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?shù)卣贫ǖ膬δ馨惭b補貼、投資稅收優(yōu)惠和需求響應激勵機制為上述國家拓展儲能應用、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)補貼電價，以戶用光儲為代表的分布式儲能應用在削峰填谷、節(jié)省電費開支、延緩輸配電擴容升級等方面已經(jīng)展現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。

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、備用電源的緊急負載，接戶用產(chǎn)品的電池。圖中的電池主機和電池從機并連使用的。

（光伏、儲能逆變器、電表、電池、交流母線及負載連接圖）

上圖實質(zhì)上是一個帶儲能機的混合逆變器。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行充放電，沒有光伏接進來。以上兩種工作原理在戶用儲能中運用最多。

按照標準來說，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)濟邏輯。在早上、中午發(fā)電，把負載儲存起來，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)一體設計、單/三相自由組網(wǎng)和自動標定/主動均衡功能。每個單元可儲電6kWh。

儲能產(chǎn)品的設計

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)件具有足夠的強度，防止因電池內(nèi)部壓力產(chǎn)生而變形或破壞，并且要嚴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)符合使用設備的電源技術(shù)指標；

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

(5)結(jié)構(gòu)緊湊且根據(jù)電池包的設計要求能夠提供通風散熱通道，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)電池模塊適宜擴展，如由5個單體電池組合的模塊可擴展為10個電池組合的模塊；

(9)電池之間導電連接距離盡可能短，連接可靠，以柔性連接為宜。導電連接各部位的導電能力要滿足用電設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，通過很多方式加強對外學習，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。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)等有各種各樣的設備；將設備設置好了在何時開始、何時關(guān)閉。

測試中，設備是“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、保護值以及保護策略都不一樣。此外，調(diào)試是必須認真要做的并且軟件的版本號要控制得很好。

儲能產(chǎn)品的應用

現(xiàn)場維護問題分析

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機之后BP機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機所配電表與BP機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)絡關(guān)系，場維護時若能夠解決逆變器問題應及時解決，若不能解決應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、主從機的設置、軟件版本號等問題。剛剛也和大家再三強調(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)出我們的設計及對安裝商的指導的重要性：通過安裝的問題以及客戶反饋的問題，對設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，但是當你站在安裝工人的角度，就有很多實際因素需要考量。

原標題:戶用儲能產(chǎn)品在設計及應用中，需要注意些什么？