戶用光儲係統解決方案有哪些？安科瑞“Home ems”為您解答

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定  201801

01背景需求

   全球能源轉型與(yu) 戶儲(chu) 的崛起在氣候變化與(yu) 碳中和目標的推動下，全球能源結構正加速向可再生能源轉型。傳(chuan) 統集中式能源係統因碳排放高、靈活性差等問題，逐漸被分布式能源取代。光伏發電作為(wei) 貼近用側(ce) 的清潔能源形式，近年來成本下降顯著（2023年光伏組件價(jia) 格較10年前下降80%），全球戶用光伏裝機量激增。然而，光伏發電的間歇性（如夜間、陰雨天無法發電）催生了儲(chu) 能需求，戶用光儲(chu) 係統（Residential PV+ESS）應運而生。政策驅動與(yu) 技術成熟雙輪推動：各國補貼政策：德國通過“光伏+儲(chu) 能”補貼計劃，家庭安裝儲(chu) 能係統可獲至高30%成本返還；美國《通脹削減法案》延長ITC稅收抵免至2034年，覆蓋儲(chu) 能設備；中國“整縣推進”政策加速分布式光伏與(yu) 儲(chu) 能結合。電池成本下降：鋰電成本從(cong) 2013年的684美元/kWh降至2023年的139美元/kWh（BloombergNEF數據），推動戶儲(chu) 經濟性提升。

   全球光儲(chu) 一體(ti) 化趨勢明顯，家庭儲(chu) 能市場潛力巨大，尤其在光伏持續發展和滲透率提升的背景下，戶用光儲(chu) 一體(ti) 化成為(wei) 主流發展方向，戶用光儲(chu) 係統興(xing) 起的主要因素包括以下幾點：

   電價(jia) 波動：能源價(jia) 格變化引發電價(jia) 上漲。

   環境保護意識增強：戶用光儲(chu) 係統提供了清潔、可再生的能源來源。

   政策支持和補貼：許多國家和地區提供稅收減免、補貼和其他激勵措施。建

   設成本下降：光伏板和電池的成本顯著降低，戶用光儲(chu) 係統更加經濟實惠。

   技術成熟度：光伏板的效率提高，儲(chu) 能電池的壽命延長，係統更可靠和高效。

   戶用光儲(chu) 係統在國際市場上正經曆著快速發展，尤其在那些擁有有利政策環境、高電價(jia) 以及對可再生能源有強烈需求的國家和地區。截至2023年，歐洲太陽能發電容量已超200GW，家庭儲(chu) 能係統的安裝量呈爆炸性增長。據預測，到2025年，歐洲戶用光儲(chu) 係統裝機容量將達到12.8GWh。

家庭用戶對光儲(chu) 係統的需求主要包括：

   1.應對動態電價(jia) 可以自行決(jue) 定是否更願意在較低電價(jia) 時消耗電力，調整其消費行為(wei) ，從(cong) 而顯著降低電力成本，更好地控製家庭電費賬單。

   2.削峰填穀、平滑用電負荷，通過峰穀價(jia) 差獲取收益在一些地區，家庭用戶可以利用光儲(chu) 係統在電價(jia) 較低時充電，在高峰時段電價(jia) 較高時使用存儲(chu) 的電能，或者甚至向電網售電，實現套利。

   3.供電不穩定時作為(wei) 緊急電源家庭用戶希望通過安裝光儲(chu) 係統減少對電網的依賴，特別是在停電或電網不穩定的情況下，光儲(chu) 係統可以作為(wei) 備用電源，保障家庭的基本用電需求。

   4.應對政府對環保和碳排放的要求與(yu) 新能源的補貼政策許多家庭用戶重視環保，希望通過使用清潔能源減少碳足跡，光儲(chu) 係統不產(chan) 生溫室氣體(ti) 排放，正好滿足這一需求。家庭用戶投資光儲(chu) 係統也可以享受各國政府提供的光儲(chu) 係統安裝補貼、稅收減免或其他激勵措施。

   5.有效提升早期建設的光伏發電自發自用率海外家用光伏發電十年前就已經開始成熟使用，由於(yu) 光伏日內(nei) 發電與(yu) 家庭負載應用在時間上不匹配，家庭用戶希望與(yu) 儲(chu) 能配合使用，實現電力需求全部自給。

