演讲提纲：

1.户用储能在家庭能源中的工作原理

2.户用储能产品简介

3.储能产品的设计

4.储能产品的应用

近年来，以德国、澳大利亚、美国、日本等国家为代表，分布式和户用储能快速发展起来。当地政府制定的储能安装补贴、投资税收优惠和需求响应激励机制为上述国家拓展储能应用、构建商业模式、盘活社会资本、激发民众参与提供了强大推动。同时辅之以快速发展的分布式光伏发电和大幅退坡的上网补贴电价，以户用光储为代表的分布式储能应用在削峰填谷、节省电费开支、延缓输配电扩容升级等方面已经展现了良好的经济效益。

户用储能产品通常包括锂离子电池、储能逆变器和控制系统等关键部件，储能规模在5-10kWh之间，可以配套户用光伏系统满足一个家庭的日常用电需求，同时实现削峰填谷和节省需量电费。

户用储能在家庭能源中的工作原理

从下图可以看到，最上方是一条220V的交流母线，下面有混合逆变器、光伏、备用电源的紧急负载，接户用产品的电池。图中的电池主机和电池从机并连使用的。

（光伏、储能逆变器、电表、电池、交流母线及负载连接图）

上图实质上是一个带储能机的混合逆变器。还有一种工作原理是：是在交流侧，直接通过交流电对电池进行充放电，没有光伏接进来。以上两种工作原理在户用储能中运用最多。

按照标准来说，逆变器之间的通讯方式一般有两种：是can的通讯以及4S185的通讯。电池是有两个通讯口，一个是逆变器的通讯口，一个是电池与电池之间的通讯口。

值得注意的一点是，在离网系统中，大多都是接到紧急电源这一块，这就是所谓的back-up、UPS工作模式。

上图是逆变器的工作模式，展现的是充放电的经济逻辑。在早上、中午发电，把负载储存起来，在晚上高峰的时候把电放出去的这样一个经济模式。

户用储能产品简介

全球户用储能市场蓬勃发展，各大公司也相继推出了其户用储能产品。中关村储能产业技术联盟收集整理了具有代表性的户用储能产品。

特斯拉(Powerwall2.0)

使用松下的电芯，特斯拉做pack和模组，一个模块可存储电能13.5kWh。最多可扩展至9个单元。

LG Chem(RESU)

目前，改产品可以说是Powerwall最大的竞争者，LG Chem与Sunrun(户用光伏企业)合作，提供具有成本效益的户用光储系统。单个模块6.5kWh。

Orison(at-home battery)

Orison是一家颇具发展前景的初创公司，提供超轻量的户用储能系统。单元重40磅，存储电能2.2kWh，易于安装和连接，最多可扩展至5个单元。

Sonnen

德国制造户用储能产品的公司。产品能够存储的电能多，最多可储电能16kWh。截至目前，Sonnen已拥有15000多个客户，市场主要在德国，将会尽快扩展至意大利、英国、澳大利亚和美国。

奔驰

奔驰的产品技术目前在德国和澳大利亚还是颇具前景的，一个单元可最多储电2.5kWh，最多可扩展至8个单元。

尼桑(xStorage)

一个单元可最多储电4.2kWh，产品最具吸引力的部分是电池全部采用的废旧电池的电芯，体现出了可持续性。目前，xStorage只在欧洲预售。

宝马

与尼桑类似，宝马将其i3电动汽车中的电池回收，剩余价值用于户用储能系统，一个单元可储电6.4kWh，同时也在研制更大储电容量的产品，规格可达22kWh和33kWh。

松下

松下除了给Powerwall供电芯，还是有自己的储能产品。最多可储电8kWh，目前只在澳大利亚销售，很快将进军欧洲市场。

Sunverge

每个单元的储电范围在6-23kWh不等，产品较重，且需要经培训后的专业人士安装。单元会搭配APP使用，实时监控电价，帮助用户更好地管理用能。

Powervault

目前只在英国销售，有很多规格，最大版本可储电6.6kWh，接受过培训的专业人士可以安装产品单元。

ElectrlQ

该公司的产品是目前还没有面市，最近一次消息称，预计最快在今年底面市。单元最多储电10kWh。同样也需要专业人士进行安装。

协鑫集成

产品名为“E-KWBe”，有两种规格，容量分别为2.5kWh和5.6kWh，能量密度高达125Wh/kg，循环寿命超过4000次，采用协鑫集成自主研发的智能电池管理系统(BMS)。目前已有上千套产品发往并安装在澳大利亚。

科陆电子

科陆电子的PowerBox采用磷酸铁锂电池，主攻欧美及澳洲市场，具有并离网一体设计、单/三相自由组网和自动标定/主动均衡功能。每个单元可储电6kWh。

储能产品的设计

技术核心与产品关系图

下图是每个技术同行都会面临的核心技术和产品的关系问题。其实，每一个户用产品里面都有很多核心的东西，包括电池模块的核心、BMU的核心、BCMU的核心、BMA的核心以及EMS的核心等等。如果做储能，从户用储能到工商业储能到大型储能，都会牵涉到这5大核心。

核心一：电池模块的设计

电池模块的定义：一组相连的单体蓄电池的组合。包括单体电池、固定单体电池的框架、单体电池之间的电连接装置，还可能包括温度传感器、电压检测电路、电池模块的管理单元等。

电池模块的体系各不相同，但在设计上都有一定的技巧。其中都牵涉到小模块的安全以及热蔓延问题。

电池模块产品设计的基本原则如下：

(1)电池模块装配松紧度适中，各结构件具有足够的强度，防止因电池内部压力产生而变形或破坏，并且要严格避免振动过程中电池的移动，部分电池要求有专门单体电池固定装置；

