家储-如何进行合理全面的系统设计，储能系统设计 - 上海国际电力元件

家庭储能系统的设计需要考虑多个方面，包括系统的目标、组件选择、安装和安全等。它涉及到电力电子、电池技术、能源管理等多个领域的知识。一个成功的家储系统不仅能够有效地储存电能，还能优化家庭用电模式，减少电费支出，甚至在必要时提供离网供电的能力。

一、能源需求与负载分析：

需要分析家庭的能源需求，包括用电负载分析、负载类型划分和高峰用电时段。

1. 负载需求：了解家庭的日用电量，确定关键负载（如冰箱、空调等）及其功率，户用负载一般分为感性负载和阻性质载，洗衣机、空调、冰箱、水泵、抽油烟机等带有电动机的负载是感性负载，电动机启动功率是额定功率的5-7倍，在计算逆变器的功率时要把这些负载的启动功率考虑进去。逆变器的输出功率要大于负载的功率。

2. 储能容量：根据日用电量估算所需电池容量，但对于一般家庭而言，考虑到所有的负载不可能同时开启，为了节省成本，负载功率之和可以乘以0.7~0.9的系数。

3. 使用场景：考虑系统是否需要支持并网运行、离网运行或者两者结合。

二、太阳能电池板容量计算：

1. 根据日照条件和能源需求计算太阳能电池板的容量，确保其能满足家庭基础负载的能源需求，并在夜间或不良天气提供备用电力。

2. 组件的设计原则是要满足平均天气条件下负载每日用电量的需求，也就是说太阳能电池组件的全年发电量要等于负载全年用电量。

3. 确定家庭的电力需求：首先需要计算家庭的日平均电力消耗。这可以通过查看历史电费账单来估算。例如，如果一个家庭的平均日耗电量是30kWh，那么这将是光伏系统需要满足的最低发电目标。

4. 了解当地的日照条件：不同地区的日照时数（太阳辐照量）不同，这将影响光伏组件的发电量。可以通过当地气象数据或在线工具查询到年平均日照时数。

5. 考虑光伏组件的效率：光伏组件的效率受到多种因素的影响，包括组件类型（单晶硅、多晶硅等）、安装角度和方向等。一般家用光伏系统的效率在70%-80%之间。

三、逆变器与电池容量匹配：

逆变器的容量需要与太阳能电池板和电池组相匹配，包括直流容量和交流容量。

1. 确定负载需求：首先，需要了解您的用电设备或系统的总功率需求。这包括家庭用电、商业用电、工业用电等。可以通过查看设备铭牌上的功率参数或咨询设备制造商来获取这些信息。

2. 计算峰值功率需求：在确定总功率需求后，需要计算峰值功率需求。峰值功率是指在某一时刻，所有设备同时工作时所需的最大功率。通常，峰值功率需求会比总功率需求高出20%~30%。

3. 考虑逆变器效率：逆变器在将直流电转换为交流电的过程中，会有一定的能量损失。因此，在计算逆变器功率时，需要考虑逆变器的效率。逆变器效率通常在90%~96%之间。

4. 计算逆变器功率：根据以上信息，可以计算出所需的逆变器功率。公式如下：
   逆变器功率=(峰值功率需求/逆变器效率)×安全系数

   安全系数通常取1.2~1.5，以确保逆变器在极端情况下仍能正常工作。

5. 功率匹配：根据计算出的逆变器功率，选择与之匹配的逆变器型号。确保逆变器的额定功率能够满足峰值功率需求。

6. 逆变器类型：逆变器分为单相和三相两种类型。单相逆变器适用于家庭和小型企业，而三相逆变器适用于大型企业和工业应用。根据用电场景选择合适的逆变器类型。

三、电池组容量选择与类型考虑：电池组是储能系统的核心，需要根据能源需求和系统设计确定容量，同时考虑循环深度和电池类型。

四、电池管理系统（BMS）：BMS对于监测、保护和优化电池性能至关重要。

五、电网连接：考虑系统是否需要与电网连接，以实现能量的双向交换。

六、系统运行模式：设计时要考虑系统的不同运行模式，如并网、离网、峰谷电价差异下的储能策略等。

七、设计要点：根据负载类型及功率确定逆变器的功率，根据用电量确认组件功率，并根据夜间用电量或期望用电量确定电池容量。