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

2×2000 kVA (S13-M-2000/35, N+1)
Transformador principal
2000 kW
PCS
16063 kWh / 8 h
Energía de almacenamiento
83 × 215 kWh
Clústeres de baterías
768 V DC
Tensión CC
35 kV
Tensión de red
Conectado a la red
Modo
Aprobado (84% tras una salida)
nMinus1
SourceRoleShare kWShare
Grid 35 kVbase0 kW0%
BESS 2000 kW / 16000 kWhvariable1600 kW100%

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

Pain

Las conexiones de gran capacidad exigen una alta fiabilidad/redundancia del transformador

Solution

2 transformadores principales de 2000 kVA en N+1, nMinus1 pasa

Evidence

veredicto nMinus1=pasa · sdKva 1684 · 84% de carga tras una salida

Pain

La batería de 8 h de larga duración es enorme y de alta inversión

Solution

2000 kW × 8 h = 16 MWh (83 clústeres · 768 V CC)

Evidence

capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 clústeres

Pain

Las pérdidas del transformador grande elevan las facturas a largo plazo

Solution

El transformador principal amorfo SH15 ahorra 6.920 kWh/año

Evidence

transformerTco.upgrade: retorno en 2,4 años · $830/año

Pain

Requisitos del código de red (ramp / frecuencia / LVRT) poco claros

Solution

Medición en el lado de alta de 35 kV + cumplimiento IEC + confirmación del código de red

Evidence

Requisito de medición V12; toConfirm gridCodeNote pendiente

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Transformador principal2×2000 kVA (S13-M-2000/35)2000 kW / 0,95 ≈ 2105 kVA → N+1 doble 2000 kVACarga del 84% tras una salida, nMinus1 pasa
Mayor duración / mayor potencia requiere nivel de 2500/3150 kVA
Potencia del PCS2000 kWCarga/descarga de alta potencia seguidora de redCapacidad de recorte y frecuencia
El PCS debe coincidir con los comandos de despacho de la red
Energía de almacenamiento16063 kWh útiles / 17848 kWh nominales2000 kW × 8 h; DOD 0,98 h de duración prolongada para picos de varios días
La tecnología de flujo / bombeo / aire comprimido limita la duración
Clústeres de baterías83 × 215 kWh768 V CC · 240 en serie · celda de 3,2 V · 280 AhParalelización de clústeres a gran escala
La consistencia entre clústeres / el equilibrio del BMS es el foco de O&M
Nivel de cortocircuitoBT 36,54 kA · 50 kA de corteIEC 60909 · suposición Ssc 500 MVACorte en BT 1,4× · MT 3×
Ssc real a confirmar con la compañía eléctrica
Pérdidas4.510.068 kWh/año · $541.208/añoSin carga 1,12 kW + carga 17,4 kW · 84% de cargaLas pérdidas de transformadores grandes son significativas
SH15 amorfo se amortiza en 2,4 años

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/29Diagrama unifilar — Red de 35 kV + PCS bidireccional de 2000 kW → batería de 16 MWh → 2 transformadores principales de 2000 kVA (N+1) → barra de 35 kV
Why: El diagrama unifilar responde cómo se conecta el LDES a gran capacidad: un PCS de 2000 kW + batería de 16 MWh se eleva a 35 kV mediante 2 transformadores de 2000 kVA, con N+1 manteniendo el suministro continuo si una unidad se dispara.
Dwg 4/29Topología del sistema — Red de 35 kV (base) · BESS 2000 kW (variable, 100%) → 2 transformadores principales (N+1) → barra de 35 kV
Why: La topología traza la jerarquía energética y la redundancia: almacenamiento como variable al 100% de participación, transformadores duales N+1 como núcleo de confiabilidad — el locus de gran capacidad del LDES de 8 h.
Dwg 20/29Conectado a la red / anti-isla — PCC · anti-isla · anti-retorno
Why: La conexión de LDES a gran escala debe cumplir el código de red: la apertura del PCC y la protección anti-isla se configuran según las reglas locales — respondiendo al dolor del "código de red (rampa / frecuencia / LVRT)".
Dwg 25/29Unifilar de reducción de picos — BESS de 2000 kW/16 MWh vía PCS a barra · reducción / frecuencia
Why: Esto aterriza el LDES de 8 h como rama de despacho: el PCS carga en valle y descarga en pico, 2000 kW × 4 h de reducción ≈$379,600/año — la fuente estructural de la economía.
Dwg 26/29Perfil operativo de reducción de picos — Perfil de 24 h · carga en valle / descarga en pico + soporte de 8 h
Why: Esto convierte la característica de 8 h en una línea de tiempo: carga/descarga más larga cubre ventanas más amplias de pico/valle, soportando picos multi-día y reserva — la evidencia operativa.
Dwg 8/29Cálculo de cortocircuito — Falla en BT 36.54 kA · verificación de corte de 50 kA
Why: Una estación grande tiene un alto nivel de falla (BT 36.54 kA); esto verifica el corte del interruptor (50 kA) y la estabilidad térmica del cable para que la rama de 2000 kW se dispare de manera confiable.

