Subestación de almacenamiento de larga duración de 2000 kW: Transformador principal N+1 + 8 h/16 MWh, lectura profunda de código de red y capacidad
PCS de 2000 kW · LDES de 8 h/16 MWh · transformador principal 2×S13-M-2000/35 (N+1) · alimentación de 35 kV · 83 clústeres
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: esta subestación de almacenamiento de larga duración de 2000 kW utiliza un PCS de 2000 kW + batería de 16063 kWh/8 h (83 clústeres · 768 V CC) + 2 transformadores principales grandes S13-M-2000/35 (N+1) en una red de 35 kV. nMinus1 pasa (84% de carga después de la salida de un transformador); el recorte de picos (diferencial de $0.13/kWh) ahorra ≈$379,600/año; equipo ≈ $2,314,905, EPC ≈ $2,900,000 (nivel de factibilidad).
- •LDES 2000 kW / 16063 kWh = 8 h, DOD 0,9 (17848 kWh nominales), 83 clústeres × 215 kWh, 768 V CC
- •Transformador principal grande 2×S13-M-2000/35 (N+1); nMinus1 pasa — 84% de carga tras la salida de una unidad
- •Recorte: 2000 kW × 4 h × $0,13/kWh = ≈$379.600/año (base V24)
- •Alimentación de 35 kV; cortocircuito BT 36,54 kA, corte 50 kA (1,4×) · MT 25 kA (3×)
- •Pérdidas 4.510.068 kWh/año ($541.208/año); la mejora a SH15 amorfo se amortiza en solo 2,4 años
2 · Solution Overview
El almacenamiento de energía de larga duración (LDES) ofrece carga/descarga de más de 4 horas, incluso de varios días, para la cobertura de picos de varios días, la regulación de frecuencia y la reserva, normalmente mediante baterías de flujo, hidroeléctrica reversible o aire comprimido. Esta es una estación de 2000 kW con una duración de 8 h/16 MWh, en una red de 35 kV, con 2 transformadores principales de 2000 kVA (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. Identificación de requisitos
Una estación de larga duración se centra en la duración y la capacidad (2000 kW · 8 h); los puntos decisivos son el transformador principal de gran tamaño y la base del código de red, con el objetivo de cubrir picos de varios días, regulación de frecuencia y reserva.
2. Dimensionamiento de la duración
2000 kW PCS × 8 h = 16063 kWh utilizables (DOD 0,9 → 17848 kWh nominales), 83 clústeres × 215 kWh a 768 V CC; 8 h es un nivel típico de larga duración (hidroeléctrica de bombeo / aire comprimido / flujo).
3. Transformador principal de gran tamaño
2000 kW / 0,95 ≈ 2105 kVA → 2×2000 kVA (N+1, una unidad soporta el 84%), S13-M-2000/35 — cumple con la conexión de gran capacidad y la fiabilidad.
4. Diseño de redundancia
N+1 hace que nMinus1 pase: tras la salida de un transformador, los 2000 kVA restantes cubren el 84% de la carga (sdKva 1684), garantizando el suministro continuo.
5. Protección y coordinación
Coordinación de sobrecorriente 50/51; cortocircuito BT según IEC 60909 de 36,54 kA, ruptura BT de 50 kA (margen de 1,4×) y MT de 25 kA (3×), V19 pasa.
6. Calidad de la energía
Armónicos del rectificador PCS de alta potencia THDi 20% → reactor desintonizado + APF/SVG; la compensación reactiva mantiene PF ≥ 0,95.
7. Pérdidas y economía
El transformador grande pierde 4.510.068 kWh/año ($541.208/año), una parte significativa; la mejora a SH15 amorfo ahorra 6.920 kWh/año y se amortiza en solo 2,4 años.
8. Código de red
La medición en el lado de alta de 35 kV requiere CT 0.2S / PT 0.2 (V12); la conexión LDES debe confirmarse según el código de red local (rampa / frecuencia primaria / LVRT).
