扒一扒最近大火的户用光储系统
扒一扒最近大火的户用光储系统
目前全球大力发展新能源产业，在众多新能源中，光伏以其独特优势领跑，在可再生能源安装占比中快速增长。
随着不稳定性新能源的大量接入，渗透率不断提高，给电力系统带来巨大的挑战，由传统的单向能量流变成双向能量流，电力系统暂态、稳态、频率、等电能质量问题面临不少的挑战。传统电力系统发、输、变、配四大环节被打破，缺乏柔性，因此为了解决这一难题，储能产业迎来了快速发展的历史性机遇。
这一期，我们就户储产品系统展开探讨。
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什么是户用光储？
光储系统由光伏组件+储能逆变器+电化学电池+配电箱（电力系统薄弱地区或不允许返送电量地区涉及防逆流装置）组成。其中光伏部分属于DG能源，在能源网络发输变配中起到发电的作用。
户用光储系统
储能逆变器是光储系统中的核心设备，在能源网络发输变配中起到变电、配电的作用，储能逆变器将光伏发出来的直流电通过整流电路存储在电池中，将电池多余的电量逆变成交流电供负载使用或送入电网，因此我们可以看出电池在这个能源网络中起到了电能的存储的作用，储能逆变器起到了电能的变化作用。对于防逆流系统而言，目前小型的户储系统主要通过RS485等通信传输，防逆流采集模块通过采集逆变器数据，下发指令给逆变器停止功率输出，从来停止向电网供电来实现电量上网，做到电能不向电网注入返送。
户用光储而言是针对家庭用能构建的能源供应体系场景，通过逆变器内部硬件嵌入式开发实现自主控制，对储能电池充电和放电循环。家庭储能系统与光伏发电相结合形成家庭光储系统。
从用户侧来看，家庭光储系统在降低电费的同时，可以消除停电对正常生活的不良影响；未来，从电网侧来看，支持统一调度的家庭储能设备可以缓解高峰时段的用电紧张并为电网提供频率修正等辅助手段。
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户用光储 - 系统分类
按照能量汇集母线的不同划分：根据光伏和储能系统的耦合方式的不同，分为直流耦合系统和交流耦合系统。
直流耦合系统
运行机制：直流耦合系统能量的汇集点是在直流蓄电池端，光伏组件发出来的直流电，通过逆变器内部MPPT控控制器，存储到电池组中，当用电器负载有需求时，蓄电池将释放电量，电流的大小由负载来定。电量有限供给负载使用，再给电池充电，当光伏电量、蓄电池电量不能满足负载时，也可以通过双向变流器向负载供能或向蓄电池充电。能量的汇集点是在直流蓄电池端。当电池已充满电量有盈余时，此时可以控制蓄电池电量或光伏电量向电网供电。蓄电池不仅起到了能量的盈余搬移，还可以通过向电网送电实现峰谷平套利，光伏发电和负载用电都不是稳定的，依赖蓄电池平衡系统能量。
直流耦合系统组成：光伏组件、光伏控制器、双向变流器和切换开关等。
直流耦合系统特点 >>>
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直流耦合方案可以做成控制逆变一体机，设备成本和安装成本都可节省，因此直流耦合方案比交流耦合方案的成本更低。
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直流耦合系统，控制器、蓄电池和逆变器是串行，联接比较紧密，但灵活性较差。
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光储逆变器兼具了光伏并网逆变器和储能变流器的功能。直流耦合的优势在于，光伏和储能电池都通过光储逆变器完成变流，不需要额外安装光伏并网逆变器，系统集成度更高，安装和售后服务都更方便，同时便于智能监测和控制。因此直流耦合系统方案面向的更多是增量市场，新建光伏+储能的户用项目场景。
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因为直流耦合系统的光储逆变器靠内部光伏控制器直接给蓄电池充电，电能转换效率效率可以达到95%以上。如果用户应用场景白天负载比较少，晚上比较多，白天光伏发电需要储存起来晚上再用，用直流耦合比较好，光伏组件通过控制器把电储存到蓄电池，效率可以达到95%以上。
交流耦合系统
运行机制：交流耦合包含光伏供电系统和由双向变流器的蓄电池供电系统构成，相当于两个系统。光伏+光伏并网逆变器构成一套并网光伏系统，双向变流器+蓄电池构成一套储能系统。光伏组件发出来的直流电，通过逆变器变为交流电，直接给负载或者送入电网上，电网也可以通过双向DC-AC双向变流器向蓄电池充电。能量的汇集点是在交流端。两个系统既可以独立运行，互不干扰，也可以脱离大电网组成一个微网系统。
交流耦合系统组成：光伏组件、光伏逆变器、双向变流器和切换开关等。
交流耦合系统特点 >>>
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系统需要增加光伏并网逆变器等设备，因此相比直流耦合系统设备成本和按照成本更高。
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交流耦合系统，光伏组件、光伏逆变器器、双向变换器、蓄电池是并行，可以独立运行，灵活性较好。因此交流耦合系统方案面向的更多是存量市场，对现存光伏新增储能较为适用。
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交流耦合系统相比直流耦合系统，适用于大的电量存储场景，因此在大功率场景中交流耦合系统更具优势。
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交流耦合方案，光伏先要通过逆变器变成交流电，再通过双向变流器变成直流电，经过变流器的电路转化，系统效率会降到90%左右，相比直流耦合方案效率优势不具竞争力。
按照模块化划分：户用储能系统产品可分为一体机和分体式。
一体机（电池与双向变换器一体）
家庭式光伏储能逆变一体机是将光伏逆变器、蓄电池和控制器置于内部的集成一体系统，通过触摸屏方便快捷直观的显示工作状态，参数修改并可以多种工作模式，方便使用。一般有太阳能优先模式、AC（市电）优先模式、SE 优先模式（错峰用电模式）三种工作模式。
分体式（电池系统外挂耦合）
户用分体机电池与逆变器分开安装，用户根据自身需求匹配户用储能逆变器，另外可匹配开关电源或逆变器作为备用电源使用。一般包括混合式家庭光伏+储能系统、耦合型家庭光伏+储能系统、离网型家庭光伏+储能系统、光伏储能能源管理系统四种类型。
按照电池电压划分：根据电池包的电压高低，可以分为高压电池和低压电池。
行业呈现向高压电池转换的趋势，主要目的是提高效率、简化系统设计，但同时对电芯一致性和BMS管理能力要求更高。高压电池通常电池包电压在48V以上，可以通过多个电芯串联实现电池包层面的高压。
效率方面，使用相同容量的电池，高压储能系统的电池电流较小，对系统的干扰较小，高压储能系统的效率更高；系统设计方面，高压混合逆变器的电路拓扑结构更简单，尺寸更小，重量更轻，更可靠。但是高压电池是多个电芯串并联而成，电压越高，串联的电池越多，对电芯的一致性要求越高，同时需要配合高效的BMS管理系统，否则容易出现故障。
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