案例分享 | 面向未来家庭的直流微电网系统

北极星微电网讯:2014年Google以32亿美元收购智能家居公司Nest，让所有人目瞪口呆，虽然这个公司目前看起来陷入了困难，但此次收购行为本身突然引爆了智能家居这个一直潜在的市场。

未来家庭内所有设备都将是智能的，都将以物联网为物理基础，以云和大数据为素材来源，以AI为智能引擎，实现家庭生活的升级。这一理念无疑将带给人类新的居住体验。

智能家居供应商Nest

一方面是家居的智能化，另一方面伴随而来的是家居对能源的更大需求，因为在这些智能家居中，电子娱乐设备和电动化交通工具将更为普遍，其结果是家庭电力负荷日益增加且会呈现多样化。

项目背景

本应用研究为某机构与上海大周共同参与，为未来家庭用电场景做的直流微电网设计，考虑别墅、新农村以及小型商业用电场景，配置光伏、燃料电池、蓄电池储能，共同为交直流负荷供电。该系统在设计时考虑到未来负荷直流化以及建筑直流化的趋势，以直流母线来整合各种新能源形式。能量管理策略是未来研究侧重点。

家庭微电网应用场景（引用于互联网）

系统结构

采用直流微电网形式组织各种新能源与储能，期待将最常用的光伏与蓄电池储能进行配合，并引入成本逐步下降，未来有大范围推广前景的燃料电池作为能量源（主要为备用电源），与光伏进行互补发电。系统最终并入交流电网，可以支撑所有家庭交流与直流负荷。

系统组成

系统运行原则为尽可能的多使用清洁能源，并利用储能进行套利。燃料电池作为备用。

技术路线优势

1、直流微电网的控制只取决于直流母线电压,不需要考虑母线电压的相位和频率问题，简单、可靠；

2、直流微电网方便了各微源的接入，节省了变流器，减少了损耗；

可以说，直流是自带关键词的：

使用优势

本系统设计面向未来的家庭应用，其架构具有一定领先性，能够适应未来的家庭供能，目前其基本运行策略已经实现，未来其经济性和智能程度关键在于对能量管理的逐步升级，在可预见的范围内，该系统至少可以包含以下功能：

1、充分利用光伏等清洁能源；

2、充分利用峰谷电差通过储能获利；

3、充分利用到户的天然气供电（模拟），作为备用电源

直接为逐渐出现并增多的直流负荷供电

问题及前景

一、光伏储能配合大有可为

近年来光伏发电的迅猛发展及成本的持续下降，让人们逐步开始感受到新能源的广泛普及，同时由电动汽车发展浪潮牵引的退役电池利用，使得储能成本在逐年下降（2012年到2017年，电池成本每年下降超过15%，由其他硬件、软件，工程、采购和施工组成的系统平衡成本下降得更快，每年超过25%。引用自互联网），在电价峰谷差较大的地区，已经可以用储能来获利，且聪明和逐利的商业机构正在不断探索和优化能够持久的商业模式。可以说光伏+储能的组合方式，可能是迄今为止最令人激动的新能源利用方式。

光伏储能成本持续下降

二、燃料电池成本目前极为昂贵，仍没有到达普通民众可以接受的范围

只有通过政策与企业共同努力，选择合适商业化路线，才可能让成本快速下降。目前较为成功的案例是日本松下与东京电力公司联合研制的ENE-FARM家用供电系统。它最聪明的是利用了每家到户的天然气作为供给（这在中国很多大型城市都可以得到保障），注入燃料电池发电，再用发电时产生的热能来供应暖气和热水，整体能源效率将近90%。

日本ENE-FARM家用发电系统

目前全日本已经有超过十万家庭在使用ENE-FARM（当然这是在政府补贴后）。这是一丝曙光，从这个角度来说，如果类似小米等具有强大市场号召力的企业能够通过大范围获取需求倒逼成本下降，也许可以对这个市场产生非常大的帮助。

价格随销量增加持续下降

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