Microrrede de 2000 kW Fonte-Rede-Carga-Armazenamento: PV 1000 kWp + BESS 800 kW/1742 kWh + Transferência Automática de Leitura Profunda
PV 1000 kWp · BESS 800 kW/1742 kWh · Diesel 600 kW em espera · 2×SCB13-2000/10 N+1 · conectado/desconectado da rede
1 · TL;DR Conclusion
Conclusão: esta microrrede de fonte-rede-carga-armazenamento de 2000 kW combina 1000 kWp de PV + 800 kW/1742 kWh de BESS + 600 kW de diesel com transferência automática + uma alimentação de rede de 10 kV com conexão à rede/ilhamento, em 2 transformadores SCB13-2000/10 (N+1) mais um interruptor de transferência final de grau 1 (GATS) — total do configurador ≈ $914.457, EPC ≈ $990.000, retorno de 4 anos, TIR de 24,80%, 609,1 t de CO2/ano evitadas (nível de viabilidade).
- •Mix multifonte: 1000 kWp FV (63% de participação) + 800 kW BESS (38%) + 600 kW diesel com transferência automática, 4400 kW instalados
- •Conectado à rede/ilhamento + partida a frio (partida automática diesel de 600 kW, verificada); transferência automática em 2 s
- •Comutador de transferência final de Grau 1 de 800 kW (GATS-630) + EPS de 300 kW, cobertura de backup de 175%
- •autoconsumo FV ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS)
- •Economia: $990.000 EPC, payback de 4 anos, TIR de 24,80%, LCOE $0,1011/kWh, 609,1 t de CO2/ano evitadas
2 · Solution Overview
Uma microrrede de fonte-rede-carga-armazenamento unifica as fontes (FV/diesel/rede), a rede, as cargas e o armazenamento sob um único EMS — a arquitetura arquetípica para parques industriais de carbono zero e grandes campi. Este projeto de 2000 kW tem FV para carga base, BESS para suavização+corte+demanda, diesel para backup com transferência automática, a rede como fornecimento principal conectado, e um interruptor de transferência final de grau 1 mantendo as linhas de produção críticas energizadas.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 0 kW | 0% |
| Solar PV 1000 kWp | variable | 1000 kW | 63% |
| BESS 800 kW / 1600 kWh | variable | 600 kW | 38% |
| Diesel 600 kW | backup | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
1. Identificação de requisitos
Um parque industrial de carbono zero deseja tanto alta participação renovável quanto produção crítica ininterrupta (carga de grau 1 de 800 kW). Dois requisitos rígidos são fixados primeiro: despacho fonte-rede-carga-armazenamento e transferência automática confiável — exigindo BESS, diesel e ATS de extremidade.
2. Classificação de cargas
2000 kW totais → 1742 kW de demanda; 800 kW de grau 1, 800 kW de grau 2, 200 kW sensíveis. O grau 1 precisa de um interruptor de transferência de extremidade (GATS-630) + EPS; o grau 2 é coberto por rede+BESS.
3. Mix de fontes
1000 kWp PV (63%) + 800 kW/1742 kWh BESS (38%, 2 h) + 600 kW diesel de reserva (transferência automática) + rede de 10 kV, despachados por um único EMS.
4. Dimensionamento do transformador
1742 kW → 1684 kVA → faixa de 2000 kVA + N+1 (2 unidades a seco, parque interno). 84% de carregamento após um desarme (aprovação N-1); a carga de grau 1 é transferida para a outra fonte via ATS de extremidade.
5. Transferência automática e comutação
GATS-630 de extremidade de grau 1 com transferência automática: na perda da rede, comuta para diesel/BESS em 2 s; gridMode=grid-tie-island + blackStart=yes, partida em black do diesel de 600 kW, cobertura de reserva de 175%.
6. Distribuição e proteção
Entrada MT → 2 transformadores a seco → painéis BT MNS (com bus-tie) → alimentadores + ATS de extremidade de grau 1. Falha BT 58,91 kA contra 80 kA de interrupção; seletividade 24.56×, gradação satisfeita.
7. Qualidade de energia
Carga sensível de 200 kW + harmônicos (THDi 20%) recebem compensação reativa + reatores dessintonizados; conversores de armazenamento/diesel coordenados para evitar corrente circulante.
8. Economia
O BESS reduz 800 kW×4 h economizando ≈$151.840/ano; o PV gera 1.015.200 kWh/ano. Retorno geral de 4 anos, TIR 24,80%, LCOE $0,1011/kWh, 609,1 t CO2/ano evitadas.
Pain Points → Solution → Evidence
Produção crítica (800 kW grau 1) não pode cair nem por um segundo
Transferência automática final GATS-630 + EPS de 300 kW: comutação para diesel/BESS em 2 s
Aprovação N-1 (2×2000 kVA) + cobertura de backup de 175% + GATS/EPS no BOM
Alta participação de renováveis causa flutuação na rede e dificulta a regulação de picos
Suavização de BESS 800 kW/1742 kWh + corte de picos + demanda, coordenação EMS fonte-rede-carga-armazenamento
economic.shaving: 800 kW×4 h, $151,840/ano economizados
Backup puramente a diesel custa $327k/ano — insustentável
PV+BESS primeiro, diesel apenas para emergências de transferência automática
Diesel puro $327,040 vs híbrido $232,400; ≈$151,840/ano economizados
Quando se paga?
