演講提綱：

1.戶用儲能在家庭能源中的工作原理

2.戶用儲能產(chǎn)品簡介

3.儲能產(chǎn)品的設(shè)計

4.儲能產(chǎn)品的應(yīng)用

近年來，以德國、澳大利亞、美國、日本等國家為代表，分布式和戶用儲能快速發(fā)展起來。當(dāng)?shù)卣贫ǖ膬δ馨惭b補(bǔ)貼、投資稅收優(yōu)惠和需求響應(yīng)激勵機(jī)制為上述國家拓展儲能應(yīng)用、構(gòu)建商業(yè)模式、盤活社會資本、激發(fā)民眾參與提供了強(qiáng)大推動。同時輔之以快速發(fā)展的分布式光伏發(fā)電和大幅退坡的上網(wǎng)補(bǔ)貼電價，以戶用光儲為代表的分布式儲能應(yīng)用在削峰填谷、節(jié)省電費開支、延緩輸配電擴(kuò)容升級等方面已經(jīng)展現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

戶用儲能產(chǎn)品通常包括鋰離子電池、儲能逆變器和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，儲能規(guī)模在5-10kWh之間，可以配套戶用光伏系統(tǒng)滿足一個家庭的日常用電需求，同時實現(xiàn)削峰填谷和節(jié)省需量電費。

戶用儲能在家庭能源中的工作原理

從下圖可以看到，最上方是一條220V的交流母線，下面有混合逆變器、光伏、備用電源的緊急負(fù)載，接戶用產(chǎn)品的電池。圖中的電池主機(jī)和電池從機(jī)并連使用的。

（光伏、儲能逆變器、電表、電池、交流母線及負(fù)載連接圖）

上圖實質(zhì)上是一個帶儲能機(jī)的混合逆變器。還有一種工作原理是：是在交流側(cè)，直接通過交流電對電池進(jìn)行充放電，沒有光伏接進(jìn)來。以上兩種工作原理在戶用儲能中運用最多。

按照標(biāo)準(zhǔn)來說，逆變器之間的通訊方式一般有兩種：是can的通訊以及4S185的通訊。電池是有兩個通訊口，一個是逆變器的通訊口，一個是電池與電池之間的通訊口。

值得注意的一點是，在離網(wǎng)系統(tǒng)中，大多都是接到緊急電源這一塊，這就是所謂的back-up、UPS工作模式。

上圖是逆變器的工作模式，展現(xiàn)的是充放電的經(jīng)濟(jì)邏輯。在早上、中午發(fā)電，把負(fù)載儲存起來，在晚上高峰的時候把電放出去的這樣一個經(jīng)濟(jì)模式。

戶用儲能產(chǎn)品簡介

全球戶用儲能市場蓬勃發(fā)展，各大公司也相繼推出了其戶用儲能產(chǎn)品。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟收集整理了具有代表性的戶用儲能產(chǎn)品。

特斯拉(Powerwall2.0)

使用松下的電芯，特斯拉做pack和模組，一個模塊可存儲電能13.5kWh。最多可擴(kuò)展至9個單元。

LG Chem(RESU)

目前，改產(chǎn)品可以說是Powerwall最大的競爭者，LG Chem與Sunrun(戶用光伏企業(yè))合作，提供具有成本效益的戶用光儲系統(tǒng)。單個模塊6.5kWh。

Orison(at-home battery)

Orison是一家頗具發(fā)展前景的初創(chuàng)公司，提供超輕量的戶用儲能系統(tǒng)。單元重40磅，存儲電能2.2kWh，易于安裝和連接，最多可擴(kuò)展至5個單元。

Sonnen

德國制造戶用儲能產(chǎn)品的公司。產(chǎn)品能夠存儲的電能多，最多可儲電能16kWh。截至目前，Sonnen已擁有15000多個客戶，市場主要在德國，將會盡快擴(kuò)展至意大利、英國、澳大利亞和美國。

奔馳

奔馳的產(chǎn)品技術(shù)目前在德國和澳大利亞還是頗具前景的，一個單元可最多儲電2.5kWh，最多可擴(kuò)展至8個單元。

尼桑(xStorage)

一個單元可最多儲電4.2kWh，產(chǎn)品最具吸引力的部分是電池全部采用的廢舊電池的電芯，體現(xiàn)出了可持續(xù)性。目前，xStorage只在歐洲預(yù)售。

寶馬

與尼桑類似，寶馬將其i3電動汽車中的電池回收，剩余價值用于戶用儲能系統(tǒng)，一個單元可儲電6.4kWh，同時也在研制更大儲電容量的產(chǎn)品，規(guī)格可達(dá)22kWh和33kWh。

松下

松下除了給Powerwall供電芯，還是有自己的儲能產(chǎn)品。最多可儲電8kWh，目前只在澳大利亞銷售，很快將進(jìn)軍歐洲市場。

Sunverge

每個單元的儲電范圍在6-23kWh不等，產(chǎn)品較重，且需要經(jīng)培訓(xùn)后的專業(yè)人士安裝。單元會搭配APP使用，實時監(jiān)控電價，幫助用戶更好地管理用能。

