家用光伏和储能如何结合才是最优配置？

韩国土木工程和建筑技术研究所的科学家们分析了不同的操作模式，以将住宅电池与韩国公寓楼的阳台光伏组件结合起来。

在拟议的配置中，电池被包括在混合系统中，但只是为了向连接到负载线的家用电器放电。负载由阳台光伏组件或电池供电，需要时将剩余的电力储存在存储系统中。

研究小组说：当电池处于系统检查状态或电池的（充电状态）水平处于紧急状态时，用电网电力对电池充电。

研究人员在韩国高阳市的一个示范房中模拟了该混合系统，其中有一个2.016千瓦时的原型磷酸铁锂电池，效率为93%。该系统包括一个朝南的1.2千瓦阳台光伏系统，由四个300瓦的模块串联而成，效率为18%。倾斜角度为70度，与代表连接负荷的260瓦电风扇相配。

研究人员通过考虑光伏系统的容量和家庭的总耗电量来计算电池的存储容量。学者们说，电池储能系统运行的基本设置为电池批量充电电压为58.4V，电池放电截止电压为41V，电池充电电压为44V。

研究员Ji-YoungEum说道：这个系统可以在任何地方使用，而不仅仅是在韩国，因为它的容量很小。

研究人员评估了该系统在四种操作模式下的性能。他们研究了一种配置，其中光伏系统优先供应负载，只用光伏电力给电池充电，以及一种系统，首先向负载供应光伏电力，用光伏和电网电力给电池充电。此外，他们还考虑了一种设计，其中电池优先用光伏电源充电，只用光伏电源，以及优先用光伏电源给电池充电，然后用光伏和电网电源充电的系统。

该实验从2019年8月21日到2019年11月8日持续了约三个月，科学家们说：为了检查充电和放电的结果，除了雨天和检查仪器的日子，其他日子都进行了实验。

他们发现，在第一种模式下，大约92%的电池容量被放掉，大约91%的负载被供应给电池。他们还观察到，电池电压达到了33V的完整放电电压范围，因此，电池没有被使用，因为电池电压无法维持到下一次光伏充电。

他们说，在第二种模式下，光伏电力被优先注入负载，如果在供应负载后没有剩余的光伏电力，几乎不可能给电池充电。他们声称，这使得有必要通过减少电池的闲置时间和电网电力的使用来防止电池放电。

第三种运行模式确保了电池完全放电，电池电压不被维持，直到第二天对光伏电力进行充电，然后将光伏电力输送给负载和电网。在第四种配置下，由于电网电力的充电，电池有很大机会最终没有完全放电。而当电池电压达到完全放电保护电压时，电池被电网电力充电。

住宅电池储能系统的运行模式与阳台光伏的运行模式通过住宅（电池储能系统）每种运行模式的实验在公寓房的个别家庭中得到了确认，结果表明，模式四是（电池储能系统）的四种操作模式中最合适的。尽管如此，仍然需要一些功能来将该方案应用于公寓的各个家庭。

研究人员在最近发表在《可持续发展》上的韩国公寓住宅BESS与阳台光伏的运行模式中描述了他们的工作。