户用光储一体化——Home EMS系统解决方案

安科瑞 须静燕

一、背景和需求

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：

国家或地区	政策
南澳	10kWH储能补贴5000澳元
希腊	每千瓦时储能容量补贴600至890欧元，相当于补贴90%-100%
德国	补贴总额约3000万欧元
西班牙	计划提供1.6亿欧元用于储能项目的补贴
马来西亚	为住宅光伏系统提供1000至4000令吉/kWAC
日本	提供7万日元/kW的光伏系统补贴

• 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。

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完全匹配，家庭用户希望与储能配合使用，实现电力需求全部自给。

二、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。
• 电网与家庭负载
• 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。

三、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更优经济运行，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；
5. 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。

四、Home EMS平台功能

4.1家庭综合管理

4.1.1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。

4.1.2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。

4.1.3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。

4.2故障报警

4.2.1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。

4.2.2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。

4.3手机APP

4.3.1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。

4.3.2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。

五、主要硬件

5.1户用能量控制器

名称	图片	通讯方式	功能	应用
ANet户用能量控制器		WiFi/4G/以太网	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	应用于逆变器、变流器、计量仪表及气象数据采集和上传云平台

5.2计量装置

名称	图片	型号	通讯方式	功能	应用
双向计量电表		ADW300	RS485/WiFi/4G	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	计量低压网络的三相有功电能
逆流检测电表		ADL200N-CT(单相)/ADL400N-CT(三相)	RS485	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	实时监测并网点的电能流向

5.3充电设备

名称	图片	型号	通讯方式	功能
交流汽车充电桩		AEV300-AC007D-EU	蓝牙/WiFi/4G	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‌‌

审核编辑 黄宇