Almacenamiento de energía C&I de 500 kW: alimentación de 10 kV + 4 h/2 MWh, arbitraje de picos y valles y reducción de demanda en profundidad
PCS de 500 kW · 10 kV/0,4 kV · BESS de 2 MWh/4 h · arbitraje + reducción de demanda · 11 clústeres
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: este almacenamiento C&I detrás del medidor de 500 kW utiliza un PCS de 500 kW + batería de 2129 kWh/4 h (11 clústeres · 768 V CC) + transformador S13-M-500/10 en una alimentación de 10 kV. El arbitraje pico-valle ($0.13/kWh × 4 h) ahorra ≈$94,900/año más una reducción de demanda de 80 kW; equipo ≈ $341,495, EPC ≈ $425,000 (nivel de factibilidad).
- •Detrás del medidor (conectado a la red): alimentación de 10 kV + área de 0,4 kV, el BESS se conecta al bus de baja tensión mediante PCS
- •BESS 500 kW / 2129 kWh = 4 h, DOD 0,9 (2365 kWh nominales), 11 clústeres × 215 kWh, 768 V CC
- •Arbitraje: 500 kW × 4 h × $0,13/kWh = ≈$94.900/año; reducción de demanda de 80 kW (base V24)
- •Transformador S13-M-500/10 al 84% de carga; la actualización a amorfo SH15 se amortiza en 3,4 años
- •Cortocircuito en BT 17,6 kA (más estricto en el lado de 10 kV), capacidad de corte 25 kA (margen de 1,4×)
2 · Solution Overview
El almacenamiento C&I detrás del medidor se carga en valle y se descarga en pico a través de un PCS, reduciendo el costo de energía en horas pico y recortando el cargo por demanda (demanda máxima). Esta área de fábrica de 500 kW utiliza una alimentación de 10 kV con distribución de baja tensión de 0.4 kV; el BESS se conecta al bus de baja tensión para arbitraje y gestión de demanda.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 0 kW | 0% |
| BESS 500 kW / 2000 kWh | variable | 400 kW | 100% |
3 · Design Process & Rationale
1. Identificación de requisitos
El almacenamiento detrás del medidor para C&I se centra en la carga de la fábrica más la optimización del almacenamiento: primero se fija la escala del área (500 kW) y la tensión de alimentación (10 kV), con el objetivo de reducir el coste energético en horas punta y el cargo por demanda.
2. Modo de red
El almacenamiento C&I normalmente está conectado a la red — sin isla ni arranque en negro — por lo que el PCS opera en modo grid-following y solo programa carga/descarga, evitando la complejidad del anti-isla y la transferencia automática.
3. Dimensionamiento del almacenamiento
PCS de 500 kW × 4 h = 2129 kWh útiles (DOD 0,9 → 2365 kWh nominales), 11 clústeres × 215 kWh a 768 V CC; 4 h cubren dos ciclos de carga/descarga para arbitraje.
4. Selección del transformador
500 kW / 0,95 ≈ 526 kVA → nivel de 500 kVA (S13-M-500/10) al 84 % de carga; el motor de 55 kW arranca en suave sin problema de caída de tensión.
5. Protección y coordinación
Escalonamiento de sobrecorriente 50/51; cortocircuito en BT según IEC 60909 de 17,6 kA (más estricto en el lado de 10 kV), poder de corte del interruptor 25 kA (margen de 1,4×), V19 pasa.
6. Demanda y calidad de la energía
El almacenamiento recorta 80 kW de demanda (maxDemand 400 → 320 después); armónicos del PCS THDi 20 % → reactor desintonizado + APF/SVG.
7. Fiabilidad
nMinus1 falla en el transformador único — aceptable para un área C&I; en modo conectado a red la duración del almacenamiento cumple el requisito (V8 pasa).
8. Medición y conexión a la red
La medición en el lado de alta requiere CT 0,2S / PT 0,2 (V12); las pérdidas del transformador las asume el usuario (V29); el punto de conexión requiere aprobación de la red.
