如何科学地为家庭住宅量身设计光伏储能系统？

伴随着新能源科技的发展以及全球范围内日趋严峻的环境问题，提高太阳能、风能等清洁能源的利用率愈发成为当今时代的主题之一。在本篇文章中，我们将专注于太阳能的利用方法，为您介绍如何科学地为家庭住宅量身设计光伏储能系统。

注意本文着重介绍光伏储能系统的总体设计，具体的法律法规或政府支持机制并未纳入考虑范围。

设计储能系统时的常见误区

1、仅仅关注电池容量

2、所有应用场景下kw／kwh比率的标准化（不存在针对所有场景的固定比率）

为了实现降低平均电价成本（LCOE）以及提高系统利用率的目标，在基于不同应用场景设计光伏储能系统时，需要考虑到其两大核心部分光伏系统和电池系统。

而如何精确地选择光伏系统与电池系统，需要考虑到以下几点

01太阳辐射水平

当地日照强度对光伏系统的选择有很大影响。而从电力消耗的角度来说，光伏系统的发电能力最好足以覆盖日常的户用能耗。地区的日照强度等相关数据都可以通过网络获取。

02系统效率

通常来说，一个完整的光伏储能系统存在约12％的功率损失，主要由以下几点构成

· 直流／直流转换效率损失

· 电池充放电循环效率损失

· 直流／交流转换效率损失

· 交流电充电效率损失

系统运行过程中还存在各种难以避免的损耗，如传输损耗、线路损耗、控制损耗等，所以在设计光伏储能系统时，应尽可能确保设计的电池容量能够满足实际需求。考虑到整体系统的功率损失，实际需求的电池容量应为

03电池可用容量

电池参数表中的 “电池容量”以及“可用容量”是设计储能系统的重要参考。若电池参数中没有标明可用容量，可以通过电池放电深度（DOD）和电池容量的乘积计算得出。

当电池和储能逆变器搭配使用时，除了可用容量以外也需要关注放电深度，因为在和特定储能逆变器搭配使用时，预置的放电深度可能和电池本身放电深度并不相同。

04参数匹配

在设计储能系统时，逆变器和电池的同一参数是否匹配是非常重要的。如果参数并不匹配，系统便会遵循较小的数值来运行。特别是在备用电源模式下，设计者应根据较低的数值来进行电池充放电速度以及供电能力的计算。例如，若将下图所示的逆变器和电池匹配使用，系统的最大充放电电流便为50A。

05应用场景

应用场景也是设计储能系统时一个重要的考虑因素。多数情形下户用储能系统可用以提高新能源自发自用率，减少电网买电量；或者将光伏产电存储起来作为备用电源。具体应用场景可分为以下几类

· 分时电价 （Time of Use）

· 备用电源（Backup Power Supply）

· 自发自用（Self－Use）

每个场景都有不同的设计逻辑。但所有的设计逻辑也都基于特定的家庭用电情况。

分时电价

如果设计储能系统的目的是为了覆盖用电高峰时段的负载需求、以避免高电价，则应注意以下几点

A． 分时策略（电价波峰波谷）

B． 用电高峰时段的能耗（kWh）

C． 日常用电总功率（kW）

理想情况下，电池可用容量应高于用电高峰时段的电量需求（kWh）。而且系统的供电能力要高于日常用电总功率（kW）。

备用电源

在备用电源的应用场景下，电池通过光伏系统和电网充电，并在电网断电期间放电满足负载需求。为保障断电期间电力供给不会中断，需要提前预估断电时长、了解家庭用电总量，特别是大功率负载的需求，以此来设计合适的储能系统。

自发自用

此应用场景旨在提高光伏系统的自发自用率当光伏系统发电量充足时，生产的电能将优先供给负载，多余部分存储在电池中，以便在光伏系统发电不足时通过电池放电满足负载需求。以此为目的设计储能系统时，需要关注每日家庭用电的总量，以确保光伏发电量能够满足用电需求。

光伏储能系统的设计通常需要考虑到多种应用场景，以满足不同情况下的家庭用电需求。如果想要探究系统设计更细节的部分，则需要技术专家或系统安装商来提供更专业的技术支持。

与此同时，储能系统的经济性也是需要关注的重点。如何获得较高的投资回报率（ROI）或者是否有类似补贴的政策支持，都对光伏储能系统的设计选择有着很大的影响。

最后，考虑到未来可能增长的用电需求，以及硬件使用寿命衰减导致的系统有效容量下降等后果，我们建议在设计光伏储能方案时适当地增加系统容量。