安科瑞 須靜燕

一、背景和需求

全球光儲(chǔ)一體化趨勢(shì)明顯，家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)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(chǔ)一體化成為主流發(fā)展方向，戶用光儲(chǔ)系統(tǒng)興起的主要因素包括以下幾點(diǎn)：

• 電價(jià)波動(dòng) ：能源價(jià)格變化引發(fā)電價(jià)上漲。
• 環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng) ：戶用光儲(chǔ)系統(tǒng)提供了清潔、可再生的能源來(lái)源。
• 政策支持和補(bǔ)貼： 許多國(guó)家和地區(qū)提供稅收減免、補(bǔ)貼和其他激勵(lì)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(chǔ)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(chǔ)能電池的壽命延長(zhǎng)，系統(tǒng)更可靠。

戶用光儲(chǔ)系統(tǒng)在國(guó)際市場(chǎng)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(jià)以及對(duì)可再生能源有強(qiáng)烈需求的國(guó)家和地區(qū)。截至2023年，歐洲太陽(yáng)能發(fā)電容量已超200GW，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝量呈爆炸性增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，歐洲戶用光儲(chǔ)系統(tǒng)裝機(jī)容量將達(dá)到12.8GWh。

家庭用戶對(duì)光儲(chǔ)系統(tǒng)的需求主要包括：

1.應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)電價(jià)

可以自行決定是否更愿意在較低電價(jià)時(shí)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(guò)峰谷價(jià)差獲取收益

在一些地區(qū)，家庭用戶可以利用光儲(chǔ)系統(tǒng)在電價(jià)較低時(shí)充電，在高峰時(shí)段電價(jià)較高時(shí)使用存儲(chǔ)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(shí)作為緊急電源

家庭用戶希望通過(guò)安裝光儲(chǔ)系統(tǒng)減少對(duì)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(chǔ)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(duì)政府對(duì)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(guò)使用清潔能源減少碳足跡，光儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)也可以享受各國(guó)政府提供的光儲(chǔ)系統(tǒng)安裝補(bǔ)貼、稅收減免或其他激勵(lì)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(shí)間上不完全匹配，家庭用戶希望與儲(chǔ)能配合使用，實(shí)現(xiàn)電力需求全部自給。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)月收到電費(fèi)賬單時(shí)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(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)主要組成部分包括光伏系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、家庭負(fù)載和戶用能量控制器。

• 光儲(chǔ)系統(tǒng)
• 光儲(chǔ)逆變器：將光伏或儲(chǔ)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(duì)接。
• 電網(wǎng)與家庭負(fù)載
• 雙向計(jì)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(cè)量家庭既從電網(wǎng)消耗的電力（正向計(jì)量），也向電網(wǎng)輸送的電力（反向計(jì)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(chǔ)能與電網(wǎng)之間的能量流動(dòng)，優(yōu)化能源使用，包括計(jì)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(chǔ)系統(tǒng)解決方案，能夠?qū)彝ブ泄夥?、?chǔ)能、負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、用能計(jì)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)家庭用電的可靠、安全、有序。

