简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

01背景需求

   全球能源转型与户储的崛起在气候变化与碳中和目标的推动下，全球能源结构正加速向可再生能源转型。传统集中式能源系统因碳排放高、灵活性差等问题，逐渐被分布式能源取代。光伏发电作为贴近用侧的清洁能源形式，近年来成本下降显著（2023年光伏组件价格较10年前下降80%），全球户用光伏装机量激增。然而，光伏发电的间歇性（如夜间、阴雨天无法发电）催生了储能需求，户用光储系统（Residential PV+ESS）应运而生。政策驱动与技术成熟双轮推动：各国补贴政策：德国通过“光伏+储能”补贴计划，家庭安装储能系统可获至高30%成本返还；美国《通胀削减法案》延长ITC税收抵免至2034年，覆盖储能设备；中国“整县推进”政策加速分布式光伏与储能结合。电池成本下降：锂电成本从2013年的684美元/kWh降至2023年的139美元/kWh（BloombergNEF数据），推动户储经济性提升。

   全球光储一体化趋势明显，家庭储能市场潜力巨大，尤其在光伏持续发展和渗透率提升的背景下，户用光储一体化成为主流发展方向，户用光储系统兴起的主要因素包括以下几点：

   电价波动：能源价格变化引发电价上涨。

   环境保护意识增强：户用光储系统提供了清洁、可再生的能源来源。

   政策支持和补贴：许多国家和地区提供税收减免、补贴和其他激励措施。建

   设成本下降：光伏板和电池的成本显著降低，户用光储系统更加经济实惠。

   技术成熟度：光伏板的效率提高，储能电池的寿命延长，系统更可靠和高效。

   户用光储系统在国际市场上正经历着快速发展，尤其在那些拥有有利政策环境、高电价以及对可再生能源有强烈需求的国家和地区。截至2023年，欧洲太阳能发电容量已超200GW，家庭储能系统的安装量呈爆炸性增长。据预测，到2025年，欧洲户用光储系统装机容量将达到12.8GWh。

家庭用户对光储系统的需求主要包括：

   1.应对动态电价可以自行决定是否更愿意在较低电价时消耗电力，调整其消费行为，从而显著降低电力成本，更好地控制家庭电费账单。

   2.削峰填谷、平滑用电负荷，通过峰谷价差获取收益在一些地区，家庭用户可以利用光储系统在电价较低时充电，在高峰时段电价较高时使用存储的电能，或者甚至向电网售电，实现套利。

   3.供电不稳定时作为紧急电源家庭用户希望通过安装光储系统减少对电网的依赖，特别是在停电或电网不稳定的情况下，光储系统可以作为备用电源，保障家庭的基本用电需求。

   4.应对政府对环保和碳排放的要求与新能源的补贴政策许多家庭用户重视环保，希望通过使用清洁能源减少碳足迹，光储系统不产生温室气体排放，正好满足这一需求。家庭用户投资光储系统也可以享受各国政府提供的光储系统安装补贴、税收减免或其他激励措施。

   5.有效提升早期建设的光伏发电自发自用率海外家用光伏发电十年前就已经开始成熟使用，由于光伏日内发电与家庭负载应用在时间上不匹配，家庭用户希望与储能配合使用，实现电力需求全部自给。

02户储的多维度价值

   从经济性到碳中和的赋能2.1经济性：家庭能源支出的“节流+开源”降低电费开支：利用峰谷套利分时电价机制，在电价低谷时段（如夜间）为储能充电，高峰时段（如傍晚）放电自用。光伏发电优先供家庭使用，自发自用，余电储存而非低价上网。参与电力市场创收：家庭储能可聚合参与虚拟电厂（VPP）电网调频、需求响应。余电共享，可通过区块链平台将多余电力卖给邻居。2.2能源独立性：摆脱对传统电网的依赖应对恶劣天气与停电风险：美国得州2021年寒潮期间，配备户储的家庭可维持3-5天基本用电，而依赖电网的用户遭遇长达一周的停电。离网与微网场景支持：偏远地区无需接入电网，通过“光伏+储能”实现自给自足。2.3环保价值：家庭减碳的“小单元”直接减少碳排放：一套10kW户储系统每年可减少10-12吨CO₂排放。推动可再生能源消纳：储能解决光伏“昼发夜无”的间歇性问题，提升绿电利用率。2.4技术进步与智能化：未来家庭的能源“大脑”AI驱动的能源管理：通过机器学习预测家庭用电行为，动态优化储能策略。模块化与可扩展性：兼容多种能源输入（光伏、风电、柴油发电机），满足多元化场景需求。2.5政策与社会价值：能源革命的“细胞工程”国家战略支持：中国“十四五”新型储能实施方案明确鼓励“光伏+储能”一体化，2025年户储装机目标10GW。乡村振兴与能源公平：中国西部农村推广“光伏+储能+灌溉”模式，降低农业用电成本40%，助力共同富裕。

03系统设计范围

   家庭用户具有“用电量少、用户数多、组成复杂”的特性，用户在每个月收到电费账单时才知道用电情况，再加上普通民众不了解电力需求侧管理，即使想要调整用电方式也难以下手，节省电费支出的方式有限。户用光储系统可以提升电能调度、削峰填谷的能力，实现能源的利用，优化电费的开支。