Pain Points → Solution → Evidence
Las conexiones de gran capacidad exigen una alta fiabilidad/redundancia del transformador
2 transformadores principales de 2000 kVA en N+1, nMinus1 pasa
veredicto nMinus1=pasa · sdKva 1684 · 84% de carga tras una salida
La batería de 8 h de larga duración es enorme y de alta inversión
2000 kW × 8 h = 16 MWh (83 clústeres · 768 V CC)
capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 clústeres
Las pérdidas del transformador grande elevan las facturas a largo plazo
El transformador principal amorfo SH15 ahorra 6.920 kWh/año
transformerTco.upgrade: retorno en 2,4 años · $830/año
Requisitos del código de red (ramp / frecuencia / LVRT) poco claros
Medición en el lado de alta de 35 kV + cumplimiento IEC + confirmación del código de red
Requisito de medición V12; toConfirm gridCodeNote pendiente
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Transformador principal | 2×2000 kVA (S13-M-2000/35) | 2000 kW / 0,95 ≈ 2105 kVA → N+1 doble 2000 kVA | Carga del 84% tras una salida, nMinus1 pasa Mayor duración / mayor potencia requiere nivel de 2500/3150 kVA |
| Potencia del PCS | 2000 kW | Carga/descarga de alta potencia seguidora de red | Capacidad de recorte y frecuencia El PCS debe coincidir con los comandos de despacho de la red |
| Energía de almacenamiento | 16063 kWh útiles / 17848 kWh nominales | 2000 kW × 8 h; DOD 0,9 | 8 h de duración prolongada para picos de varios días La tecnología de flujo / bombeo / aire comprimido limita la duración |
| Clústeres de baterías | 83 × 215 kWh | 768 V CC · 240 en serie · celda de 3,2 V · 280 Ah | Paralelización de clústeres a gran escala La consistencia entre clústeres / el equilibrio del BMS es el foco de O&M |
| Nivel de cortocircuito | BT 36,54 kA · 50 kA de corte | IEC 60909 · suposición Ssc 500 MVA | Corte en BT 1,4× · MT 3× Ssc real a confirmar con la compañía eléctrica |
| Pérdidas | 4.510.068 kWh/año · $541.208/año | Sin carga 1,12 kW + carga 17,4 kW · 84% de carga | Las pérdidas de transformadores grandes son significativas SH15 amorfo se amortiza en 2,4 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 red de 35 kV carga la batería de 16 MWh a través del transformador principal y la rectificación del PCS; en punta, la batería se descarga mediante inversión del PCS → transformador principal → barra de 35 kV (2000 kW), con soporte de 8 h que cubre ventanas más amplias de punta/valle.
Operación 24h
Una curva de día típico: la carga/descarga de larga duración cubre ventanas más amplias, recortando 2000 kW × 4 h con 8 h que soportan punta y reserva multidía — mostrando el efecto de orden temporal del LDES.
Economía
2000 kW × 4 h × $0.13/kWh = ≈$379,600/año; equipo $2,314,905, EPC $2,900,000; el LDES añade valor de punta multidía / frecuencia / reserva adicional.
LCC (costo de ciclo de vida)
Con descuento del 6%, S13 → SH15 amorfo ahorra 6,920 kWh/año (≈$830), recuperación en 2.4 años — la actualización del transformador grande tiene la mejor relación costo-beneficio.
Other views (shown): Calidad de energía y armónicos · Perfil de tensión · Características del esquema · Derrateo ambiental
7 · Economics & Payback
Equipo total ≈ $2,314,905, EPC ≈ $2,900,000 (incl. BESS/transformadores principales/distribución). El peak shaving de 2000 kW × 4 h × $0.13/kWh ahorra ≈$379,600/año; las pérdidas cuestan $541,208/año (transformador grande con carga pesada), SH15 amorfo ahorra 6,920 kWh/año ($830/año, retorno en 2.4 años). El modelo económico principal del motor es centrado en PV; use la base de shaving + frecuencia/reserva para el valor de LDES (nivel de factibilidad).
8 · FAQ
¿Transformador principal para almacenamiento de larga duración?
¿Cómo está configurada la batería de 8 h?
¿Almacenamiento de larga duración vs corta duración?
¿Cuánto ahorra?
¿Por qué usar redundancia N+1?
¿Qué hay de las altas pérdidas del transformador grande?
¿Es suficiente la capacidad de cortocircuito de 35 kV?
¿Qué puntos del código de red hay que vigilar?
¿Cuándo se amortiza?
¿Cómo se manejan los armónicos?
Special Considerations
- La conexión de LDES debe confirmar la tasa de rampa, la respuesta de frecuencia primaria y la LVRT según el código de red local (toConfirm gridCodeNote).
- Las pérdidas del transformador grande son elevadas ($541,208/año); la actualización amorfa SH15 tiene la mejor relación costo-beneficio (retorno de 2.4 años).
- 83 clústeres en paralelo — la consistencia entre clústeres y el balanceo del BMS son el foco de O&M (lo mismo para tecnología de segunda vida / flujo de larga duración).
- N+1 nMinus1 pasa, pero confirme la Ssc real con la compañía eléctrica (36.54 kA se basa en la suposición de 500 MVA).
- Estimaciones a nivel de factibilidad; los dibujos son esquemáticos, pendientes de refinamiento por el instituto de diseño.
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