簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

01背景需求

   全球能源轉(zhuǎn)型與戶儲的崛起在氣候變化與碳中和目標(biāo)的推動下，全球能源結(jié)構(gòu)正加速向可再生能源轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)集中式能源系統(tǒng)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(fā)電作為貼近用側(cè)的清潔能源形式，近年來成本下降顯著（2023年光伏組件價格較10年前下降80%），全球戶用光伏裝機(jī)量激增。然而，光伏發(fā)電的間歇性（如夜間、陰雨天無法發(fā)電）催生了儲能需求，戶用光儲系統(tǒng)（Residential PV+ESS）應(yīng)運(yùn)而生。政策驅(qū)動與技術(shù)成熟雙輪推動：各國補(bǔ)貼政策：德國通過“光伏+儲能”補(bǔ)貼計劃，家庭安裝儲能系統(tǒng)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，覆蓋儲能設(shè)備；中國“整縣推進(jìn)”政策加速分布式光伏與儲能結(jié)合。電池成本下降：鋰電成本從2013年的684美元/kWh降至2023年的139美元/kWh（BloombergNEF數(shù)據(jù)），推動戶儲經(jīng)濟(jì)性提升。

   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(diǎn)：

   電價波動：能源價格變化引發(fā)電價上漲。

   環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)：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(bǔ)貼：許多國家和地區(qū)提供稅收減免、補(bǔ)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(jì)實(shí)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(qiáng)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(jī)容量將達(dá)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(fèi)行為，從而顯著降低電力成本，更好地控制家庭電費(fèi)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(shí)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(bǔ)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(bǔ)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)用在時間上不匹配，家庭用戶希望與儲能配合使用，實(shí)現(xiàn)電力需求全部自給。

02戶儲的多維度價值

   從經(jīng)濟(jì)性到碳中和的賦能2.1經(jīng)濟(jì)性：家庭能源支出的“節(jié)流+開源”降低電費(fèi)開支：利用峰谷套利分時電價機(jī)制，在電價低谷時段（如夜間）為儲能充電，高峰時段（如傍晚）放電自用。光伏發(fā)電優(yōu)先供家庭使用，自發(fā)自用，余電儲存而非低價上網(wǎng)。參與電力市場創(chuàng)收：家庭儲能可聚合參與虛擬電廠（VPP）電網(wǎng)調(diào)頻、需求響應(yīng)。余電共享，可通過區(qū)塊鏈平臺將多余電力賣給鄰居。2.2能源獨(dú)立性：擺脫對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴應(yīng)對惡劣天氣與停電風(fēng)險：美國得州2021年寒潮期間，配備戶儲的家庭可維持3-5天基本用電，而依賴電網(wǎng)的用戶遭遇長達(dá)一周的停電。離網(wǎng)與微網(wǎng)場景支持：偏遠(yuǎn)地區(qū)無需接入電網(wǎng)，通過“光伏+儲能”實(shí)現(xiàn)自給自足。2.3環(huán)保價值：家庭減碳的“小單元”直接減少碳排放：一套10kW戶儲系統(tǒng)每年可減少10-12噸CO?排放。推動可再生能源消納：儲能解決光伏“晝發(fā)夜無”的間歇性問題，提升綠電利用率。2.4技術(shù)進(jìn)步與智能化：未來家庭的能源“大腦”AI驅(qū)動的能源管理：通過機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測家庭用電行為，動態(tài)優(yōu)化儲能策略。模塊化與可擴(kuò)展性：兼容多種能源輸入（光伏、風(fēng)電、柴油發(fā)電機(jī)），滿足多元化場景需求。2.5政策與社會價值：能源革命的“細(xì)胞工程”國家戰(zhàn)略支持：中國“十四五”新型儲能實(shí)施方案明確鼓勵“光伏+儲能”一體化，2025年戶儲裝機(jī)目標(biāo)10GW。鄉(xiāng)村振興與能源公平：中國西部農(nóng)村推廣“光伏+儲能+灌溉”模式，降低農(nóng)業(yè)用電成本40%，助力共同富裕。

03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(fèi)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(fèi)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(shí)現(xiàn)能源的利用，優(yōu)化電費(fèi)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)

   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)

   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(diǎn)，即“電網(wǎng)接口”或“并網(wǎng)點(diǎn)”，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）。

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

   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。

04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?、儲能、?fù)載進(jìn)行實(shí)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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)家庭能源的優(yōu)化調(diào)節(jié)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shí)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(shí)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(yùn)行參數(shù)和控制策略，可以通過手機(jī)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(shí)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(fèi)；

   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(fèi)超量：家庭用電高峰時，啟動儲能放電，減少家庭電費(fèi)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(shí)現(xiàn)家庭用電的無縫運(yùn)行；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(bǔ)貼，家庭綠電使用對綠色環(huán)保的貢獻(xiàn)，APP上都可以看到。

05Home EMS平臺功能

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、儲能和負(fù)載的運(yùn)行情況，實(shí)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(jì)效益情況。

5.1.2綜合能源報表

   對單個家庭光伏、儲能、市電進(jìn)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。

5.1.3綜合收益報表

   對單個家庭光伏、儲能和用電成本及收益進(jìn)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(fèi)。

5.2故障報警

5.2.1報警記錄

   記錄設(shè)備在日常運(yùn)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(diǎn)位、時間、設(shè)備、參量、上下限值、報警值和詳情等。支持時間、參數(shù)名等列進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選。支持導(dǎo)出為EXCEL形式。 

5.2.2報警分析

   將報警信息按照故障、緊急、一般進(jìn)行分類顯示，支持報警數(shù)據(jù)同環(huán)比分析。 

5.3手機(jī)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/儲能/負(fù)荷情況。

5.3.2數(shù)據(jù)監(jiān)控

   展示天氣情況、光伏、儲能和并網(wǎng)的實(shí)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。

06主要硬件

6.1戶用能量控制器-ANet戶用能量控制器

   ANet戶用能量控制器支持嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等協(xié)議。

6.2計量裝置

①雙向計量電表-ADW300

   ADW300雙向計量電表可實(shí)現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負(fù)荷的分項電能計量、運(yùn)維監(jiān)管或電力監(jiān)控等需求。

②逆流檢測電表-ADL200N-CT(單相)/ADL400N-CT(三相)

   ADL系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(biāo)準(zhǔn)

6.3充電設(shè)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(jiān)測、‌智能計量、‌云平臺連接、‌保護(hù)功能、‌遠(yuǎn)程升級以及廣泛的車型適配，支持藍(lán)牙和‌IC卡刷卡啟動。