   户用光储系统主要组成部分包括光伏系统、储能系统、家庭负载和户用能量控制器。

光储系统

   光储逆变器：将光伏或储能电池的直流电转换为交流电，以便与电网或家庭负载对接。

电网

   双向计量电表：安装于家庭电网和公共电网之间的连接点，即“电网接口”或“并网点”，通常在电表箱内或靠近家庭主断路器的位置，测量家庭既从电网消耗的电力（正向计量），也向电网输送的电力（反向计量）。

家庭负载

   家庭的负载主要由各种电器和设备构成，包括照明系统、空调和暖气、洗衣房设备、安防系统、汽车充电桩等。

户用能量控制器

   协调光伏、储能与电网之间的能量流动，优化能源使用，包括计划曲线、削峰填谷、新能源消纳等。

04安科瑞Home EMS解决方案

   安科瑞Home EMS户用光储系统解决方案，能够对家庭中光伏、储能、负载进行实时监测、用能计量、能耗分析、诊断告警、全景分析、有序管理和策略控制，实现家庭用电的高效、可靠、安全、有序。

   户用能量控制器对下通过RS485、以太网、WiFi等方式读取家庭计量表计、光储逆变器、智能家居等设备的运行数据与状态，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等通信规约。通过控制器对发用电数据与用电时段的分析，实现家庭能源的优化调节与经济运行，并通过WiFi/4G/以太网的方式将系统数据发送至云端平台，实现多个户用能源的监测与管理。同时，户用能量控制器可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

   Home EMS提供WEB和APP两种访问方式，用于查看光伏、储能、负载的实时状态、监测系统告警、统计用能和收益，并调整运行参数和控制策略，可以通过手机APP查看数据和调整设置。

家庭用户的收益包括：

   1. 提高光伏消纳：实时调节储能充放电，家庭负荷低时，做光伏发电余电的蓄水池；负荷高且光伏发电不足时放电，降低家庭电费；

   2. 峰谷价差套利：利用电网的峰谷电价差帮助家庭用户获取收益，谷电价充电，峰电价放电；

   3. 避免电费超量：家庭用电高峰时，启动储能放电，减少家庭电费开支。如储备电量不足时通过APP推送、短信推送提前预警；

   4. 紧急情况下家庭储备电源：由于多数国家电网供应并不稳定，容易发生停电现象，储能电池常备应急电量，实现家庭用电的无缝运行；环保数据统计：各国政府对环保越来越重视，针对未来的碳排补贴，家庭绿电使用对绿色环保的贡献，APP上都可以看到。

05Home EMS平台功能

5.1家庭综合管理

5.1.1家庭能源综合概览

   展示家庭中光伏、储能和负载的运行情况，实时统计储能充放电、负荷用能、新能源发电，新能源产生的社会和经济效益情况。

5.1.2综合能源报表

   对单个家庭光伏、储能、市电进行分类统计及汇总，包括光伏尖峰平谷发电量及上网量、储能尖峰平谷充放电量和电网尖峰平谷用电量。

5.1.3综合收益报表

   对单个家庭光伏、储能和用电成本及收益进行分类统计及汇总，包括光伏尖峰平谷发电收益及上网收益、储能尖峰平谷充放电成本及收益和电网尖峰平谷电费。

5.2故障报警

5.2.1报警记录

   记录设备在日常运行中是否超过限制或发生异常的日志，包括但不限于电流、电压、功率和频率等需要监测信号、光伏组件温度过高、逆变器故障、电池温度异常、电池电压异常、SOC异常等，主要记录发生异常的点位、时间、设备、参量、上下限值、报警值和详情等。支持时间、参数名等列进行数据筛选。支持导出为EXCEL形式。 

5.2.2报警分析

   将报警信息按照故障、紧急、一般进行分类显示，支持报警数据同环比分析。 

5.3手机APP

5.3.1首页

   展示家庭地址、天气情况、新能源消纳情况及收益、光伏/储能/负荷情况。

5.3.2数据监控

   展示天气情况、光伏、储能和并网的实时数据及收益情况，支持日/月/年/累计历史数据查看，以曲线形式展示。 4.3.3数据统计以月、年统计新能源消纳情况及收益；以日、月、年统计用电情况及新能源占比；统计累计社会效益。

06主要硬件

6.1户用能量控制器-ANet户用能量控制器

   ANet户用能量控制器支持嵌入式linux系统，网络通讯方式具备Socket方式，支持XML格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等协议。

6.2计量装置

①双向计量电表-ADW300

   ADW300双向计量电表可实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量、运维监管或电力监控等需求。

②逆流检测电表-ADL200N-CT(单相)/ADL400N-CT(三相)

   ADL系列逆流检测电表支持快速逆流检测，计量有功电能和无功电能的，支持正反向电能计量，符合CE/UL/MID标准

6.3充电设备-交流汽车充电桩AEV300-AC007D-EU

   交流汽车充电桩AEV300-AC007D-EU支持智能监测、‌智能计量、‌云平台连接、‌保护功能、‌远程升级以及广泛的车型适配，支持蓝牙和‌IC卡刷卡启动。