Подстанция длительного хранения энергии мощностью 2000 кВт: главный трансформатор N+1 + 8 ч/16 МВт·ч, углубленный анализ требований сетевого кодекса и мощности
PCS 2000 кВт · LDES 8 ч/16 МВт·ч · главный трансформатор 2×S13-M-2000/35 (N+1) · питание 35 кВ · 83 кластера
1 · TL;DR Conclusion
Заключение: данная подстанция длительного хранения энергии мощностью 2000 кВт использует PCS мощностью 2000 кВт + батарею 16063 кВт·ч/8 ч (83 кластера · 768 В пост. тока) + 2 больших главных трансформатора S13-M-2000/35 (N+1) в сети 35 кВ. nMinus1 проходит (84% загрузки после отключения одного трансформатора); сглаживание пиков (разница $0,13/кВт·ч) экономит ≈$379 600/год; оборудование ≈ $2 314 905, EPC ≈ $2 900 000 (уровень технико-экономического обоснования).
- •LDES 2000 кВт / 16063 кВт·ч = 8 ч, DOD 0,9 (номинал 17848 кВт·ч), 83 кластера × 215 кВт·ч, 768 В пост. тока
- •Большой главный трансформатор 2×S13-M-2000/35 (N+1); nMinus1 проходит — 84% загрузки после выхода одного блока
- •Срезание пиков: 2000 кВт × 4 ч × 0,13 $/кВт·ч = ≈379 600 $/год (базис V24)
- •Питание 35 кВ; короткое замыкание НН 36,54 кА, отключение 50 кА (1,4×) · ВН 25 кА (3×)
- •Потери 4 510 068 кВт·ч/год (541 208 $/год); модернизация до аморфного SH15 окупается всего за 2,4 года
2 · Solution Overview
Длительное хранение энергии (LDES) обеспечивает заряд/разряд продолжительностью более 4 часов — вплоть до нескольких дней — для покрытия пиков в течение нескольких дней, регулирования частоты и резерва, обычно с помощью проточных батарей, гидроаккумулирующих электростанций или сжатого воздуха. Это станция мощностью 2000 кВт с длительностью 8 ч/16 МВт·ч, в сети 35 кВ, с 2 главными трансформаторами по 2000 кВА (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. Определение требований
Долговременная станция ориентирована на длительность и мощность (2000 кВт · 8 ч); решающими факторами являются большой главный трансформатор и основа сетевого кодекса — нацеленность на многодневное покрытие пиков, регулирование частоты и резерв.
2. Расчет длительности
2000 кВт PCS × 8 ч = 16063 кВт·ч полезной энергии (DOD 0,9 → 17848 кВт·ч номинальной), 83 кластера × 215 кВт·ч при 768 В пост. тока; 8 ч — типичный уровень длительного хранения (гидроаккумулирующая / воздушная / проточная).
3. Большой главный трансформатор
2000 кВт / 0,95 ≈ 2105 кВА → 2×2000 кВА (N+1, один блок несет 84%), S13-M-2000/35 — обеспечивает подключение большой мощности и надежность.
4. Резервирование
N+1 обеспечивает прохождение nMinus1: после отключения одного трансформатора оставшиеся 2000 кВА покрывают 84% нагрузки (sdKva 1684), обеспечивая непрерывное электроснабжение.
5. Защита и координация
Селективность по сверхтоку 50/51; ток КЗ НН по IEC 60909 36,54 кА, отключающая способность НН 50 кА (запас 1,4×) и ВН 25 кА (3×), V19 проходит.
6. Качество электроэнергии
Гармоники выпрямителя PCS высокой мощности THDi 20% → реактор с расстройкой + APF/SVG; компенсация реактивной мощности поддерживает PF ≥ 0,95.
7. Потери и экономика
Большой трансформатор теряет 4 510 068 кВт·ч/год ($541 208/год), что составляет значительную долю; модернизация до аморфного SH15 экономит 6 920 кВт·ч/год и окупается всего за 2,4 года.
8. Сетевой кодекс
Учет на стороне ВН 35 кВ требует CT 0.2S / PT 0.2 (V12); подключение LDES должно быть подтверждено в соответствии с местным сетевым кодексом (ramp / primary frequency / LVRT).