(2)各结构件便于装配，便于操作；

(3)符合使用设备的电源技术指标；

(4)对于金属壳体电池，单体电池间或与结构件之间达到电绝缘；

(5)结构紧凑且根据电池包的设计要求能够提供通风散热通道，使热量从电池传递到受

(6)具有安装固定位置，使电池组能牢固地固定在动力电源系统或整机上；

(7)辅助部件的重量尽量低，一般模块组装部件的重量以不超过电池总重的30%为宜；

(8)电池模块适宜扩展，如由5个单体电池组合的模块可扩展为10个电池组合的模块；

(9)电池之间导电连接距离尽可能短，连接可靠，以柔性连接为宜。导电连接各部位的导电能力要满足用电设备要求的最大过流能力要求。

此外，模块必须要做到内阻较低、发热量较小。最主要的一个特点是：若外部短路，能够熔断。在这方面，协鑫在户用储能上，通过很多方式加强对外学习，有了自己的专利。

核心二：电池管理单元BMU（重点）

如果电池管理单元(BMU)做得好，那么核心三、核心四以及核心五最多只能起到一个通讯的功能，最多是在二级基础上加一个被动均衡和主动均衡的功能。目前市场上大部分都是这种模式。

核心三、四、五都是大型储能的架构，在这里不详述。

小模块的设计

模块是组成电池包的基本单位。这两个小模组分别为18650体系的模块以及磷酸铁锂体系的模块。

小模块的关注点主要是热蔓延与内阻，结构上关注串并联的连接关系。

热蔓延，应该说是目前电池安全隐患的痛点。据分析，电池内部的不同元件、不同素材之间的这种短接，随着时间出现的温度上升，温度上升越快，就是说发生热蔓延的概率越高。因此我们在电池的设计上、加工的工艺上都是根据这些尽可能的避免它，从而提高电池自身的安全性。

内阻，是一项影响电池性能的重要指标。内阻可以简化为各接线柱的串联电阻。电阻越小，发热量越小。每个电源都有一个当量内阻，该电阻影响电池提供电能的能力。影响电池内阻的因素有：电池尺寸、工作时间、结构、状况、温度和充电状态.通常,对一个充满电的良好电池，电池尺寸对电池内阻的影响最大。

模块测试

关注：模拟25度环境，循环后的容量。

我们设计好的小模组肯定是要经过小模组塞口的循环测试，除了测循环寿命、内阻外，还要测热量。模组在小的密闭空间里面的热量，主要和放电倍率有很大的关系，储能这一块放电倍率不是很高，所以，对于散热这一块，每个厂家都不相一样。

真实环境测试

上图是系统实验室并联4台真实光伏+电气负载测试。测试模拟了真实环境：有空调等有各种各样的设备；将设备设置好了在何时开始、何时关闭。

测试中，设备是“手拉手”的并联方式，这也是户用储能在用户侧这一块比较好的一个做法。另外，通讯也是“手拉手”的通讯方式。

逆变器匹配测试

上图中逆变器的匹配性测试报告相对还是比较规范的，一个储能的产品不光是储能本身自己，实际上它与逆变器有很大的关系。每一家的逆变器，其通讯协议、保护值以及保护策略都不一样。此外，调试是必须认真要做的并且软件的版本号要控制得很好。

储能产品的应用

现场维护问题分析

01

1.5现场五

地址：14SpearwoodRise,Cranbourne

E-KwBe序列编号：AC18BA1D12025

E-KwBe软件版本：V1.0.3.0

逆变器型号及固件版本：GW2500-BP、01

现场情况描述：E-KwBe先连接固德威BP机之后BP机与阳光光伏逆变器连接构成并网系统，但固德威BP无法对E-KwBe放电，可以充电。

原因分析：固德威BP机所配电表与BP机通信失败或电表损坏。

解决方法：已联系固德威售后人员，请固德威方面解决。

后期建议措施：与固德威、阳光等逆变器厂家售后建立实时联络关系，场维护时若能够解决逆变器问题应及时解决，若不能解决应及时与逆变器厂家售后联系，说明具体问题，请逆变器厂家售后进行处理。

在以上问题中，最典型的就是通信问题，通信的接信问题。逆变器上，有些家庭用的是0.4元、0.5元通信的，有些则不是。

还有就是安装电表/线问题、主从机的设置、软件版本号等问题。刚刚也和大家再三强调，软件版本号一定要控制好。逆变器生产中，软件版本号特别多，在分发到各个安装商后，若逆变器的软件版本不匹配，就会出现很多大问题。

02

1.5现场六

地址：134MorganRoad,Inverleigh

E-KwBe序列编号：AD18BA1D12032、AD18BA1D12027

E-KwBe软件版本：V1.0.3.0

逆变器型号及固件版本：SH5K、V21

原因分析：

1、安装商没有安装规格书接线导致通讯中断

2、没有按照安装说明书操作，乱使用电缆大小

上图说明的是连接的问题，这可能跟安装商的培训有很大的关系，可以看到，很多线都没有用胶布起来，而且都挨得特别近，这是非常危险的。

总结：

通过安装问题总结出我们的设计及对安装商的指导的重要性：通过安装的问题以及客户反馈的问题，对设计的重要性是不言而喻的。如果你站在工程师的角度，接线是很简单的，但是当你站在安装工人的角度，就有很多实际因素需要考量。

原标题:户用储能产品在设计及应用中，需要注意些什么？