Решения для хранения энергии в жилых помещениях: обеспечение интеллектуального управления энергией для домашних солнечных систем
Решения для домашних аккумуляторных систем хранения энергии: Обеспечение интеллектуального управления энергией для домашних солнечных систем
I. Основные потребности и фон
С увеличением распределенных солнечных фотоэлектрических систем (PV), домохозяйства сталкиваются с тремя ключевыми проблемами в самообеспечении:
Временное несоответствие: Пиковая генерация солнечной энергии (днем) не совпадает с пиковым потреблением домохозяйств (вечером).
Ограничения сетей: Некоторые регионы накладывают ограничения на квоты поставок излишков или имеют низкие тарифы на выкуп.
Устойчивость энергоснабжения: Риск отключений во время экстремальных погодных условий или сбоев в сети.
Домашние системы хранения энергии (RBS) решают эти проблемы через интегрированный подход "Солнце + Хранение", позволяющий сдвигать время использования энергии и увеличивая самообеспеченность домохозяйств.
II. Основная ценность решения
Экономическая оптимизация
Пиковый срез / Заполнение впадин (Арбитраж): Хранение дешевой солнечной энергии днем для замены дорогой сетевой энергии вечером.
Пример: Разница в тарифах на электроэнергию в зависимости от времени суток в Калифорнии может превышать 0.25 за кВт·ч, что позволяет экономить более 0.25 за кВт·ч, обеспечивая годовую экономию на счетах за электроэнергию более 800 долларов.
Увеличение коэффициента самоиспользования: Типичное самоиспользование солнечной энергии возрастает с ~30% до 80%+.
Снижение затрат на мощность: Коммерческие и промышленные пользователи избегают тарифов, основанных на пиковых нагрузках.
Повышение надежности энергоснабжения
Автоматическое резервное питание (функция ИБП): Бесшовный переход на резервное питание при отключениях сети.
Поддерживает критические нагрузки (освещение, холодильники, сетевое оборудование) более 4-12 часов.
Экстренное энергоснабжение: Обеспечивает устойчивость энергоснабжения во время экстремальных погодных условий.
Поддержка сети и синергия
Участие в виртуальной электростанции (VPP): Получение дополнительного дохода за предоставление услуг сети.
Стабилизация сети: Помогает балансировать колебания сети, способствуя увеличению доли возобновляемых источников энергии.
III. Технический состав системы
Компонент |
Описание функции |
Основные технические варианты |
Аккумуляторная батарея |
Основной блок хранения энергии |
Литий-ионные (LFP - LiFePO₄ преобладают, >95% доли) |
Гибридный инвертор |
Переход DC/AC и управление системой |
DC от PV → DC/AC хранения → AC нагрузки |
Система управления энергией (EMS) |
Интеллектуальное ядро управления |
Алгоритмы искусственного интеллекта оптимизируют стратегии зарядки/разрядки на основе: |
Платформа мониторинга |
Визуализированное управление и отчетность |
Мобильное приложение для реального времени: |
IV. Пример типовой конфигурации (на основе 5 кВт PV + 10 кВт·ч хранения)
Параметр |
Пример конфигурации (например, Tesla Powerwall 2) |
Выгода для пользователя |
Емкость хранения |
10 кВт·ч |
Обеспечивает базовую нагрузку вечером для семьи из 4 человек |
Эффективность кругового цикла |
>90% (AC-AC) |
Потери энергии при хранении/разрядке <10% |
Резервное питание |
5 кВт непрерывно / 7 кВт пик |
Поддерживает запуск высокомощных приборов (например, кондиционеры) |
Период окупаемости |
6-8 лет (например, Германия, Австралия - регионы с высокими тарифами) |
Срок окупаемости сокращается по мере роста цен на электроэнергию |
Снижение углеродного следа |
2.5-3 тонны CO₂e в год |
Эквивалентно посадке ~120 деревьев в год |
V. Ключевые рекомендации по внедрению
Основы проектирования системы
Выбор батареи: Приоритет отдается LFP-батареям (безопасность, долгий срок службы).
Размер емкости: Емкость хранения ≈ 30-50% среднего ежедневного потребления электроэнергии.
Гибридный инвертор: Убедитесь в совместимости с существующими PV-системами и будущими потребностями в расширении.
Безопасность и соответствие стандартам
Стандарты сертификации: UL9540 (США), IEC62619 (международные), GB/T36276 (Китай).
Требования к установке: Огнестойкие стены/достаточная вентиляция/контроль температуры (ограничение мощности >35°C).
Согласование подключения к сети: Должно соответствовать местным техническим регламентам подключения к сети.
VI. Перспективы рынка и тенденции
Снижение стоимости: Средняя цена на домашнее хранение энергии в мире в 2023 году составила 298 долларов за кВт·ч (↓82% по сравнению с 2015 годом).
Политические факторы: Субсидии в ЕС и США (например, налоговый кредит США ITC в размере 30%).
Эволюция технологий:
▶ Щелочные батареи (альтернатива с меньшей стоимостью)
▶ Интегрированные системы солнечной энергии, хранения и зарядки электромобилей (V2H - автомобиль-дом)
▶ Блокчейн-торговля энергией (продажа электроэнергии peer-to-peer)