≈$990,000 EPC; PV+BESS economizam ≈$261,482/ano
economic: payback de 4 anos, TIR de 24,80%, ROI de 497% em 25 anos
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidade do transformador | 2×2000 kVA (tipo seco N+1) | 1742 kW → 1684 kVA → nível de 2000 kVA + um reserva | Carga de 84%; permanece em 84% após um desligamento (N-1 aprovado) Passo para 2500 kVA para crescimento |
| Capacidade fotovoltaica | 1000 kWp | Participação de 63%; geração de 1.015.200 kWh/ano | Atende a carga base durante o dia, reduzindo o uso de diesel e as contas Limitada pela área do local e absorção do BESS |
| Capacidade do BESS | 800 kW / 1742 kWh (2 h) | Suavização + corte de picos + demanda, duração de 2 h | Corta 800 kW×4 h, economizando $151.840/ano Necessidades de ilhamento longo exigem ≥8 h mais uma verificação de partida a frio |
| Capacidade diesel | 600 kW em espera · transferência automática | Transferência automática de emergência + partida a frio (600 kW verificado) | A única fonte de emergência para transferência de extremidade de grau 1 espera = classificado para emergência, mais barato que principal |
| Transferência automática | GATS-630 transferência de extremidade, 2 s | A carga de grau 1 de 800 kW deve ser ininterrupta | Transfere em 2 s; cobertura de reserva de 175% Tempo de transferência vs criticidade da carga conforme IEC 60364 |
| Modo de rede | conexão à rede-ilha + partida a frio | Parques de carbono zero devem ilhar e partir a frio | Anti-ilhamento evita retroalimentação; ATS de 2 s Aprovação da rede conforme código de rede local (gridCodeNote) |
| Economia | TIR 24,80% · 4 anos | $990.000 EPC + $261.482/ano de economia + fluxo de caixa de 25 anos | A métrica central de investimento Tarifa, irradiação e fator de carga são as sensibilidades-chave |
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
Conectado à rede: PV de 1000 kW atende primeiro a carga base, o excedente carrega o BESS; o BESS descarrega 800 kW no pico e carrega no vale; a rede supre a lacuna. Em perda de rede: a transferência automática comuta para diesel/BESS em 2 s, a carga de grau 1 permanece ativa.
Falha de rede / transferência automática
Pressione 'Falha de rede': o GATS de grau 1 transfere para partida a frio com diesel de 600 kW + BESS em 2 s (cobertura de backup de 175%); no caso N-1, um transformador desliga e o outro continua com 84% de carga.
Economia
1.015.200 kWh/ano gerados, 0,8 de autoconsumo + excedente exportado; autoconsumo PV ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS); $990.000 investidos, payback de 4 anos, TIR de 24,80%, LCOE $0,1011/kWh.
Operação 24 h
Curva de um dia típico: o PV diurno coincide com a carga, a descarga do BESS no horário de pico reduz o pico, carregamento no vale noturno, diesel apenas durante transferência automática/partida a frio — coordenação fonte-rede-carga-armazenamento em ordem temporal.
Other views (shown): Qualidade de energia e harmônicos · Perfil de tensão · Características do esquema · Derating ambiental
7 · Economics & Payback
Equipamento total ≈ $914.457, EPC ≈ $990.000 (incl. PV/BESS/diesel/transferência automática/distribuição/instalação). A autoutilização fotovoltaica poupa ≈$261.482/ano (incl. corte de pico do BESS); no geral, retorno do investimento em 4 anos, TIR de 24,80%, ROI de 497% em 25 anos, LCOE de $0,1011/kWh, VAL de $1.584.295, 609,1 t de CO2 evitadas/ano.
8 · FAQ
Como você entende a integração fonte-rede-carga-armazenamento?
O que é transferência automática e quão rápida é?
Qual o tamanho do BESS?
Como o black-start é implementado?
Quando se paga?
Diesel puro vs híbrido fonte-rede-carga-armazenamento?
Como a carga de grau 1 de 800 kW é mantida ininterrupta?
Quanta FV deve ser instalada?
A transferência automática poderia paralelizar acidentalmente duas fontes?
Quais documentos de conexão à rede são necessários?
Special Considerations
- Estão incluídos transferência automática de extremidade de Grau 1 de 800 kW (GATS-630) + EPS de 300 kW; o tempo de transferência versus criticidade da carga deve ser confirmado conforme IEC 60364 pelo instituto de projeto.
- O intertravamento de transferência automática evita o paralelismo acidental de fonte dupla; seletividade 24.56×, gradação satisfeita; um teste de transferência completo é necessário antes da comissionamento.
- Armazenamento de 2 h cobre shaving/demanda; ilhamento longo precisa de ≥8 h mais uma verificação de capacidade de partida a frio.
- 200 kW de carga sensível + THDi 20% têm compensação reativa + reatores dessintonizados; adicionar APF se os limites forem excedidos.
- Estimativa em nível de viabilidade; desenhos pendentes de refinamento por um instituto de projeto licenciado.
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
Fornecimento único de equipamentos de energia convencional e solar
Do projeto do sistema de distribuição de energia à energia solar – transformadores, painéis de distribuição, subestações e equipamentos solares, dimensionados e cotados em um só lugar. Use nossas calculadoras para obter uma lista completa de materiais e o preço FOB.