家用儲能設備就是把電能儲存起來,待需要時使用——也稱為電力儲能產品或者“電池儲能系統”(BESS),以下簡稱家儲。家儲的核心組成是可充電電池,一般為鋰離子電池或者鉛酸電池。其他組成部分為逆變器,可智能控制充放電的控制系統。
隨著儲能走進普通家庭,我們可以實現分布式發電理念,緩和電網輸電壓力,減少使用化石燃料,是實現碳中和或者零中和的必要的去中心化舉措。
如何配置一套家用儲能

在戶用儲能系統當中,主要的組成部分就是組件、儲能機、電池;上圖這種形式就是將儲能設置在車庫,給我們的電動汽車使用。
推薦系統配置
單相儲能系統:5kW+10kWh
三相儲能系統:10kW+10~20kWh
儲能系統分為單相、三相;下面圖片為簡單的儲能系統圖,除了三大件其中還包括電表、家庭負載等,無論是單相還是三相都有相對應的解決方案。



但是ES和ET之間也是有區別的,ES是單相雙向儲能逆變器、ET則針對三相電網的;并且它支持不平衡三相輸出,支持單相負載;
另外ES是接的低壓電池,ET電壓范圍更高,是接的高壓電池 ;那它們充放電電流也是不同。這個在逆變器的接口上也會反應出來。
由于ES充放電電流可以達到100A,所以對應的電池接口也更大,要用到25方線纜,ET的充放電流只有25A,6方的電纜就夠了。
所以這兩臺機器最大的特點就是它們是離并網一體的,另外還有UPS的功能,電網突然斷電逆變器會自動切換到電池供電,并離網切換時間小于10ms,UPS級別響應時間,屬于不間斷電源;而很多逆變器廠家的儲能逆變器為EPS,屬于應急電源,切換時間只是小于5s。
儲能電池介紹
電池是建議大家用鋰電池,目前已經兼容很多電池品牌,像BYD、沃太、派能;另外目前還有一些電池還在做匹配,在客戶購買機器之前一定先確認是否使用的是兼容電池品牌。

鋰電池由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池,能量高、使用壽命長、重量輕等多種優點,廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統。
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磷酸鐵鋰(LFP)電池
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三元鋰電池(NCM/NCA)電池
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鈷酸鋰(LCO)電池
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其他鋰電池,例如錳酸鋰,鈦酸鋰電池等
電池主要性能參數

工作模式一

負載消耗優先級:
PV--電池--電網
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光伏發的電優先供負載使用,多余的電儲存在電池中,再多余的電賣給電網;PV不足的時候,電池放電給負載使用
2. 電網停電的時候,并網輸出端的負載不能工作;但是離網輸出端的負載可以正常工作,由PV和電池進行供電
光儲存模式

1.電動汽車夜間利用電池的電進行充電,不足的部分由電網補充
2. 光伏發的電供給電動車車棚插座、照明、電動汽車充電樁以及儲能電池
這個應用模式除了光儲充應用比較多的還是會別墅項目,目前這種模式的案例主要還是以別墅以及示范為主。
儲能示范項目
? 經濟模式設置
說明:通用模式電網不會對電池進行充電,設置成經濟模式,可以設置電池充放電的時段。
經濟模式的主要作用就是削峰填谷,可以在晚上谷時利用電網的電給電池充電,在白天峰時給負載使用;這種模式可以減少峰谷差,從而節省電費。
離網端UPS功能

說明:電網斷電時離網負載可以由光伏和電池供電不間斷工作;離網端由電網切換到電池供電為UPS供電。
當電網斷開時,on grid端就沒電了,設備以10毫秒的速度切換模式,確保back-up端重要負載的正常使用。這個負載的位置是要注意的,重要的負債需要接到離網端。
例如5G通信基站,一般建設位置一般比較偏僻,電網的電能質量不高,這時為滿足不間斷的用電需求,可以將負載接到back up端,儲能機設置為back-up備用模式,平時由光伏供電電網補充,緊急斷電情況下切換電池供電。
已經裝好的項目如何改造成儲能?
接下來我們再看一下另一種形式。儲能改造項目需要用改造機 SBP和BT,不用改變原有的光伏系統布局,在有光伏的基礎上加裝的儲能,這個是接在我們的交流側的。正常情況下用電優先級也是一樣從光伏到電池到電網,電網停電后,就只能依靠電池的電給離網負載供電。

電池選型要考慮負載,是每天都用還是備份;電池容量選的過大存在浪費,如果存的電都用掉的話電池會存在充不滿的現象。
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優能電氣產品圖
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這種場景的主要目的是,當電價較高或者光伏并網補貼較低(無補貼)時,安裝光伏儲能系統以降低電費支出,所以光伏系統電力除日間使用外剩余能夠存儲并在夜間使用。
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我們把家庭的用電情況分為日間用電(光伏高功率發電時段)和夜間用電(光伏低功率或無功率時間段)。按照上述目的,最理想的狀態應該是光伏發的電滿足日間用電外,進行存儲后剛好能夠滿足夜間用電。
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也就是,電池有效容量應該約等于光伏發電量減掉日間用電。不過這只是理想狀態。為避免電池容量的冗余(避免夜間無法消耗完),我們還需要保證電池的有效電量不高出夜間用電量。
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這需要我們比較準確地把握家庭用電的規律,并能夠熟悉儲能系統對供電優先等級的設置規則。
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一個家庭裝了5kW的光伏系統,日發電量約17.5kWh。而家庭每日平均用電量約20kWh,其中日間平均用電量5kWh,夜間15kWh。那么,電池有效電量應該約等于17.5-5=12.5kWh,同時這也符合不高出夜間用電量的條件(12.5kWh≤15kWh)。所以,此家庭適配電池有效電量最佳可選配12.5kWh。
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一個家庭裝裝了5kW的光伏系統,每日平均用電量約20kWh,夜間(假設電價峰谷期為17:00 - 22:00共5小時)用電量15kWh。假設根據測算,電池有效容量覆蓋家庭夜間用電量2/3為最佳投資收益點。 那么,電池有效電量應該約等于15*2/3=10kWh,此時電池約為10kWh/5kW=2h,小于等于夜間用電5h。所以,此家庭適配電池有效電量最佳可選配10kWh。
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以某個重要商業場所為例,重要負載為數據機房的10臺機柜,每個機柜功耗為3kW。預計最長停電時間約4小時。根據測算,該項目電池有效容量應該為10*3kW*4h=120kWh。所以此工商業項目電池有效電量最佳可選配120kWh。
參考資料:古瑞瓦特、優能電氣
原文始發于微信公眾號(艾邦儲能與充電):如何配置一套家用儲能?電池容量如何配選?