戶用光儲系統(tǒng)解決方案，實現(xiàn)家庭用電的高效、可靠、安全、有序

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一、背景和需求

全球光儲一體化趨勢明顯，家庭儲能市場潛力巨大，尤其在光伏持續(xù)發(fā)展和滲透率提升的背景下，戶用光儲一體化成為主流發(fā)展方向，戶用光儲系統(tǒng)興起的主要因素包括以下幾點：

?                      電價波動：能源價格變化引發(fā)電價上漲。

?                      環(huán)境保護意識增強：戶用光儲系統(tǒng)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(qū)提供稅收減免、補貼和其他激勵措施。

?                      建設(shè)成本下降：光伏板和電池的成本顯著降低，戶用光儲系統(tǒng)更加經(jīng)濟實惠。

?                      技術(shù)成熟度：光伏板的效率提高，儲能電池的壽命延長，系統(tǒng)更可靠和高效。

戶用光儲系統(tǒng)在國際市場上正經(jīng)歷著快速發(fā)展，尤其在那些擁有有利政策環(huán)境、高電價以及對可再生能源有強烈需求的國家和地區(qū)。截至2023年，歐洲太陽能發(fā)電容量已超200GW，家庭儲能系統(tǒng)的安裝量呈爆炸性增長。據(jù)預(yù)測，到2025年，歐洲戶用光儲系統(tǒng)裝機容量將達到12.8GWh。

家庭用戶對光儲系統(tǒng)的需求主要包括：

1.應(yīng)對動態(tài)電價

可以自行決定是否更愿意在較低電價時消耗電力，調(diào)整其消費行為，從而顯著降低電力成本，更好地控制家庭電費賬單。

2.削峰填谷、平滑用電負(fù)荷，通過峰谷價差獲取收益

在一些地區(qū)，家庭用戶可以利用光儲系統(tǒng)在電價較低時充電，在高峰時段電價較高時使用存儲的電能，或者甚至向電網(wǎng)售電，實現(xiàn)套利。

3.供電不穩(wěn)定時作為緊急電源

家庭用戶希望通過安裝光儲系統(tǒng)減少對電網(wǎng)的依賴，特別是在停電或電網(wǎng)不穩(wěn)定的情況下，光儲系統(tǒng)可以作為備用電源，保障家庭的基本用電需求。

4.應(yīng)對政府對環(huán)保和碳排放的要求與新能源的補貼政策

許多家庭用戶重視環(huán)保，希望通過使用清潔能源減少碳足跡，光儲系統(tǒng)不產(chǎn)生溫室氣體排放，正好滿足這一需求。

家庭用戶投資光儲系統(tǒng)也可以享受各國政府提供的光儲系統(tǒng)安裝補貼、稅收減免或其他激勵措施。

5.有效提升早期建設(shè)的光伏發(fā)電自發(fā)自用率

海外家用光伏發(fā)電十年前就已經(jīng)開始成熟使用，由于光伏日內(nèi)發(fā)電與家庭負(fù)載應(yīng)用在時間上不全匹配，家庭用戶希望與儲能配合使用，實現(xiàn)電力需求全部自給。

二、系統(tǒng)設(shè)計范圍

家庭用戶具有“用電量少、用戶數(shù)多、組成復(fù)雜"的特性，用戶在每個月收到電費賬單時才知道用電情況，再加上普通民眾不了解電力需求側(cè)管理，即使想要調(diào)整用電方式也難以下手，節(jié)省電費支出的方式有限。戶用光儲系統(tǒng)可以提升電能調(diào)度、削峰填谷的能力，實現(xiàn)能源的大化利用，優(yōu)化電費的開支。

戶用光儲系統(tǒng)主要組成部分包括光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、家庭負(fù)載和戶用能量控制器。

?                      光儲系統(tǒng)

l                      光儲逆變器：將光伏或儲能電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以便與電網(wǎng)或家庭負(fù)載對接。

?                      電網(wǎng)與家庭負(fù)載

l                      雙向計量電表：安裝于家庭電網(wǎng)和公共電網(wǎng)之間的連接點，即“電網(wǎng)接口"或“并網(wǎng)點"，通常在電表箱內(nèi)或靠近家庭主斷路器的位置，測量家庭既從電網(wǎng)消耗的電力（正向計量），也向電網(wǎng)輸送的電力（反向計量）。

l                      家庭負(fù)載：家庭的負(fù)載主要由各種電器和設(shè)備構(gòu)成，包括照明系統(tǒng)、空調(diào)和暖氣、洗衣房設(shè)備、安防系統(tǒng)、汽車充電樁等。

