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摘要

本文針對(duì)分布式光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)在家庭場(chǎng)景中的應(yīng)用需求，提出了一種基于雙向計(jì)量與智能調(diào)度的能源管理方案。通過集成高精度計(jì)量設(shè)備、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及云端分析平臺(tái)，構(gòu)建了覆蓋硬件層、控制層與云端層的協(xié)同管理體系。

結(jié)合歐洲及中國(guó)政策導(dǎo)向，分析了陽臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范與市場(chǎng)潛力，并通過實(shí)際案例驗(yàn)證了系統(tǒng)在能效提升與經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化方面的有效性。

1.引言

1.1研究背景

隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型加速，家庭級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)成為提升可再生能源消納率、實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2024年9月，歐盟委員會(huì)發(fā)布《可再生能源指令》實(shí)施指南，明確要求加快可再生能源在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，并支持簡(jiǎn)化分散式能源（如戶用光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)）的并網(wǎng)流程。

中國(guó)在2025年兩會(huì)期間提出“新型儲(chǔ)能高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)創(chuàng)新與市場(chǎng)化機(jī)制推動(dòng)分布式儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用。

在此背景下，陽臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)因安裝靈活、成本可控等特點(diǎn)，成為家庭能源管理的重要切入點(diǎn)。

1.2研究意義

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)能源的最大化利用，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。

（1）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。

（2）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。

（3）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。

2.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)家庭用電的高效、可靠、安全、有序。

戶用能量控制器對(duì)下通過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)與最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并通過WiFi、4G、以太網(wǎng)等方式將系統(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)保越來越重視，針對(duì)未來的碳排補(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。

3.Home EMS平臺(tái)功能

3.1家庭綜合管理

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3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)。

3.2故障報(bào)警

3.2.1報(bào)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(cè)信號(hào)、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(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。

3.2.2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。

3.3手機(jī)APP

3.3.1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(chǔ)能/負(fù)荷情況。

3.3.2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。

3.3.3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。

4.主要硬件

4.1戶用能量控制器

4.2計(jì)量裝置

4.3充電設(shè)備

5.總結(jié)

陽臺(tái)儲(chǔ)能計(jì)量方案通過高精度計(jì)量、智能調(diào)度與模塊化設(shè)計(jì)，為家庭能源管理提供了高效、安全的解決方案。

安科瑞的技術(shù)方案在防逆流、數(shù)據(jù)集成與擴(kuò)展性方面表現(xiàn)突出，契合政策導(dǎo)向與市場(chǎng)需求。未來，隨著虛擬電廠與共享儲(chǔ)能模式推廣，家庭儲(chǔ)能將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，推動(dòng)社會(huì)向綠色低碳轉(zhuǎn)型。

審核編輯 黃宇