Subestação de armazenamento de longa duração de 2000 kW: Transformador principal N+1 + 8 h/16 MWh, leitura profunda de código de rede e capacidade
PCS de 2000 kW · LDES de 8 h/16 MWh · transformador principal 2×S13-M-2000/35 (N+1) · alimentação de 35 kV · 83 clusters
1 · TL;DR Conclusion
Conclusão: esta subestação de armazenamento de longa duração de 2000 kW utiliza um PCS de 2000 kW + bateria de 16063 kWh/8 h (83 clusters · 768 V CC) + 2 transformadores principais grandes S13-M-2000/35 (N+1) em uma rede de 35 kV. nMinus1 passa (84% de carregamento após a saída de um transformador); o corte de picos (diferença de $0,13/kWh) economiza ≈$379.600/ano; equipamento ≈ $2.314.905, EPC ≈ $2.900.000 (nível de viabilidade).
- •LDES 2000 kW / 16063 kWh = 8 h, DOD 0,9 (17848 kWh nominais), 83 clusters × 215 kWh, 768 V CC
- •Transformador principal grande 2×S13-M-2000/35 (N+1); nMinus1 passa — 84% de carga após a saída de uma unidade
- •Corte de pico: 2000 kW × 4 h × $0,13/kWh = ≈$379.600/ano (base V24)
- •Alimentação de 35 kV; curto-circuito BT 36,54 kA, interrupção 50 kA (1,4×) · MT 25 kA (3×)
- •Perdas 4.510.068 kWh/ano ($541.208/ano); a atualização para SH15 amorfo se paga em apenas 2,4 anos
2 · Solution Overview
O armazenamento de energia de longa duração (LDES) fornece carga/descarga de mais de 4 horas — até vários dias — para atendimento de picos de vários dias, regulação de frequência e reserva, normalmente por meio de baterias de fluxo, hidrelétrica reversível ou ar comprimido. Esta é uma estação de 2000 kW com duração de 8 h/16 MWh, em uma rede de 35 kV, com 2 transformadores principais 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. Identificação de requisitos
Uma estação de longa duração centra-se na duração e capacidade (2000 kW · 8 h); os pontos decisivos são o grande transformador principal e a base do código de rede — visando o pico de vários dias, regulação de frequência e reserva.
2. Dimensionamento da duração
2000 kW PCS × 8 h = 16063 kWh utilizáveis (DOD 0,9 → 17848 kWh nominais), 83 clusters × 215 kWh a 768 V CC; 8 h é um nível típico de longa duração (bombeamento / ar comprimido / fluxo).
3. Grande transformador principal
2000 kW / 0,95 ≈ 2105 kVA → 2×2000 kVA (N+1, uma unidade suporta 84%), S13-M-2000/35 — atendendo à conexão de grande capacidade e confiabilidade.
4. Projeto de redundância
N+1 faz o nMinus1 passar: após a saída de um transformador, os 2000 kVA restantes cobrem 84% da carga (sdKva 1684), garantindo fornecimento contínuo.
5. Proteção e coordenação
Coordenação de sobrecorrente 50/51; curto-circuito BT IEC 60909 de 36,54 kA, ruptura BT de 50 kA (margem de 1,4×) e MT de 25 kA (3×), V19 passa.
6. Qualidade de energia
Harmônicos do retificador PCS de alta potência THDi 20% → reator dessintonizado + APF/SVG; a compensação reativa mantém PF ≥ 0,95.
7. Perdas e economia
O grande transformador perde 4.510.068 kWh/ano ($541.208/ano), uma parcela significativa; a atualização para SH15 amorfo economiza 6.920 kWh/ano e se paga em apenas 2,4 anos.
8. Código de rede
A medição no lado de alta de 35 kV requer CT 0.2S / PT 0.2 (V12); a conexão LDES deve ser confirmada em relação ao código de rede local (rampa / frequência primária / LVRT).