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

Dwg 1 · Base de diseño eléctricoDwg 14 · Configuración de protecciónDwg 15 · Curva de coordinación TCCDwg 19 · Compensación reactiva y de armónicosDwg 12 · Evaluación de calidad de energíaDwg 13 · Arquitectura SCADADwg 16 · Sistema de puesta a tierraDwg 17 · Protección contra rayos y sobretensionesDwg 18 · Plano de disposición de equiposDwg 24 · Sistema de alimentación auxiliar de CCDwg 27 · Arquitectura de comunicación del BMSDwg 28 · Supresión de incendios y zonificación térmicaDwg 29 · Máquina de estados de control del EMSDwg 9 · Códigos y normas aplicablesDwg 10 · Datos técnicos de equipos principales

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).

$2,314,905
Total de equipos
$2,900,000
Inversión EPC
$379,600/año
Ahorro por reducción de picos
$541,208
Pérdidas anuales
$830/año (retorno en 2,4 años)
Actualización a SH15
8 h (16 MWh)
Duración del almacenamiento
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

¿Transformador principal para almacenamiento de larga duración?
2×2000 kVA (S13-M-2000/35, N+1); 2000 kW / 0.95 ≈ 2105 kVA → doble 2000 kVA, 84% de carga tras la salida de una unidad (nMinus1 pasa).
¿Cómo está configurada la batería de 8 h?
2000 kW × 8 h = 16063 kWh útiles (DOD 0.9 → 17848 kWh nominales), 83 clústeres × 215 kWh, 768 V DC.
¿Almacenamiento de larga duración vs corta duración?
Larga duración (≥4 h; 8 h aquí) realiza peak shaving multi-día / frecuencia / reserva; corta (2 h) hace arbitraje punta-valle. Las tecnologías incluyen flujo, hidroeléctrica bombeada y aire comprimido.
¿Cuánto ahorra?
2000 kW × 4 h × $0.13/kWh de diferencial = ≈$379,600/año (base de verificación V24), más valor de frecuencia / reserva.
¿Por qué usar redundancia N+1?
La conexión de gran capacidad exige alta fiabilidad; N+1 hace que nMinus1 pase — los 2000 kVA restantes cubren el 84% de la carga tras la salida de una unidad.
¿Qué hay de las altas pérdidas del transformador grande?
Las pérdidas son 4,510,068 kWh/año ($541,208/año); la mejora a amorfo SH15 ahorra 6,920 kWh/año y se amortiza en solo 2.4 años.
¿Es suficiente la capacidad de cortocircuito de 35 kV?
Falla en BT 36.54 kA, corte en BT 50 kA (margen 1.4×) y AT 25 kA (3×), V19 pasa.
¿Qué puntos del código de red hay que vigilar?
Confirmar tasa de rampa, respuesta de frecuencia primaria y LVRT según el código de red local; CT de medición en lado de alta 0.2S / PT 0.2.
¿Cuándo se amortiza?
EPC $2,900,000 con $379,600/año de shaving más ingresos por frecuencia/reserva; el modelo principal del motor es centrado en PV, por lo que el payback simple indicativo es ≈7.6 años (confirmar con tarifas reales / precios de servicios auxiliares).
¿Cómo se manejan los armónicos?
El THDi del rectificador PCS de 2000 kW es 20%, excede el límite — reactor desintonizado + filtrado activo APF/SVG (V6).

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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