Pain Points → Solution → Evidence
Los cargos por energía y demanda en horas punta siguen aumentando
Arbitraje punta-valle + reducción de demanda: cargar en valle, descargar en punta, recortar 80 kW de demanda máxima
V24: 500 kW × 4 h × $0.13/kWh = ≈$94,900/año; economic.demand.peakShaveKw=80
No se sabe qué tamaño debe tener el BESS ni cuándo se amortiza
PCS de 500 kW + 4 h / 2129 kWh (11 clústeres · 768 V CC)
capacitySummary storageHours=4; storageBattery 11 clústeres
Preocupación por armónicos / penalizaciones por exceso de demanda
Reactor desintonizado + APF/SVG; la gestión de demanda recorta el pico
V6 indicador de THDi fuera de límite; compliance.pass=true
Aprobación de red de 10 kV y base de medición poco claras
Medición en el lado de alta con TC 0.2S / TP 0.2, pérdidas a cargo del usuario
V12 / V29; toConfirm gridCodeNote pendiente
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidad del transformador | 500 kVA ×1 (S13-M-500/10) | 500 kW / 0,95 ≈ 526 kVA → nivel de 500 kVA | Carga del 84% La expansión o el crecimiento de la carga requiere 630 kVA |
| Potencia del PCS | 500 kW | Grid-following, carga/descarga bidireccional | Arbitraje + reducción de demanda PCS = potencia de carga/descarga, limitada por la capacidad del punto de conexión |
| Energía de almacenamiento | 2129 kWh útiles / 2365 kWh nominales | 500 kW × 4 h; DOD 0,9 | 4 h, dos ciclos/día La ventana de precios valle-pico determina la duración económica |
| Reducción de demanda | 80 kW | maxDemand 400 kW → 320 kW tras el recorte | Reduce el cargo por demanda Confirmar la tarifa de demanda con la tarifa binómica local |
| Nivel de cortocircuito | BT 17,6 kA · 25 kA de corte | IEC 60909 · suposición Ssc 500 MVA | Margen de corte de 1,4× (ajustado) Ssc real a confirmar con la compañía eléctrica |
| Pérdidas | 378.547 kWh/año · $45.426/año | Sin carga 0,39 kW + carga 5,15 kW · 84% de carga | Costo operativo a largo plazo El SH15 amorfo se amortiza en 3,4 años |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Flujo de energía
En valle, la alimentación de 10 kV carga la batería a través del transformador y la rectificación del PCS; en punta, la batería se descarga mediante la inversión del PCS al bus de 0,4 kV que sirve a la fábrica (500 kW), con la red cubriendo cualquier déficit — realizando carga en valle/descarga en punta + reducción de demanda.
Operación 24h
Una curva de día típico: carga en valle, descarga en punta, recortando 80 kW de demanda máxima (400 → 320 kW) — mostrando arbitraje de dos ciclos y gestión de demanda en orden temporal.
Economía
500 kW × 4 h × $0,13/kWh = ≈$94.900/año; equipo $341.495, EPC $425.000; la reducción de demanda añade más ahorros en la factura.
LCC (costo del ciclo de vida)
Con descuento del 6%, S13 → SH15 amorfo ahorra 2.366 kWh/año (≈$284), recuperación en 3,4 años.
Other views (shown): Calidad de energía y armónicos · Perfil de tensión · Características del esquema · Derrateo ambiental
7 · Economics & Payback
Equipo total ≈ $341,495, EPC ≈ $425,000 (incl. BESS/distribución). El arbitraje pico-valle de 500 kW × 4 h × $0.13/kWh ahorra ≈$94,900/año, más una reducción de demanda de 80 kW en el cargo por demanda; las pérdidas cuestan $45,426/año, SH15 amorfo ahorra otros $284/año (retorno de 3.4 años). El modelo económico principal del motor es centrado en PV; use la base de arbitraje + demanda para el valor de BESS (nivel de factibilidad).
8 · FAQ
¿Qué transformador para un sistema de almacenamiento C&I?
¿Cuánto ahorra el arbitraje pico-valle?
¿Cómo se reduce el cargo por demanda?
¿Qué duración debería elegir?
¿Por qué evitar el vertido a la red?
¿Cómo se configuran los clústeres de baterías?
¿Es suficiente la capacidad de cortocircuito de 10 kV?
¿Cómo se manejan los armónicos?
¿Cuándo se amortiza?
¿Por qué usar una alimentación de 10 kV?
Special Considerations
- El punto de conexión debe evitar la retroalimentación — la descarga no debe inyectar energía a la red; configure la protección anti-isla según el código de red local (toConfirm gridCodeNote).
- El lado de 10 kV es más estricto (BT 17,6 kA) y el margen de ruptura de 1,4× es ajustado — confirme la Ssc real con la compañía eléctrica.
- Confirme la tarifa de demanda bajo la tarifa local de dos componentes (economic.demand.demandChargePerKw=0 es un valor predeterminado; introduzca el precio real de demanda).
- nMinus1 falla con el transformador único; utilice N+1 para áreas de alta disponibilidad.
- Estimaciones a nivel de factibilidad; los planos son esquemáticos, pendientes de refinamiento por el instituto de diseño.
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
Suministro integral de equipos de energía solar y convencional
Desde el diseño del sistema de distribución de energía hasta la energía solar: transformadores, aparamenta, subestaciones y equipos solares, dimensionados y cotizados en un solo lugar. Utilice nuestras calculadoras para obtener una lista completa de materiales y el precio FOB.