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

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).

2×2000 kVA (S13-M-2000/35, N+1)
Главный трансформатор
2000 kW
PCS
16063 kWh / 8 ч
Энергия накопления
83 × 215 kWh
Кластеры батарей
768 V DC
Напряжение постоянного тока
35 kV
Напряжение сети
Подключение к сети
Режим
Пройдено (84% после одного выхода)
nMinus1
SourceRoleShare kWShare
Grid 35 kVbase0 kW0%
BESS 2000 kW / 16000 kWhvariable1600 kW100%

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

Pain

Подключения большой мощности требуют высокой надёжности/резервирования трансформатора

Solution

2 главных трансформатора по 2000 кВА в схеме N+1, nMinus1 проходит

Evidence

вердикт nMinus1=проходит · sdKva 1684 · 84% загрузки после отключения одного

Pain

Длительная батарея на 8 ч огромна и капиталоёмка

Solution

2000 кВт × 8 ч = 16 МВт·ч (83 кластера · 768 В пост. тока)

Evidence

capacitySummary storageHours=8; storageBattery 83 кластера

Pain

Потери крупного трансформатора увеличивают долгосрочные счета

Solution

Аморфный главный трансформатор SH15 экономит 6 920 кВт·ч/год

Evidence

transformerTco.upgrade: окупаемость 2,4 года · $830/год

Pain

Требования сетевого кодекса (ramp / частота / LVRT) неясны

Solution

Учёт на стороне 35 кВ + соответствие IEC + подтверждение сетевого кодекса

Evidence

Требование учёта V12; toConfirm gridCodeNote в ожидании

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Главный трансформатор2×2000 кВА (S13-M-2000/35)2000 кВт / 0,95 ≈ 2105 кВА → N+1 двойной 2000 кВАЗагрузка 84% после отключения одного, nMinus1 проходит
Большая длительность / большая мощность требует уровня 2500/3150 кВА
Мощность PCS2000 кВтВысокомощный заряд/разряд, следующий за сетьюСпособность сглаживания и частотного регулирования
PCS должен соответствовать командам диспетчеризации сети
Энергия накопления16063 кВт·ч полезных / 17848 кВт·ч номинальных2000 кВт × 8 ч; DOD 0,98 ч длительного пикового покрытия на несколько дней
Технология flow / гидроаккумулирования / сжатого воздуха ограничивает длительность
Кластеры батарей83 × 215 кВт·ч768 В пост. тока · 240 последовательно · элемент 3,2 В · 280 А·чПараллельное соединение кластеров большого масштаба
Согласованность между кластерами / балансировка BMS — фокус эксплуатации и обслуживания
Уровень короткого замыканияНН 36,54 кА · 50 кА отключенияIEC 60909 · допущение Ssc 500 МВАОтключение НН 1,4× · ВН 3×
Фактический Ssc требует подтверждения сетевой компанией
Потери4 510 068 кВт·ч/год · $541 208/годХолостой ход 1,12 кВт + нагрузка 17,4 кВт · 84% загрузкиПотери крупных трансформаторов существенны
SH15 аморфный окупается за 2,4 года

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/29Однолинейная схема — Сеть 35 кВ + двунаправленный PCS 2000 кВт → батарея 16 МВт·ч → 2 главных трансформатора 2000 кВА (N+1) → шина 35 кВ
Why: Однолинейная схема отвечает на вопрос, как LDES подключается при большой мощности: PCS 2000 кВт + батарея 16 МВт·ч повышается до 35 кВ через 2 трансформатора 2000 кВА, при этом N+1 обеспечивает непрерывность питания при отключении одного блока.
Dwg 4/29Топология системы — Сеть 35 кВ (базовая) · BESS 2000 кВт (переменная, 100%) → 2 главных трансформатора (N+1) → шина 35 кВ
Why: Топология отображает энергетическую иерархию и резервирование: накопитель как переменная с долей 100%, двойные трансформаторы N+1 как ядро надежности — локус большой мощности LDES на 8 ч.
Dwg 20/29Сетевое подключение / защита от островного режима — PCC · защита от островного режима · защита от обратного перетока
Why: Подключение крупного LDES должно соответствовать сетевому кодексу: размыкание PCC и защита от островного режима настраиваются по местным правилам — ответ на проблему «сетевого кодекса (ramp / frequency / LVRT)».
Dwg 25/29Однолинейная схема срезания пиков — BESS 2000 кВт/16 МВт·ч через PCS к шине · срезание пиков / частота
Why: Это реализует LDES на 8 ч как ветвь диспетчеризации: PCS заряжается в часы минимума и разряжается в пик, 2000 кВт × 4 ч срезания ≈$379 600/год — структурный источник экономики.
Dwg 26/29Профиль работы срезания пиков — 24-часовой профиль · заряд в минимум / разряд в пик + поддержка 8 ч
Why: Это превращает характеристику 8 ч во временную шкалу: более длительный заряд/разряд охватывает более широкие окна пик/минимум, поддерживая многодневное покрытие пиков и резерв — операционное доказательство.
Dwg 8/29Расчет токов короткого замыкания — КЗ на низкой стороне 36,54 кА · проверка отключения 50 кА
Why: Крупная станция имеет высокий уровень КЗ (НН 36,54 кА); это проверяет отключающую способность выключателя (50 кА) и термическую стойкость кабеля, чтобы ветвь 2000 кВт надежно отключалась.

