户用光伏已成为我国光伏新增装机规模的重要贡献者。数据显示,2023年,我国户用光伏新增装机4348万千瓦,再创历史新高。截至目前,我国户用光伏累计装机规模已突破1亿千瓦。
预计到2025年,我国新能源发电量占比将提升至18.5%,到2035年提升至33.4%。到2035年,年新增新能源装机中将有2/3为光伏装机。在此背景下,户用光伏装机规模和发电量也将不断提升,其对电网的影响将更加凸显。为解决新能源电力的波动性、随机性、间歇性问题,减少户用光伏弃电,配储成为保障消纳的“法宝”。
户用储能特指用于家庭的储能系统,能够起到降低家庭用电成本,提高居民用电稳定性的作用,尤其是在光伏时代,户用储能可以为用户提供灵活、经济、安全的性能服务,对推动能源绿色转型有着重要意义。
对电网来说,在电源侧配储益处多多。新型储能是电网优质的灵活性调节资源,可以解决新能源出力快速波动问题,提供必要的系统惯量支撑,提高电力系统的可控性和灵活性。
在业内人士看来,近年来,储能成本明显下降,但仍有继续下降的空间。如果光伏发电和储能系统能在电力领域实现整体平价,具有与传统能源相抗衡的成本优势,光储结合将缔造万亿元级市场。
中银证券的最新研报也显示,随着户用光伏发电量占比提升,消纳问题日益凸显,安装户用储能或成为有效解决方案之一。长期来看,户用储能发展潜力较大。
2023年1月,工业和信息化部等六部门印发的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》中,明确提出“扩大光伏发电系统、新型储能系统、新能源微电网等智能化多样化产品和服务供给,鼓励发展户用光储超微电站”等意见。从用户体验维度,灵活、便捷、安全易用的户用储能设备备受市场青睐,户用储能设备的春天已经到来。
成本和安全成“拦路虎”
据调查,初始投资较高、回收期较长是用户安装户用储能时遇到的首要难题。目前,我国居民用电实行阶梯电价制度,即按照电力消费量分段定价,居民支付的电价水平随用电量的增加而呈阶梯状逐级递增,不利于户用储能发挥削峰填谷作用。随着分时电价机制的逐渐完善,执行峰谷分时电价的工商业用户配置储能具有良好的经济性。更值得注意的是,在经济性优势不明显的情况下,安全性问题也成为影响户用储能产业发展的重要因素。
安全是一个产业发展的底线。而对于户用储能产业来说,其成本和安全两者可谓相辅相成、互相影响。
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇表示:“户用储能系统涉及多种能源,需对家庭用户的复杂用电系统进行部分改造。同时,后续运维对相关人员的专业水平也有很高要求,实际使用储能时可能出现维护困难、耗时耗力的情况。目前,户用储能系统尚未实现简易安装和维护功能,需要专业人员操作。这既增加了户用储能的使用成本,也容易导致家庭用户因操作复杂而忽视后期的维修保护。”
刘勇进一步指出:“户用储能业主大多没有关于储能的专业知识,在选择储能系统电池型号时容易出现容量错配等问题,可能损害电池寿命,进而影响使用体验。同时,家庭用户的部分用电习惯也可能损伤储能电池。”
而运维和使用不当埋下的安全隐患导致事故发生,无疑会阻碍户用储能产业的健康发展。公开信息显示,截至目前,全球曾出现过多起户用储能安全事故。比如,澳大利亚阿德莱德市一户家庭住宅曾因户用储能起火,导致车库烧毁,经济损失高达数十万美元。德国黑森州的一处住宅也曾因电压问题导致户用储能系统爆炸。
户用储能分类
户用光储系统的核心为光伏+电池+储能逆变器。户用储能与户用光伏搭配成户用光储系统,光储系统主要包括电芯、储能逆变器(双向变流器)、组件系统等多个部分。典型的系统一般是5KW(组件+逆变器)配套10kWh(储能电池)或者10kW+10kWh,其中电芯是储能系统的核心,成本占比约45-50%;储能变流器可以控制充放电,进行交直流的变换,成本占比约10-15%;组件系统即光伏系统用于太阳能发电,成本占比约20-25%;安装费用由2021年的1万上涨至2万左右,占比15-20%。
以下为常见的4种户用光伏+储能的系统类型及特点:
1.混合式家庭光伏+储能系统
系统介绍
混合型光伏+储能系统一般由光伏组件、锂电池、混合型逆变器、智能电表、CT、电网、并网负载和离网负载组成。该系统可实现光伏经DC-DC转换直接给电池充电,也可以实现双向的DC-AC转换用于电池的充电和放电。
工作逻辑
白天光伏发电首先供给负载,其次给电池充电,最后多余的电量可以并网;晚上电池放电供给负载,不足部分由电网补充;电网停电时,光伏发电和锂电池仅供电给离网负载,并网端负载无法使用。另外,该系统也支持用户自行设置充电及放电时间来满足用户用电需求。
系统特点
系统高度集成,可以大幅减少系统安装时间及成本
可实现智能控制,满足用户的用电需求
电网停电时可以给用户提供安全的电力保障
2.耦合型家庭光伏+储能系统
系统介绍
耦合型光伏+储能系统,又称交流改造型光伏+储能系统,该系统一般由光伏组件、并网逆变器、锂电池、交流耦合型储能逆变器、智能电表、CT、电网、并网负载和离网负载组成。该系统可实现光伏经并网逆变器转换为交流电后,再经过交流耦合型储能逆变器将多余电量转换成直流电储存在电池中。
