19 ينجح.
ما نقاط كود الشبكة التي يجب مراقبتها؟
تأكيد معدل الصعود واستجابة التردد الأولية و LVRT وفق كود الشبكة المحلي؛ CT قياس الجانب العالي 0.2S / PT 0.2.
متى يسترد تكلفته؟
EPC $2,900,000 مع $379,600/سنة من التقليم بالإضافة إلى إيرادات التردد/الاحتياطي؛ النموذج الرئيسي للمحرك يركز على PV، لذا فترة الاسترداد البسيطة الإرشادية ≈7.6 سنة (تأكيد مع التعريفات الحقيقية / أسعار الخدمات المساعدة).
كيف يتم التعامل مع التوافقيات؟
THDi لمقوم PCS بقدرة 2000 kW هو 20%، يتجاوز الحد — مفاعل منزوع الضبط + ترشيح نشط APF/SVG (V6).

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 →

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.