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

Dwg 1 · Основа электрического проектированияDwg 14 · Конфигурация релейной защитыDwg 15 · Кривая селективности TCCDwg 19 · Компенсация реактивной мощности и гармоникDwg 12 · Оценка качества электроэнергииDwg 13 · Архитектура SCADADwg 16 · Система заземленияDwg 17 · Молниезащита и защита от импульсных перенапряженийDwg 18 · План компоновки оборудованияDwg 24 · Система оперативного постоянного токаDwg 27 · Архитектура связи BMSDwg 28 · Пожаротушение и термическое зонированиеDwg 29 · Конечный автомат управления EMSDwg 9 · Применимые нормы и стандартыDwg 10 · Технические данные основного оборудования

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).

$2,314,905
Общая стоимость оборудования
$2,900,000
Инвестиции в EPC
$379,600/год
Экономия от сглаживания пиков
$541,208
Годовые потери
$830/год (окупаемость 2,4 года)
Модернизация до SH15
8 ч (16 МВт·ч)
Длительность хранения
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

Какой основной трансформатор для длительного хранения?
2×2000 кВА (S13-M-2000/35, N+1); 2000 кВт / 0.95 ≈ 2105 кВА → двойной 2000 кВА, 84% загрузки после выхода одного блока (nMinus1 проходит).
Как настроена батарея на 8 ч?
2000 кВт × 8 ч = 16063 кВт·ч полезных (DOD 0.9 → 17848 кВт·ч номинальных), 83 кластера × 215 кВт·ч, 768 В DC.
Длительное хранение против краткосрочного?
Длительное (≥4 ч; здесь 8 ч) выполняет многодневное сглаживание пиков / частоту / резерв; краткосрочное (2 ч) — арбитраж пик-долина. Технологии включают flow, гидроаккумулирующие и сжатый воздух.
Сколько это экономит?
2000 кВт × 4 ч × $0.13/кВт·ч спреда = ≈$379,600/год (база проверки V24), плюс ценность частоты / резерва.
Зачем использовать резервирование N+1?
Подключение большой мощности требует высокой надёжности; N+1 обеспечивает прохождение nMinus1 — оставшиеся 2000 кВА покрывают 84% нагрузки после выхода одного блока.
А как насчёт высоких потерь большого трансформатора?
Потери составляют 4,510,068 кВт·ч/год ($541,208/год); модернизация до аморфного SH15 экономит 6,920 кВт·ч/год и окупается всего за 2.4 года.
Достаточна ли мощность короткого замыкания 35 кВ?
КЗ на НН 36.54 кА, отключение на НН 50 кА (запас 1.4×) и ВН 25 кА (3×), V19 проходит.
На какие пункты сетевого кодекса обратить внимание?
Подтвердить скорость рампы, первичный частотный отклик и LVRT по местному сетевому кодексу; ТТ учёта на стороне ВН 0.2S / ТН 0.2.
Когда окупается?
EPC $2,900,000 с $379,600/год сглаживания плюс доход от частоты/резерва; основная модель движка ориентирована на PV, поэтому ориентировочная простая окупаемость ≈7.6 лет (подтвердить реальными тарифами / ценами вспомогательных услуг).
Как обрабатываются гармоники?
THDi выпрямителя PCS 2000 кВт составляет 20%, превышает лимит — расстроенный реактор + активная фильтрация APF/SVG (V6).

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 →

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.