Pain Points → Solution → Evidence
Подключения большой мощности требуют высокой надёжности/резервирования трансформатора
2 главных трансформатора по 2000 кВА в схеме N+1, nMinus1 проходит
вердикт nMinus1=проходит · sdKva 1684 · 84% загрузки после отключения одного
Длительная батарея на 8 ч огромна и капиталоёмка
2000 кВт × 8 ч = 16 МВт·ч (83 кластера · 768 В пост. тока)
capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 кластера
Потери крупного трансформатора увеличивают долгосрочные счета
Аморфный главный трансформатор SH15 экономит 6 920 кВт·ч/год
transformerTco.upgrade: окупаемость 2,4 года · $830/год
Требования сетевого кодекса (ramp / частота / LVRT) неясны
Учёт на стороне 35 кВ + соответствие IEC + подтверждение сетевого кодекса
Требование учёта V12; toConfirm gridCodeNote в ожидании
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Главный трансформатор | 2×2000 кВА (S13-M-2000/35) | 2000 кВт / 0,95 ≈ 2105 кВА → N+1 двойной 2000 кВА | Загрузка 84% после отключения одного, nMinus1 проходит Большая длительность / большая мощность требует уровня 2500/3150 кВА |
| Мощность PCS | 2000 кВт | Высокомощный заряд/разряд, следующий за сетью | Способность сглаживания и частотного регулирования PCS должен соответствовать командам диспетчеризации сети |
| Энергия накопления | 16063 кВт·ч полезных / 17848 кВт·ч номинальных | 2000 кВт × 8 ч; DOD 0,9 | 8 ч длительного пикового покрытия на несколько дней Технология flow / гидроаккумулирования / сжатого воздуха ограничивает длительность |
| Кластеры батарей | 83 × 215 кВт·ч | 768 В пост. тока · 240 последовательно · элемент 3,2 В · 280 А·ч | Параллельное соединение кластеров большого масштаба Согласованность между кластерами / балансировка BMS — фокус эксплуатации и обслуживания |
| Уровень короткого замыкания | НН 36,54 кА · 50 кА отключения | IEC 60909 · допущение Ssc 500 МВА | Отключение НН 1,4× · ВН 3× Фактический Ssc требует подтверждения сетевой компанией |
| Потери | 4 510 068 кВт·ч/год · $541 208/год | Холостой ход 1,12 кВт + нагрузка 17,4 кВт · 84% загрузки | Потери крупных трансформаторов существенны SH15 аморфный окупается за 2,4 года |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Поток энергии
В часы низкой нагрузки сеть 35 кВ заряжает батарею 16 МВт·ч через главный трансформатор и выпрямление PCS; в часы пик батарея разряжается через инвертирование PCS → главный трансформатор → шину 35 кВ (2000 кВт), с поддержкой 8 ч, охватывающей более широкие окна пик/ночь.
Работа 24ч
Кривая типичного дня: длительная зарядка/разрядка охватывает более широкие окна, срезая 2000 кВт × 4 ч при 8 ч поддержки многодневного пика и резерва — демонстрируя временной эффект LDES.
Экономика
2000 кВт × 4 ч × $0,13/кВт·ч = ≈$379 600/год; оборудование $2 314 905, EPC $2 900 000; LDES добавляет многодневный пик / частоту / резервную ценность сверху.
LCC (стоимость жизненного цикла)
При ставке дисконтирования 6% S13 → SH15 аморфный экономит 6 920 кВт·ч/год (≈$830), окупаемость 2,4 года — модернизация крупного трансформатора имеет наилучшее соотношение затрат и выгод.
Other views (shown): Качество электроэнергии и гармоники · Профиль напряжения · Особенности схемы · Экологическое снижение мощности
7 · Economics & Payback
Оборудование всего ≈ $2 314 905, EPC ≈ $2 900 000 (включая BESS/главные трансформаторы/распределение). Срезание пиков 2000 кВт × 4 ч × $0,13/кВт·ч экономит ≈$379 600/год; потери стоят $541 208/год (крупный трансформатор с высокой нагрузкой), аморфный SH15 экономит 6 920 кВт·ч/год ($830/год, окупаемость 2,4 года). Основная экономическая модель двигателя ориентирована на PV; используйте основу срезания пиков + частота/резерв для ценности LDES (уровень технико-экономического обоснования).
8 · FAQ
Какой основной трансформатор для длительного хранения?
Как настроена батарея на 8 ч?
Длительное хранение против краткосрочного?
Сколько это экономит?
Зачем использовать резервирование N+1?
А как насчёт высоких потерь большого трансформатора?
Достаточна ли мощность короткого замыкания 35 кВ?
На какие пункты сетевого кодекса обратить внимание?
Когда окупается?
Как обрабатываются гармоники?
Special Considerations
- Подключение LDES должно подтвердить скорость нарастания, первичный частотный отклик и LVRT в соответствии с местным сетевым кодексом (toConfirm gridCodeNote).
- Потери крупного трансформатора высоки ($541,208/год); аморфная модернизация SH15 имеет наилучшее соотношение затрат и выгод (окупаемость 2.4 года).
- 83 кластера параллельно — согласованность между кластерами и балансировка BMS являются фокусом O&M (то же самое для технологии второго срока службы / проточных длительных накопителей).
- N+1 nMinus1 проходит, но подтвердите фактический Ssc с энергокомпанией (36.54 кА основано на предположении 500 МВА).
- Оценки на уровне технико-экономического обоснования; чертежи схематичны, ожидают уточнения проектным институтом.
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
Комплексная поставка оборудования для традиционной и солнечной энергетики
От проектирования систем распределения электроэнергии до солнечной энергии — трансформаторы, распределительные устройства, подстанции и солнечное оборудование, размеры и цены в одном месте. Воспользуйтесь нашими калькуляторами, чтобы получить полную спецификацию материалов и цену FOB.