家庭儲能始于德國，并隨著德國政府“百萬屋頂計(jì)劃”的實(shí)施而興起。隨著智能化、信息化時(shí)代的到來，用電需求大大增加。為緩解環(huán)境污染、能源消耗等方面的壓力，光伏發(fā)電成為綠色能源的最佳選擇。在政策扶持和光伏儲能降低發(fā)電成本的優(yōu)勢下，家庭光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)正逐步步入千家萬戶。

而光伏儲能系統(tǒng)面對不同的應(yīng)用場景，使光伏發(fā)電系統(tǒng)變得非常智能化，性能和收益會大大提升。未來中國的家庭或者一些場所的光伏和儲能一定是跟用戶相關(guān)聯(lián)的，才具有市場價(jià)值。

家用儲能光伏發(fā)電系統(tǒng)是指屋頂太陽能組件吸收太陽光，產(chǎn)生的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，白天直接供家用電器照明等使用，或存儲到儲能電池中，晚上供家用電器照明使用。多余的發(fā)電量可上傳至電網(wǎng)，從而獲取相應(yīng)電價(jià)收入及政府補(bǔ)貼。另外，儲能逆變器還具有削峰調(diào)谷功能，能夠創(chuàng)造更多的發(fā)電收益。

家庭儲能系統(tǒng)類似于一個(gè)微型儲能電站，其運(yùn)行不受城市供電壓力影響。在用電低谷時(shí)間，家庭儲能系統(tǒng)中的電池組可自行充電，以備用電高峰或斷電時(shí)使用。除用作應(yīng)急電源外，家庭儲能系統(tǒng)也因能均衡用電負(fù)荷，從而節(jié)省家庭電力開支。

雖然當(dāng)前家庭儲能系統(tǒng)的市場需求更多出于民眾對應(yīng)急后備電源的需要，但在業(yè)內(nèi)人士看來，使用家庭儲能系統(tǒng)可以組合太陽能等新能源發(fā)電系統(tǒng)、推動新能源的推廣以及構(gòu)筑智能電網(wǎng)，市場前景廣闊。

二、家庭儲能系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及組件要求

家庭儲能系統(tǒng)目前分為兩種，一種為并網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)，一種為離網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)。并網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)由五大部分構(gòu)成，包括：太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器、BMS管理系統(tǒng)、電池組、交流負(fù)載。系統(tǒng)采用光伏與儲能系統(tǒng)混合供電。市電正常時(shí)，由光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和市電為負(fù)載供電；市電斷電時(shí)，由儲能系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合供電。并網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)分為三種工作模式，模式一：光伏提供儲能、余電上網(wǎng)；模式二：光伏提供儲能、部分用戶用電；模式三：光伏僅提供部分儲能。并網(wǎng)家庭儲能如圖一所示：

圖一  并網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)圖

離網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)是獨(dú)立的，和電網(wǎng)沒有任何的電氣連接，因此整個(gè)系統(tǒng)并不需要并網(wǎng)逆變器，光伏逆變器就可以滿足要求。離網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)分為三種工作模式，模式一：光伏提供儲能和用戶用電（晴天）；模式二：光伏和儲能電池提供用戶用電（陰天）；模式三：儲能電池提供用戶用電（傍晚和雨天）。離網(wǎng)家庭儲能如圖二所示：

圖二  離網(wǎng)家庭儲能系統(tǒng)圖

綜上所述，目前需求的儲能設(shè)備主要為BMS電池管理系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)逆變器、儲能逆變器。針對以上家庭儲能設(shè)備需求，并結(jié)合光伏系統(tǒng)各單元電路安全隔離特性，金升陽提出一整套控制單元的電源解決方案。

三、電池管理系統(tǒng)BMS單元電源解決方案

電池作為系統(tǒng)的核心儲能器件，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的在線狀態(tài)，因此BMS的重要性不言而喻。BMS系統(tǒng)中BCU 模塊通過CAN 總線與BMU 模塊實(shí)時(shí)通信，獲取單體電壓、箱體溫度、絕緣電阻等系統(tǒng)參數(shù)；通過電流傳感器采集充放電電流，動態(tài)計(jì)算SOC，并通過觸摸屏顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。BCU 計(jì)算分析得出電池組綜合信息后，進(jìn)行系統(tǒng)智能管理：通過獨(dú)立的CAN 總線智能交互；同時(shí)，也可通過繼電器實(shí)現(xiàn)對充放電的二級保護(hù)，確保強(qiáng)弱電有效隔離，滿足客戶多樣化的安全控制需求，保障系統(tǒng)穩(wěn)定高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。