Pain Points → Solution → Evidence
Conexões de grande capacidade exigem alta confiabilidade/redundância do transformador
2 transformadores principais de 2000 kVA em N+1, nMinus1 passa
veredito nMinus1=passa · sdKva 1684 · 84% de carga após uma saída
A bateria de longa duração de 8 h é enorme e de alto custo de capital
2000 kW × 8 h = 16 MWh (83 clusters · 768 V CC)
capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 clusters
As perdas do transformador grande elevam as contas de longo prazo
O transformador principal amorfo SH15 economiza 6.920 kWh/ano
transformerTco.upgrade: retorno em 2,4 anos · US$ 830/ano
Requisitos do código de rede (ramp / frequência / LVRT) pouco claros
Medição no lado de alta de 35 kV + conformidade IEC + confirmação do código de rede
Requisito de medição V12; toConfirm gridCodeNote pendente
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 duplo 2000 kVA | Carga de 84% após uma saída, nMinus1 passa Maior duração / maior potência exige nível de 2500/3150 kVA |
| Potência do PCS | 2000 kW | Carga/descarga de alta potência seguidora de rede | Capacidade de corte e frequência O PCS deve corresponder aos comandos de despacho da rede |
| Energia de armazenamento | 16063 kWh úteis / 17848 kWh nominais | 2000 kW × 8 h; DOD 0,9 | 8 h de longa duração para picos de vários dias Tecnologia de fluxo / bombeamento / ar comprimido limita a duração |
| Clusters de baterias | 83 × 215 kWh | 768 V CC · 240 em série · célula de 3,2 V · 280 Ah | Paralelização de clusters em larga escala Consistência entre clusters / balanceamento do BMS é o foco de O&M |
| Nível de curto-circuito | BT 36,54 kA · 50 kA de interrupção | IEC 60909 · suposição Ssc 500 MVA | Interrupção BT 1,4× · MT 3× Ssc real a confirmar com a concessionária |
| Perdas | 4.510.068 kWh/ano · $541.208/ano | Sem carga 1,12 kW + carga 17,4 kW · 84% de carga | As perdas de transformadores grandes são materiais SH15 amorfo se paga em 2,4 anos |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Fluxo de energia
No vale, a rede de 35 kV carrega a bateria de 16 MWh através do transformador principal e da retificação do PCS; no pico, a bateria descarrega por inversão do PCS → transformador principal → barra de 35 kV (2000 kW), com suporte de 8 h cobrindo janelas mais amplas de pico/vale.
Operação 24h
Curva de um dia típico: carga/descarga de longa duração cobre janelas mais amplas, reduzindo 2000 kW × 4 h com 8 h suportando pico e reserva multidia — mostrando o efeito de ordem temporal do LDES.
Economia
2000 kW × 4 h × $0,13/kWh = ≈$379.600/ano; equipamento $2.314.905, EPC $2.900.000; o LDES adiciona valor de pico multidia / frequência / reserva adicional.
LCC (custo do ciclo de vida)
Com desconto de 6%, S13 → SH15 amorfo economiza 6.920 kWh/ano (≈$830), payback de 2,4 anos — a atualização do transformador grande tem o melhor custo-benefício.
Other views (shown): Qualidade de energia e harmônicos · Perfil de tensão · Características do esquema · Derating ambiental
7 · Economics & Payback
Equipamento total ≈ $2.314.905, EPC ≈ $2.900.000 (incl. BESS/transformadores principais/distribuição). O peak shaving de 2000 kW × 4 h × $0,13/kWh economiza ≈$379.600/ano; as perdas custam $541.208/ano (transformador grande com carga pesada), SH15 amorfo economiza 6.920 kWh/ano ($830/ano, retorno em 2,4 anos). O principal modelo econômico do motor é centrado em PV; use a base de shaving + frequência/reserva para o valor do LDES (nível de viabilidade).
8 · FAQ
Qual transformador principal para armazenamento de longa duração?
Como é configurada a bateria de 8 h?
Armazenamento de longa duração vs curta duração?
Quanto economiza?
Por que usar redundância N+1?
E quanto às altas perdas do transformador grande?
A capacidade de curto-circuito de 35 kV é suficiente?
Quais pontos do código de rede observar?
Quando se paga?
Como são tratados os harmônicos?
Special Considerations
- A conexão LDES deve confirmar a taxa de rampa, a resposta de frequência primária e a LVRT em relação ao código de rede local (toConfirm gridCodeNote).
- As perdas do transformador grande são elevadas ($541,208/ano); a atualização amorfa SH15 tem o melhor custo-benefício (retorno de 2.4 anos).
- 83 clusters em paralelo — a consistência entre clusters e o balanceamento do BMS são o foco de O&M (o mesmo para segunda vida / tecnologia de fluxo de longa duração).
- N+1 nMinus1 passa, mas confirme o Ssc real com a companhia elétrica (36.54 kA é baseado na suposição de 500 MVA).
- Estimativas em nível de viabilidade; os desenhos são esquemáticos, pendentes de refinamento pelo instituto de design.
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