如何科學地為家庭住宅量身設計光伏儲能系統？

伴隨著新能源科技的發展以及全球范圍內日趨嚴峻的環境問題，提高太陽能、風能等清潔能源的利用率愈發成為當今時代的主題之一。在本篇文章中，我們將專注于太陽能的利用方法，為您介紹如何科學地為家庭住宅量身設計光伏儲能系統。

注意：本文著重介紹光伏儲能系統的總體設計，具體的法律法規或國家支持機制并未納入考慮范圍。

設計儲能系統時的常見誤區

1、只關注電池容量

2、所有應用場景下kw／kwh比率的標準化（不存在針對所有場景的固定比率）

為了實現降低平均電價成本（LCOE）以及提高系統利用率的目標，在基于不同應用場景設計光伏儲能系統時，需要考慮到其兩大中心部分：光伏系統和電池系統。

而如何精確地選擇光伏系統與電池系統，需要考慮到以下幾點：

01太陽輻射水平

當地日照強度對光伏系統的選擇有很大影響。而從電力消耗的角度來說，光伏系統的發電能力比較好足以覆蓋日常的戶用能耗。地區的日照強度等相關數據都可以通過網絡獲取。

02系統效率

通常來說，一個完整的光伏儲能系統存在約12％的功率損失，主要由以下幾點構成：

·         直流／直流轉換效率損失

·         電池充放電循環效率損失

·         直流／交流轉換效率損失

·         交流電充電效率損失

系統運行過程中還存在各種難以避免的損耗，如傳輸損耗、線路損耗、控制損耗等，所以在設計光伏儲能系統時，應盡可能確保設計的電池容量能夠滿足實際需求?？紤]到整體系統的功率損失，實際需求的電池容量應為：

03電池可用容量

電池參數表中的 “電池容量”以及“可用容量”是設計儲能系統的重要參考。若電池參數中沒有標明可用容量，可以通過電池放電深度（DOD）和電池容量的乘積計算得出。

當電池和儲能逆變器搭配使用時，除了可用容量以外也需要關注放電深度，因為在和特定儲能逆變器搭配使用時，預置的放電深度可能和電池本身放電深度并不相同。

04參數匹配

在設計儲能系統時，逆變器和電池的同一參數是否匹配是非常重要的。如果參數并不匹配，系統便會遵循較小的數值來運行。特別是在備用電源模式下，設計者應根據較低的數值來進行電池充放電速度以及供電能力的計算。例如，若將下圖所示的逆變器和電池匹配使用，系統的極限充放電電流便為50A。

05應用場景

應用場景也是設計儲能系統時一個重要的考慮因素。多數情形下戶用儲能系統可用以提高新能源自發自用率，減少電網買電量；或者將光伏產電存儲起來作為備用電源。具體應用場景可分為以下幾類：

·      分時電價 （Time of Use）

·      備用電源（Backup Power Supply）

·      自發自用（Self－Use）

每個場景都有不同的設計邏輯。但所有的設計邏輯也都基于特定的家庭用電情況。

分時電價

如果設計儲能系統的目的是為了覆蓋用電高峰時段的負載需求、以避免高電價，則應注意以下幾點：

A．  分時策略（電價波峰波谷）

B．  用電高峰時段的能耗（kWh）

C．  日常用電總功率（kW）

理想情況下，電池可用容量應高于用電高峰時段的電量需求（kWh）。而且系統的供電能力要高于日常用電總功率（kW）。

備用電源

在備用電源的應用場景下，電池通過光伏系統和電網充電，并在電網斷電期間放電滿足負載需求。為保障斷電期間電力供給不會中斷，需要提前預估斷電時長、了解家庭用電總量，特別是大功率負載的需求，以此來設計合適的儲能系統。

自發自用

此應用場景旨在提高光伏系統的自發自用率：當光伏系統發電量充足時，生產的電能將優先供給負載，多余部分存儲在電池中，以便在光伏系統發電不足時通過電池放電滿足負載需求。以此為目的設計儲能系統時，需要關注每日家庭用電的總量，以確保光伏發電量能夠滿足用電需求。

光伏儲能系統的設計通常需要考慮到多種應用場景，以滿足不同情況下的家庭用電需求。如果想要探究系統設計更細節的部分，則需要技術專家或系統安裝商來提供更專業的技術支持。

與此同時，儲能系統的經濟性也是需要關注的重點。如何獲得較高的投資回報率（ROI）或者是否有類似補貼的政策支持，都對光伏儲能系統的設計選擇有著很大的影響。

考慮到未來可能增長的用電需求，以及硬件使用壽命衰減導致的系統有效容量下降等后果，我們建議在設計光伏儲能方案時適當地增加系統容量。