Powervault

目前只在英國銷售，有很多規(guī)格，最大版本可儲電6.6kWh，接受過培訓(xùn)的專業(yè)人士可以安裝產(chǎn)品單元。

ElectrlQ

該公司的產(chǎn)品是目前還沒有面市，最近一次消息稱，預(yù)計最快在今年底面市。單元最多儲電10kWh。同樣也需要專業(yè)人士進(jìn)行安裝。

協(xié)鑫集成

產(chǎn)品名為“E-KWBe”，有兩種規(guī)格，容量分別為2.5kWh和5.6kWh，能量密度高達(dá)125Wh/kg，循環(huán)壽命超過4000次，采用協(xié)鑫集成自主研發(fā)的智能電池管理系統(tǒng)(BMS)。目前已有上千套產(chǎn)品發(fā)往并安裝在澳大利亞。

科陸電子

科陸電子的PowerBox采用磷酸鐵鋰電池，主攻歐美及澳洲市場，具有并離網(wǎng)一體設(shè)計、單/三相自由組網(wǎng)和自動標(biāo)定/主動均衡功能。每個單元可儲電6kWh。

儲能產(chǎn)品的設(shè)計

技術(shù)核心與產(chǎn)品關(guān)系圖

下圖是每個技術(shù)同行都會面臨的核心技術(shù)和產(chǎn)品的關(guān)系問題。其實，每一個戶用產(chǎn)品里面都有很多核心的東西，包括電池模塊的核心、BMU的核心、BCMU的核心、BMA的核心以及EMS的核心等等。如果做儲能，從戶用儲能到工商業(yè)儲能到大型儲能，都會牽涉到這5大核心。

核心一：電池模塊的設(shè)計

電池模塊的定義：一組相連的單體蓄電池的組合。包括單體電池、固定單體電池的框架、單體電池之間的電連接裝置，還可能包括溫度傳感器、電壓檢測電路、電池模塊的管理單元等。

電池模塊的體系各不相同，但在設(shè)計上都有一定的技巧。其中都牽涉到小模塊的安全以及熱蔓延問題。

電池模塊產(chǎn)品設(shè)計的基本原則如下：

(1)電池模塊裝配松緊度適中，各結(jié)構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度，防止因電池內(nèi)部壓力產(chǎn)生而變形或破壞，并且要嚴(yán)格避免振動過程中電池的移動，部分電池要求有專門單體電池固定裝置；

(2)各結(jié)構(gòu)件便于裝配，便于操作；

(3)符合使用設(shè)備的電源技術(shù)指標(biāo)；

(4)對于金屬殼體電池，單體電池間或與結(jié)構(gòu)件之間達(dá)到電絕緣；

(5)結(jié)構(gòu)緊湊且根據(jù)電池包的設(shè)計要求能夠提供通風(fēng)散熱通道，使熱量從電池傳遞到受

(6)具有安裝固定位置，使電池組能牢固地固定在動力電源系統(tǒng)或整機(jī)上；

(7)輔助部件的重量盡量低，一般模塊組裝部件的重量以不超過電池總重的30%為宜；

(8)電池模塊適宜擴(kuò)展，如由5個單體電池組合的模塊可擴(kuò)展為10個電池組合的模塊；

(9)電池之間導(dǎo)電連接距離盡可能短，連接可靠，以柔性連接為宜。導(dǎo)電連接各部位的導(dǎo)電能力要滿足用電設(shè)備要求的最大過流能力要求。

此外，模塊必須要做到內(nèi)阻較低、發(fā)熱量較小。最主要的一個特點是：若外部短路，能夠熔斷。在這方面，協(xié)鑫在戶用儲能上，通過很多方式加強(qiáng)對外學(xué)習(xí)，有了自己的專利。

核心二：電池管理單元BMU（重點）

如果電池管理單元(BMU)做得好，那么核心三、核心四以及核心五最多只能起到一個通訊的功能，最多是在二級基礎(chǔ)上加一個被動均衡和主動均衡的功能。目前市場上大部分都是這種模式。

核心三、四、五都是大型儲能的架構(gòu)，在這里不詳述。

小模塊的設(shè)計

模塊是組成電池包的基本單位。這兩個小模組分別為18650體系的模塊以及磷酸鐵鋰體系的模塊。

小模塊的關(guān)注點主要是熱蔓延與內(nèi)阻，結(jié)構(gòu)上關(guān)注串并聯(lián)的連接關(guān)系。

熱蔓延，應(yīng)該說是目前電池安全隱患的痛點。據(jù)分析，電池內(nèi)部的不同元件、不同素材之間的這種短接，隨著時間出現(xiàn)的溫度上升，溫度上升越快，就是說發(fā)生熱蔓延的概率越高。因此我們在電池的設(shè)計上、加工的工藝上都是根據(jù)這些盡可能的避免它，從而提高電池自身的安全性。