02戶儲(chu) 的多維度價(jia) 值

   從(cong) 經濟性到碳中和的賦能2.1經濟性：家庭能源支出的“節流+開源”降低電費開支：利用峰穀套利分時電價(jia) 機製，在電價(jia) 低穀時段（如夜間）為(wei) 儲(chu) 能充電，高峰時段（如傍晚）放電自用。光伏發電優(you) 先供家庭使用，自發自用，餘(yu) 電儲(chu) 存而非低價(jia) 上網。參與(yu) 電力市場創收：家庭儲(chu) 能可聚合參與(yu) 虛擬電廠（VPP）電網調頻、需求響應。餘(yu) 電共享，可通過區塊鏈平台將多餘(yu) 電力賣給鄰居。2.2能源獨立性：擺脫對傳(chuan) 統電網的依賴應對惡劣天氣與(yu) 停電風險：美國得州2021年寒潮期間，配備戶儲(chu) 的家庭可維持3-5天基本用電，而依賴電網的用戶遭遇長達一周的停電。離網與(yu) 微網場景支持：偏遠地區無需接入電網，通過“光伏+儲(chu) 能”實現自給自足。2.3環保價(jia) 值：家庭減碳的“小單元”直接減少碳排放：一套10kW戶儲(chu) 係統每年可減少10-12噸CO₂排放。推動可再生能源消納：儲(chu) 能解決(jue) 光伏“晝發夜無”的間歇性問題，提升綠電利用率。2.4技術進步與(yu) 智能化：未來家庭的能源“大腦”AI驅動的能源管理：通過機器學習(xi) 預測家庭用電行為(wei) ，動態優(you) 化儲(chu) 能策略。模塊化與(yu) 可擴展性：兼容多種能源輸入（光伏、風電、柴油發電機），滿足多元化場景需求。2.5政策與(yu) 社會(hui) 價(jia) 值：能源革命的“細胞工程”國家戰略支持：中國“十四五”新型儲(chu) 能實施方案明確鼓勵“光伏+儲(chu) 能”一體(ti) 化，2025年戶儲(chu) 裝機目標10GW。鄉(xiang) 村振興(xing) 與(yu) 能源公平：中國西部農(nong) 村推廣“光伏+儲(chu) 能+灌溉”模式，降低農(nong) 業(ye) 用電成本40%，助力共同富裕。

03係統設計範圍

   家庭用戶具有“用電量少、用戶數多、組成複雜”的特性，用戶在每個(ge) 月收到電費賬單時才知道用電情況，再加上普通民眾(zhong) 不了解電力需求側(ce) 管理，即使想要調整用電方式也難以下手，節省電費支出的方式有限。戶用光儲(chu) 係統可以提升電能調度、削峰填穀的能力，實現能源的利用，優(you) 化電費的開支。

   戶用光儲(chu) 係統主要組成部分包括光伏係統、儲(chu) 能係統、家庭負載和戶用能量控製器。

光儲(chu) 係統

   光儲(chu) 逆變器：將光伏或儲(chu) 能電池的直流電轉換為(wei) 交流電，以便與(yu) 電網或家庭負載對接。

電網

   雙向計量電表：安裝於(yu) 家庭電網和公共電網之間的連接點，即“電網接口”或“並網點”，通常在電表箱內(nei) 或靠近家庭主斷路器的位置，測量家庭既從(cong) 電網消耗的電力（正向計量），也向電網輸送的電力（反向計量）。

家庭負載

   家庭的負載主要由各種電器和設備構成，包括照明係統、空調和暖氣、洗衣房設備、安防係統、汽車充電樁等。

戶用能量控製器

   協調光伏、儲(chu) 能與(yu) 電網之間的能量流動，優(you) 化能源使用，包括計劃曲線、削峰填穀、新能源消納等。

04安科瑞Home EMS解決(jue) 方案

   安科瑞Home EMS戶用光儲(chu) 係統解決(jue) 方案，能夠對家庭中光伏、儲(chu) 能、負載進行實時監測、用能計量、能耗分析、診斷告警、全景分析、有序管理和策略控製，實現家庭用電的高效、可靠、安全、有序。

   戶用能量控製器對下通過RS485、以太網、WiFi等方式讀取家庭計量表計、光儲(chu) 逆變器、智能家居等設備的運行數據與(yu) 狀態，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等通信規約。通過控製器對發用電數據與(yu) 用電時段的分析，實現家庭能源的優(you) 化調節與(yu) 經濟運行，並通過WiFi/4G/以太網的方式將係統數據發送至雲(yun) 端平台，實現多個(ge) 戶用能源的監測與(yu) 管理。同時，戶用能量控製器可在網絡故障時將數據存儲(chu) 在本地，待網絡恢複時從(cong) 中斷的位置繼續上傳(chuan) 數據，保證服務器端數據不丟(diu) 失。