?                      戶用能量控制器

l                      協(xié)調(diào)光伏、儲能與電網(wǎng)之間的能量流動，優(yōu)化能源使用，包括計劃曲線、削峰填谷、新能源消納等。

三、安科瑞Home EMS解決方案

安科瑞Home EMS戶用光儲系統(tǒng)解決方案，能夠?qū)彝ブ泄夥δ堋⒇?fù)載進行實時監(jiān)測、用能計量、能耗分析、診斷告警、全景分析、有序管理和策略控制，實現(xiàn)家庭用電的高效、可靠、安全、有序。

戶用能量控制器對下通過RS485、以太網(wǎng)、WiFi等方式讀取家庭計量表計、光儲逆變器、智能家居等設(shè)備的運行數(shù)據(jù)與狀態(tài)，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等通信規(guī)約。通過控制器對發(fā)用電數(shù)據(jù)與用電時段的分析，實現(xiàn)家庭能源的優(yōu)化調(diào)節(jié)與優(yōu)化經(jīng)濟運行，并通過WiFi/4G/以太網(wǎng)的方式將系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送至云端平臺，實現(xiàn)多個戶用能源的監(jiān)測與管理。同時，戶用能量控制器可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

Home EMS提供WEB和APP兩種訪問方式，用于查看光伏、儲能、負(fù)載的實時狀態(tài)、監(jiān)測系統(tǒng)告警、統(tǒng)計用能和收益，并調(diào)整運行參數(shù)和控制策略，可以通過手機APP查看數(shù)據(jù)和調(diào)整設(shè)置。

家庭用戶的收益包括：

1.       提高光伏消納：實時調(diào)節(jié)儲能充放電，家庭負(fù)荷低時，做光伏發(fā)電余電的蓄水池；負(fù)荷高且光伏發(fā)電不足時放電，降低家庭電費；

2.       峰谷價差套利：利用電網(wǎng)的峰谷電價差幫助家庭用戶獲取收益，谷電價充電，峰電價放電；

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

4.       緊急情況下家庭儲備電源：由于多數(shù)國家電網(wǎng)供應(yīng)并不穩(wěn)定，容易發(fā)生停電現(xiàn)象，儲能電池常備應(yīng)急電量，實現(xiàn)家庭用電的無縫運行；

5.       環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計：各國政府對環(huán)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(huán)保的貢獻，APP上都可以看到。

四、Home EMS平臺功能

4.1家庭綜合管理

4.1.1家庭能源綜合概覽

展示家庭中光伏、儲能和負(fù)載的運行情況，實時統(tǒng)計儲能充放電、負(fù)荷用能、新能源發(fā)電，新能源產(chǎn)生的社會和經(jīng)濟效益情況。

4.1.2綜合能源報表

對單個家庭光伏、儲能、市電進行分類統(tǒng)計及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電量及上網(wǎng)量、儲能尖峰平谷充放電量和電網(wǎng)尖峰平谷用電量。

4.1.3綜合收益報表

對單個家庭光伏、儲能和用電成本及收益進行分類統(tǒng)計及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電收益及上網(wǎng)收益、儲能尖峰平谷充放電成本及收益和電網(wǎng)尖峰平谷電費。

4.2故障報警

4.2.1報警記錄

記錄設(shè)備在日常運行中是否超過限制或發(fā)生異常的日志，包括但不限于電流、電壓、功率和頻率等需要監(jiān)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(fā)生異常的點位、時間、設(shè)備、參量、上下限值、報警值和詳情等。

l       支持時間、參數(shù)名等列進行數(shù)據(jù)篩選。

l       支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

4.2.2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(shù)據(jù)同環(huán)比分析。

4.3手機APP

4.3.1首頁

展示家庭地址、天氣情況、新能源消納情況及收益、光伏/儲能/負(fù)荷情況。

4.3.2數(shù)據(jù)監(jiān)控

展示天氣情況、光伏、儲能和并網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)及收益情況，支持日/月/年/累計歷史數(shù)據(jù)查看，以曲線形式展示。

4.3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以月、年統(tǒng)計新能源消納情況及收益；以日、月、年統(tǒng)計用電情況及新能源占比；統(tǒng)計累計社會效益。

五、主要硬件

5.1戶用能量控制器

5.2計量裝置

5.3充電設(shè)備