工作逻辑
白天光伏发电首先供给负载,其次给电池充电,最后多余的电量可以并网;晚上电池放电供给负载,不足部分由电网补充;电网停电时,锂电池仅供电给离网负载,并网端负载无法使用。另外,该系统也支持用户自行设置充电及放电时间来满足用户用电需求。
系统特点
可将已有的并网光伏系统改造为储能系统,投入成本低
电网停电时可以给用户提供安全的电力保障
可兼容不同厂家的并网光伏系统
3.离网型家庭光伏+储能系统
系统介绍
离网型家庭光伏+储能系统一般由光伏组件、锂电池、离网储能逆变器、负载和柴油发电机组成。该系统可实现光伏经DC-DC转换直接给电池充电,也可以实现双向的DC-AC转换用于电池的充电和放电。
工作逻辑
白天光伏发电首先供给负载,其次给电池充电;晚上电池放电供给负载,电池不足时,由柴发供给负载。
系统特点
可满足无电网地区的日常用电需求
可与柴油发电机结合,使柴油发电机供给负载或者给电池充电
大部分离网储能逆变器无并网认证,即使系统有电网,也无法并网
4.光伏储能能源管理系统
系统介绍
光伏储能能源管理系统,该系统一般由光伏组件、并网逆变器、锂电池、交流耦合型储能逆变器、智能电表、CT、电网和控制系统组成。
系统特点
控制系统可接收和响应外部指令,响应系统的用电需求,接受系统的实时控制与调度
可参与电网的优化运行,让电能使用更高效、更经济
华为旗舰户用储能解决方案
近日,华为智能光伏推出了全面覆盖逆变器、优化器、储能、充电桩、管理系统等核心设备的“优光储充用网云”一站式户用智能光伏解决方案,旨在为用户打造零碳家庭梦想。
实现零碳家庭愿景的关键设备之一就是户用储能产品。华为的户用智能组串式储能系统LUNA2000-7/14/21-S1(以下简称:Huawei LUNA S1)通过模块+架构创新,实现了多方面的跨代领先,为家庭能源系统的发展开辟了新的道路。
1. 40%+更多充放电量
Huawei LUNA S1延续华为独创的智能组串式储能架构设计,内置能量优化器,采用超大电芯,生命周期可用电量远超行业水平。通过电池包级独立优化,带来超行业40%以上的生命周期可用电量,并以高质量和高可靠性实现业界领先的15年长期质保*,为用户带来更长的使用寿命和更优越的投资回报。
2. 五重安全加强防护
Huawei LUNA S1具备五重安全防护机制,包括电芯级、电气级、结构级防护、主动防护和应急防护,通过VDE 2510-50、IEC 62169、ISO 13849、IEC 63056、IEC 62040-1、IEC 62477、UN 38.3等安全认证测试,为用户提供全面安全保障。产品能适应极端工作环境,工作温度范围宽广,从零下20°C到高温55°C,覆盖全球差异化使用场景,即使是在冰天雪地中,也能提供绿色电力。它支持IP66级防护,且通过长达72小时40 cm深度浸水**安全测试,保障在遇到洪涝、冰雪覆盖场景不发生安全事故。
此外,华为还考虑到了安装在车库场景,可能存在车辆或搬运重物时意外碰撞的情况,外壳设计坚固,可以承受最大5吨重压,在外部力量作用下保持安全可靠。
3. 便捷智能的安装和使用体验
Huawei LUNA S1内部免接线,安装过程经过巧妙简化,与传统系统相比安装时间减少一半,系统安装更加省时、省力、省心。其超静谧体验(29 dB)和灵活的模块化设计,既优化了用户的使用体验,又便于根据需要轻松扩充系统容量。
迈向零碳家庭新篇章
除了户用储能产品Huawei LUNA S1,华为的一站式户用智能光伏解决方案,构建一站式家庭能源管理,为用户提供低碳品质新生活,让家庭从单一的能源消费者,转变为能源消费者和生产者。
• 华为的一站式户用智能光伏解决方案,不仅有Huawei LUNA S1户用储能产品,还包括具备接入储能battery ready的智能能源控制器(逆变器)、智能组件控制器(优化器),能实现更大的屋顶利用率,发电量增加5% - 30%,让每一缕日光发挥出更大的潜力。
• 全新的全屋备电解决方案,高度集成、无需改造配电盘,为用户提供了无缝切换的单相全屋备电体验。通过家庭能源管理助手EMMA,华为率先将智能化应用于家庭绿色电力,实现光储充用的一体化智能管理,最大化绿电使用比例,综合收益率提升超过6%。
• 在智能体验上,通过华为智能光伏APP全屋家电一屏掌握,全屋绿电全景可视,还可以随时查看发电、储电和用电情况。
• 屋上有目前业界最高L4级的智能电弧防护、组件级快速关断,屋下有从底层技术革新实现的家电水平EMC防护。从屋顶到屋下的全面防护,让安全始终成为家庭幸福的基石。
华为户用智能光伏解决方案通过更长的产品寿命、极致的安全设计、更优的安装和使用体验以及更高的品质,为全球超过330万户***家庭提供了稳定、可靠的绿色电力。未来,华为还将助力全球家庭把零碳生活理念转化成一个个生动可行的现实,共同迈向一个绿色而美好未来。
*维保条件可能因地区和温度而异。详情请参阅保修函。
**非专业防水设备,请在日常使用中远离水源。
***数据截至2023年底
素材来源:华为官网、中国能源报、微信公众号户用储能