   Home EMS提供WEB和APP兩(liang) 種訪問方式，用於(yu) 查看光伏、儲(chu) 能、負載的實時狀態、監測係統告警、統計用能和收益，並調整運行參數和控製策略，可以通過手機APP查看數據和調整設置。

家庭用戶的收益包括：

   1. 提高光伏消納：實時調節儲(chu) 能充放電，家庭負荷低時，做光伏發電餘(yu) 電的蓄水池；負荷高且光伏發電不足時放電，降低家庭電費；

   2. 峰穀價(jia) 差套利：利用電網的峰穀電價(jia) 差幫助家庭用戶獲取收益，穀電價(jia) 充電，峰電價(jia) 放電；

   3. 避免電費超量：家庭用電高峰時，啟動儲(chu) 能放電，減少家庭電費開支。如儲(chu) 備電量不足時通過APP推送、短信推送提前預警；

   4. 緊急情況下家庭儲(chu) 備電源：由於(yu) 多數國家電網供應並不穩定，容易發生停電現象，儲(chu) 能電池常備應急電量，實現家庭用電的無縫運行；環保數據統計：各國政府對環保越來越重視，針對未來的碳排補貼，家庭綠電使用對綠色環保的貢獻，APP上都可以看到。

05Home EMS平台功能

5.1家庭綜合管理

5.1.1家庭能源綜合概覽

   展示家庭中光伏、儲(chu) 能和負載的運行情況，實時統計儲(chu) 能充放電、負荷用能、新能源發電，新能源產(chan) 生的社會(hui) 和經濟效益情況。

5.1.2綜合能源報表

   對單個(ge) 家庭光伏、儲(chu) 能、市電進行分類統計及匯總，包括光伏尖峰平穀發電量及上網量、儲(chu) 能尖峰平穀充放電量和電網尖峰平穀用電量。

5.1.3綜合收益報表

   對單個(ge) 家庭光伏、儲(chu) 能和用電成本及收益進行分類統計及匯總，包括光伏尖峰平穀發電收益及上網收益、儲(chu) 能尖峰平穀充放電成本及收益和電網尖峰平穀電費。

5.2故障報警

5.2.1報警記錄

   記錄設備在日常運行中是否超過限製或發生異常的日誌，包括但不限於(yu) 電流、電壓、功率和頻率等需要監測信號、光伏組件溫度過高、逆變器故障、電池溫度異常、電池電壓異常、SOC異常等，主要記錄發生異常的點位、時間、設備、參量、上下限值、報警值和詳情等。支持時間、參數名等列進行數據篩選。支持導出為(wei) EXCEL形式。 

5.2.2報警分析

   將報警信息按照故障、緊急、一般進行分類顯示，支持報警數據同環比分析。 

5.3手機APP

5.3.1首頁

   展示家庭地址、天氣情況、新能源消納情況及收益、光伏/儲(chu) 能/負荷情況。

5.3.2數據監控

   展示天氣情況、光伏、儲(chu) 能和並網的實時數據及收益情況，支持日/月/年/累計曆史數據查看，以曲線形式展示。 4.3.3數據統計以月、年統計新能源消納情況及收益；以日、月、年統計用電情況及新能源占比；統計累計社會(hui) 效益。

06主要硬件

6.1戶用能量控製器-ANet戶用能量控製器

   ANet戶用能量控製器支持嵌入式linux係統，網絡通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳(chuan) ，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續傳(chuan) ，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等協議。

6.2計量裝置

①雙向計量電表-ADW300

   ADW300雙向計量電表可實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量、運維監管或電力監控等需求。

②逆流檢測電表-ADL200N-CT(單相)/ADL400N-CT(三相)

   ADL係列逆流檢測電表支持快速逆流檢測，計量有功電能和無功電能的，支持正反向電能計量，符合CE/UL/MID標準

6.3充電設備-交流汽車充電樁AEV300-AC007D-EU

   交流汽車充電樁AEV300-AC007D-EU支持智能監測、‌智能計量、‌雲(yun) 平台連接、‌保護功能、‌遠程升級以及廣泛的車型適配，支持藍牙和‌IC卡刷卡啟動。