太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的发展潜力，加持储能系统的应用，能极大提高光伏能源利用比例以及用户用电可靠性。随着技术的不断进步和成本的降低，光伏储能系统在居民住宅领域的应用越来越广泛，别墅光储需求增多，为满足用户了解别墅场景光储系统解决方案，本次以单个别墅光储项目为例介绍如何设计安装别墅光储系统。
别墅应用场景通常拥有较大的空间和较多的耗电设备，如家电、热水、暖气等，因此能耗相对较高。在用电高峰的冬、夏季节，电费往往会加速飙升，成为别墅业主的一项负担。此外，别墅大多为独栋，周围没有其他高大建筑遮挡，平均光照时间长，非常适合安装光伏储能系统。
1.节能减排：通过安装光伏储能系统，别墅可以实现能源的自给自足，减少对化石能源的依赖，从而降低碳排放，为环境保护做出贡献。这不仅符合别墅业主的环保理念，也为社会的可持续发展做出了贡献。
2.经济效益：光伏储能系统可以在电力紧缺或者自然灾害时，为别墅提供可靠的用电来源。同时，通过利用电网的峰谷电价差进行套利，别墅业主可以节省电费支出，获得额外的经济收益。此外，政府对于可再生能源发展的支持政策也为安装光伏储能系统提供了经济补贴和税收优惠，进一步增加别墅家庭的经济收益。
01
需求分析与系统设计
别墅光储项目设计方案需要综合考虑多个因素，包括家庭的能源需求、设备选型、系统集成、施工安装以及后期运维等。以下是基本的解决方案。
负载评估：对别墅内的电力负载进行详细统计和分析，包括各种电器设备的功率、使用时间等，计算出日均用电量、峰值用电量等数据。
表1 总计负载统计表
表2 重要负载统计表
根据提供用电情况，该别墅用户用电负载总功率67kW，其中重要负载功率约40kW；日均用电量约300度电，峰值用电量约550度电，用电功率整体较平均。
光伏系统配置：根据别墅所在地的日照条件、屋顶面积等因素，选择合适的光伏组件类型（如单晶硅、多晶硅或薄膜组件），考虑效率、寿命、成本等因素。确保光伏组件能够适应当地的气候条件和光照条件；本次采用单晶610Wp组件，根据屋面布置共计108块，装机容量65.88kWp，日平均发电量约270度电。
综合用电情况，用户总计功率67kW，日用电量约300度电，光伏系统日平均发电量约270度电，可基本满足用户整体用电需求；夜间用户用电约150度电，考虑用户白天用电波动以及离网备电需求，需考虑部分预留，储能电池配置120kWh，满容量情况下离网时可满足40kW重要负载运行约3H。
（注：以上光伏容量为测算所需，如光伏实际装机量受现场因素限制，可按实际情况配置容量；同时可根据用户备电时长需求增加电池容量或降低离网时负载总功率。）
逆变器选择：选择双向逆变器，采用直流耦合方案产品，光伏逆变器与双向变流器整合为光储一体机，并与光伏组件、电网、电池等直接相接，构成一个整体，集成度更高，降低系统集成故障率。可在光伏发电过剩时将多余电能回馈到电网，或在光伏系统无法发电时，将储能电池中的电能转换为交流电供家庭使用。逆变器的功率要与光伏系统和储能系统的容量相匹配。
根据该用户累计用电负载功率67kW，重要负载功率约40kW，光伏功率65.88kWp，采用WIT 50K-XHU光储并离网一体机，最大光伏输入功率100kW，交流并离网输出50kW，满足光伏及负载接入需求；防护等级IP65，具备并离网切换功能，三路电池接口，切换时间＜10ms。
（注：纯离网系统逆变器功率选择需考虑负载启动功率，以免过载。）
储能系统配置：选择具有高能量密度、长寿命和高安全性的锂离子电池作为储能电池。根据家庭的用电量和光伏系统的发电能力，选择合适容量的储能电池。同时，配备电池管理系统（BMS），用于监控和管理电池的充放电状态。
本次采用磷酸铁锂电池，堆叠式方案，由电池管理系统模块及电池模块组成，集成更灵活可靠，本次电池设计容量120kWh，采用AXE 60H电池系统，由两簇电池系统组成接入光储一体柜。
02
需求系统集成与施工安装
系统设计将光伏系统、储能系统和储能逆变器等各个部分有机结合，形成一个完整的解决方案。考虑各部分的兼容性、通信协议以及整体的设计优化。
本次光储系统配置光伏65.88kWp+储能系统50kW/120kWh，白天光伏系统发电供所有负载使用，剩余光伏电储存到储能电池，无光伏发电或夜间期间通过电池放电供负载使用，当光伏发电不足，无法满足负载使用时再由电网补充；当电网供电不稳定或断电时，储能系统放电满足部分重要负载离网用电。系统集成系统图如下：
针对国内或电网稳定地区，可通过增加外部ATS进行切换，正常运行时，光储系统并网端与电网共同为负载供电，仅在电网故障/断电时切换至光储系统离网端输出备电。（离网带载时负载最大功率需不超过设备额定功率）。
现场勘察与准备：在安装前进行详细的现场勘察，确认屋顶的实际情况和安装条件。制定详细的施工方案和安全措施，确保施工过程中的安全。
设备安装与调试：按照施工方案进行设备安装，包括光伏组件、支架、逆变器、电池等。确保所有设备正确安装和连接，并进行初步调试。
03
后期运维与优化
定期检查与维护：定期对光伏组件、逆变器、电池等进行检查，确保其正常运行。检查内容包括外观检查、电气连接检查、系统运行状态检查等。
清洁与保养：定期清洁光伏组件，确保其表面无灰尘、污垢等，保持较高的光电转换效率。
故障处理：当系统出现故障时，要及时进行排查和处理。如果无法自行解决，应及时联系专业的维修人员进行维修。
软件升级：监控系统和智能控制器等设备的软件可能会不断更新和升级，用户要及时关注并进行升级，以保证系统的性能和功能不断优化。
总结
户用别墅光储项目设计方案需要综合考虑多个因素，通过科学的设计和施工，实施户用别墅光储项目，可以实现家庭能源的自给自足，减少对电网的依赖，降低电费开支。同时，利用电网的峰谷电价差进行套利，进一步提高经济效益。此外，光储项目还有助于减少碳排放，促进可持续发展。