戶用能量控制器對(duì)下通過(guò)RS485、以太網(wǎng)、WiFi等方式讀取家庭計(jì)量表計(jì)、光儲(chǔ)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(guò)控制器對(duì)發(fā)用電數(shù)據(jù)與用電時(shí)段的分析，實(shí)現(xiàn)家庭能源的優(yōu)化調(diào)節(jié)與更優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并通過(guò)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(tái)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)戶用能源的監(jiān)測(cè)與管理。同時(shí)，戶用能量控制器可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)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(wèn)方式，用于查看光伏、儲(chǔ)能、負(fù)載的實(shí)時(shí)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)告警、統(tǒng)計(jì)用能和收益，并調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和控制策略，可以通過(guò)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(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能充放電，家庭負(fù)荷低時(shí)，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(shí)放電，降低家庭電費(fèi)；
2. 峰谷價(jià)差套利 ：利用電網(wǎng)的峰谷電價(jià)差幫助家庭用戶獲取收益，谷電價(jià)充電，峰電價(jià)放電；
3. 避免電費(fèi)超量 ：家庭用電高峰時(shí)，啟動(dòng)儲(chǔ)能放電，減少家庭電費(fèi)開支。如儲(chǔ)備電量不足時(shí)通過(guò)APP推送、短信推送提前預(yù)警；
4. 緊急情況下家庭儲(chǔ)備電源 ：由于多數(shù)國(guó)家電網(wǎng)供應(yīng)并不穩(wěn)定，容易發(fā)生停電現(xiàn)象，儲(chǔ)能電池常備應(yīng)急電量，實(shí)現(xiàn)家庭用電的無(wú)縫運(yùn)行；
5. 環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) ：各國(guó)政府對(duì)環(huán)保越來(lái)越重視，針對(duì)未來(lái)的碳排補(bǔ)貼，家庭綠電使用對(duì)綠色環(huán)保的貢獻(xiàn)，APP上都可以看到。

四、Home EMS平臺(tái)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(chǔ)能和負(fù)載的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)能充放電、負(fù)荷用能、新能源發(fā)電，新能源產(chǎn)生的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益情況。

4.1.2綜合能源報(bào)表

對(duì)單個(gè)家庭光伏、儲(chǔ)能、市電進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電量及上網(wǎng)量、儲(chǔ)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(bào)表

對(duì)單個(gè)家庭光伏、儲(chǔ)能和用電成本及收益進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電收益及上網(wǎng)收益、儲(chǔ)能尖峰平谷充放電成本及收益和電網(wǎng)尖峰平谷電費(fèi)。

4.2故障報(bào)警

4.2.1報(bào)警記錄

記錄設(shè)備在日常運(yùn)行中是否超過(guò)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(cè)信號(hào)、光伏組件溫度過(guò)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(shí)間、設(shè)備、參量、上下限值、報(bào)警值和詳情等。

• 支持時(shí)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。

4.2.2報(bào)警分析

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

4.3手機(jī)APP

4.3.1首頁(yè)

展示家庭地址、天氣情況、新能源消納情況及收益、光伏/儲(chǔ)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(chǔ)能和并網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及收益情況，支持日/月/年/累計(jì)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(jì)

以月、年統(tǒng)計(jì)新能源消納情況及收益；以日、月、年統(tǒng)計(jì)用電情況及新能源占比；統(tǒng)計(jì)累計(jì)社會(huì)效益。

五、主要硬件

5.1戶用能量控制器

名稱	圖片	通訊方式	功能	應(yīng)用
ANet戶用能量控制器		WiFi/4G/以太網(wǎng)	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	應(yīng)用于逆變器、變流器、計(jì)量?jī)x表及氣象數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺(tái)

5.2計(jì)量裝置

名稱	圖片	型號(hào)	通訊方式	功能	應(yīng)用
雙向計(jì)量電表		ADW300	RS485/WiFi/4G	實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域和不同負(fù)荷的分項(xiàng)電能計(jì)量、運(yùn)維監(jiān)管或電力監(jiān)控等需求	計(jì)量低壓網(wǎng)絡(luò)的三相有功電能
逆流檢測(cè)電表		ADL200N-CT(單相)/ADL400N-CT(三相)	RS485	快速逆流檢測(cè)，計(jì)量有功電能和無(wú)功電能的，支持正反向電能計(jì)量，符合CE/UL/MID標(biāo)準(zhǔn)	實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的電能流向

5.3充電設(shè)備

名稱	圖片	型號(hào)	通訊方式	功能
交流汽車充電樁		AEV300-AC007D-EU	藍(lán)牙/WiFi/4G	智能監(jiān)測(cè)、?智能計(jì)量、?云平臺(tái)連接、?保護(hù)功能、?遠(yuǎn)程升級(jí)以及廣泛的車型適配，支持藍(lán)牙和?IC卡刷卡啟動(dòng)??

審核編輯 黃宇