內(nèi)阻，是一項影響電池性能的重要指標(biāo)。內(nèi)阻可以簡化為各接線柱的串聯(lián)電阻。電阻越小，發(fā)熱量越小。每個電源都有一個當(dāng)量內(nèi)阻，該電阻影響電池提供電能的能力。影響電池內(nèi)阻的因素有：電池尺寸、工作時間、結(jié)構(gòu)、狀況、溫度和充電狀態(tài).通常,對一個充滿電的良好電池，電池尺寸對電池內(nèi)阻的影響最大。

模塊測試

關(guān)注：模擬25度環(huán)境，循環(huán)后的容量。

我們設(shè)計好的小模組肯定是要經(jīng)過小模組塞口的循環(huán)測試，除了測循環(huán)壽命、內(nèi)阻外，還要測熱量。模組在小的密閉空間里面的熱量，主要和放電倍率有很大的關(guān)系，儲能這一塊放電倍率不是很高，所以，對于散熱這一塊，每個廠家都不相一樣。

真實環(huán)境測試

上圖是系統(tǒng)實驗室并聯(lián)4臺真實光伏+電氣負(fù)載測試。測試模擬了真實環(huán)境：有空調(diào)等有各種各樣的設(shè)備；將設(shè)備設(shè)置好了在何時開始、何時關(guān)閉。

測試中，設(shè)備是“手拉手”的并聯(lián)方式，這也是戶用儲能在用戶側(cè)這一塊比較好的一個做法。另外，通訊也是“手拉手”的通訊方式。

逆變器匹配測試

上圖中逆變器的匹配性測試報告相對還是比較規(guī)范的，一個儲能的產(chǎn)品不光是儲能本身自己，實際上它與逆變器有很大的關(guān)系。每一家的逆變器，其通訊協(xié)議、保護(hù)值以及保護(hù)策略都不一樣。此外，調(diào)試是必須認(rèn)真要做的并且軟件的版本號要控制得很好。

儲能產(chǎn)品的應(yīng)用

現(xiàn)場維護(hù)問題分析

01

1.5現(xiàn)場五

地址：14SpearwoodRise,Cranbourne

E-KwBe序列編號：AC18BA1D12025

E-KwBe軟件版本：V1.0.3.0

逆變器型號及固件版本：GW2500-BP、01

現(xiàn)場情況描述：E-KwBe先連接固德威BP機(jī)之后BP機(jī)與陽光光伏逆變器連接構(gòu)成并網(wǎng)系統(tǒng)，但固德威BP無法對E-KwBe放電，可以充電。

原因分析：固德威BP機(jī)所配電表與BP機(jī)通信失敗或電表損壞。

解決方法：已聯(lián)系固德威售后人員，請固德威方面解決。

后期建議措施：與固德威、陽光等逆變器廠家售后建立實時聯(lián)絡(luò)關(guān)系，場維護(hù)時若能夠解決逆變器問題應(yīng)及時解決，若不能解決應(yīng)及時與逆變器廠家售后聯(lián)系，說明具體問題，請逆變器廠家售后進(jìn)行處理。

在以上問題中，最典型的就是通信問題，通信的接信問題。逆變器上，有些家庭用的是0.4元、0.5元通信的，有些則不是。

還有就是安裝電表/線問題、主從機(jī)的設(shè)置、軟件版本號等問題。剛剛也和大家再三強(qiáng)調(diào)，軟件版本號一定要控制好。逆變器生產(chǎn)中，軟件版本號特別多，在分發(fā)到各個安裝商后，若逆變器的軟件版本不匹配，就會出現(xiàn)很多大問題。

02

1.5現(xiàn)場六

地址：134MorganRoad,Inverleigh

E-KwBe序列編號：AD18BA1D12032、AD18BA1D12027

E-KwBe軟件版本：V1.0.3.0

逆變器型號及固件版本：SH5K、V21

原因分析：

1、安裝商沒有安裝規(guī)格書接線導(dǎo)致通訊中斷

2、沒有按照安裝說明書操作，亂使用電纜大小

上圖說明的是連接的問題，這可能跟安裝商的培訓(xùn)有很大的關(guān)系，可以看到，很多線都沒有用膠布起來，而且都挨得特別近，這是非常危險的。

總結(jié)：

通過安裝問題總結(jié)出我們的設(shè)計及對安裝商的指導(dǎo)的重要性：通過安裝的問題以及客戶反饋的問題，對設(shè)計的重要性是不言而喻的。如果你站在工程師的角度，接線是很簡單的，但是當(dāng)你站在安裝工人的角度，就有很多實際因素需要考量。

原標(biāo)題:戶用儲能產(chǎn)品在設(shè)計及應(yīng)用中，需要注意些什么？