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摘要

本文針對分布式光伏與儲能系統(tǒng)在家庭場景中的應用需求，提出了一種基于雙向計量與智能調(diào)度的能源管理方案。通過集成高精度計量設備、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及云端分析平臺，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)合歐洲及中國政策導向，分析了陽臺儲能系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范與市場潛力，并通過實際案例驗證了系統(tǒng)在能效提升與經(jīng)濟性優(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，家庭級儲能系統(tǒng)成為提升可再生能源消納率、實現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

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

中國在2025年兩會期間提出“新型儲能高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略，強調(diào)通過技術(shù)創(chuàng)新與市場化機制推動分布式儲能規(guī)模化應用。

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

1.2研究意義

家庭用戶具有“用電量少、用戶數(shù)多、組成復雜”的特性，用戶在每個月收到電費賬單時才知道用電情況，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)省電費支出的方式有限。戶用光儲系統(tǒng)可以提升電能調(diào)度、削峰填谷的能力，實現(xiàn)能源的最大化利用，優(yōu)化電費的開支。

戶用光儲系統(tǒng)主要組成部分包括光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、家庭負載和戶用能量控制器。

（1）光儲系統(tǒng)

光儲逆變器：將光伏或儲能電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以便與電網(wǎng)或家庭負載對接。

（2）電網(wǎng)與家庭負載

雙向計量電表：安裝于家庭電網(wǎng)和公共電網(wǎng)之間的連接點，即“電網(wǎng)接口”或“并網(wǎng)點”，通常在電表箱內(nèi)或靠近家庭主斷路器的位置，測量家庭既從電網(wǎng)消耗的電力（正向計量），也向電網(wǎng)輸送的電力（反向計量）。

家庭負載：家庭的負載主要由各種電器和設備構(gòu)成，包括照明系統(tǒng)、空調(diào)和暖氣、洗衣房設備、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、儲能與電網(wǎng)之間的能量流動，優(yōu)化能源使用，包括計劃曲線、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戶用光儲系統(tǒng)解決方案，能夠?qū)彝ブ泄夥δ堋⒇撦d進行實時監(jiān)測、用能計量、能耗分析、診斷告警、全景分析、有序管理和策略控制，實現(xiàn)家庭用電的高效、可靠、安全、有序。

戶用能量控制器對下通過RS485、以太網(wǎng)、WiFi等方式讀取家庭計量表計、光儲逆變器、智能家居等設備的運行數(shù)據(jù)與狀態(tài)，支持Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT等通信規(guī)約。通過控制器對發(fā)用電數(shù)據(jù)與用電時段的分析，實現(xiàn)家庭能源的優(yōu)化調(diào)節(jié)與最優(yōu)經(jīng)濟運行，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，實現(xiàn)多個戶用能源的監(jiān)測與管理。同時，戶用能量控制器可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(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、儲能、負載的實時狀態(tài)、監(jiān)測系統(tǒng)告警、統(tǒng)計用能和收益，并調(diào)整運行參數(shù)和控制策略，可以通過手機APP查看數(shù)據(jù)和調(diào)整設置。

家庭用戶的收益包括：

1. 提高光伏消納：實時調(diào)節(jié)儲能充放電，家庭負荷低時，做光伏發(fā)電余電的蓄水池；負荷高且光伏發(fā)電不足時放電，降低家庭電費；

2. 峰谷價差套利：利用電網(wǎng)的峰谷電價差幫助家庭用戶獲取收益，谷電價充電，峰電價放電；

3. 避免電費超量：家庭用電高峰時，啟動儲能放電，減少家庭電費開支。如儲備電量不足時通過APP推送、短信推送提前預警；

4. 緊急情況下家庭儲備電源：由于多數(shù)國家電網(wǎng)供應并不穩(wěn)定，容易發(fā)生停電現(xiàn)象，儲能電池常備應急電量，實現(xiàn)家庭用電的無縫運行；

5. 環(huán)保數(shù)據(jù)統(tǒng)計：各國政府對環(huán)保越來越重視，針對未來的碳排補貼，家庭綠電使用對綠色環(huán)保的貢獻，APP上都可以看到。

3.Home EMS平臺功能

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、儲能和負載的運行情況，實時統(tǒng)計儲能充放電、負荷用能、新能源發(fā)電，新能源產(chǎn)生的社會和經(jīng)濟效益情況。

3.1.2綜合能源報表

對單個家庭光伏、儲能、市電進行分類統(tǒng)計及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電量及上網(wǎng)量、儲能尖峰平谷充放電量和電網(wǎng)尖峰平谷用電量。

3.1.3綜合收益報表

對單個家庭光伏、儲能和用電成本及收益進行分類統(tǒng)計及匯總，包括光伏尖峰平谷發(fā)電收益及上網(wǎng)收益、儲能尖峰平谷充放電成本及收益和電網(wǎng)尖峰平谷電費。

3.2故障報警

3.2.1報警記錄

記錄設備在日常運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)測信號、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)生異常的點位、時間、設備、參量、上下限值、報警值和詳情等。

支持時間、參數(shù)名等列進行數(shù)據(jù)篩選。

支持導出為EXCEL形式。

3.2.2報警分析

將報警信息按照故障、緊急、一般進行分類顯示，支持報警數(shù)據(jù)同環(huán)比分析。

3.3手機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/儲能/負荷情況。

3.3.2數(shù)據(jù)監(jiān)控

展示天氣情況、光伏、儲能和并網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)及收益情況，支持日/月/年/累計歷史數(shù)據(jù)查看，以曲線形式展示。

3.3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以月、年統(tǒng)計新能源消納情況及收益；以日、月、年統(tǒng)計用電情況及新能源占比；統(tǒng)計累計社會效益。

4.主要硬件

4.1戶用能量控制器

4.2計量裝置

4.3充電設備

5.總結(jié)

陽臺儲能計量方案通過高精度計量、智能調(diào)度與模塊化設計，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)集成與擴展性方面表現(xiàn)突出，契合政策導向與市場需求。未來，隨著虛擬電廠與共享儲能模式推廣，家庭儲能將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點，推動社會向綠色低碳轉(zhuǎn)型。

審核編輯 黃宇