概述

在全球能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型、可再生能源滲透率不斷提升的背景下，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)（Residential Energy Storage System, RESS）正從“可有可無”的輔助設(shè)備，逐步演變?yōu)楝F(xiàn)代智慧家庭能源體系的核心組成部分。它不僅重塑了家庭用電方式，更在電網(wǎng)調(diào)節(jié)、能源安全與經(jīng)濟(jì)性之間架起一座橋梁，成為推動(dòng)分布式能源革命的關(guān)鍵力量。對(duì)于戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)，本文將從以下三個(gè)方面進(jìn)行闡述：戶用儲(chǔ)能的系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理，市場(chǎng)趨勢(shì)與技術(shù)演進(jìn)，戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品中SIC MOS的機(jī)會(huì)。

一．系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)，又稱家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)，是一種安裝于住宅房頂或陽臺(tái)、用于存儲(chǔ)電能的小型電力系統(tǒng)，其核心功能是實(shí)現(xiàn)電能的“時(shí)移”——即用太陽能電池充電或在電價(jià)較低的時(shí)段用市電對(duì)電池充電，在電價(jià)較高的時(shí)段進(jìn)行放電，從而優(yōu)化用電成本與能源利用效率。

一個(gè)完整的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由以下幾個(gè)關(guān)鍵模塊構(gòu)成：

01

電池組

(Battery Pack)

儲(chǔ)能系統(tǒng)的“能量倉庫”，目前以鋰離子電池為主流，包括三元鋰電池和磷酸鐵鋰（LFP）兩種技術(shù)路線。其中，磷酸鐵鋰電池因安全性高、循環(huán)壽命長、熱穩(wěn)定性好，逐漸成為戶用市場(chǎng)的首選。

02

電池管理系統(tǒng)

(BMS, Battery Management System)

負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度、SOC（荷電狀態(tài)）和SOH（健康狀態(tài)），確保電池在安全、高效的區(qū)間運(yùn)行，防止過充、過放、熱失控等風(fēng)險(xiǎn)。

03

儲(chǔ)能變流器

(PCS, Power Conversion System)

實(shí)現(xiàn)直流電與交流電之間的雙向轉(zhuǎn)換，是連接電池與電網(wǎng)/負(fù)載的“橋梁”。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，可分為并網(wǎng)型、離網(wǎng)型及并離網(wǎng)混合型，其中混合型因具備更高的靈活性，正日益受到市場(chǎng)青睞。

04

能量管理系統(tǒng)

(EMS, Energy Management System)

系統(tǒng)的“大腦”，通過采集發(fā)電、用電、電價(jià)、天氣等數(shù)據(jù)，智能決策充放電策略，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度、峰谷套利、應(yīng)急備用等功能。

05

計(jì)量裝置（如雙向電表）

在分布式能源場(chǎng)景中，雙向計(jì)量電表成為“底層剛需”，可精確區(qū)分電網(wǎng)購電、上網(wǎng)售電、自發(fā)電與自用電，為收益核算與并網(wǎng)合規(guī)提供數(shù)據(jù)支撐。典型的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)常與屋頂光伏結(jié)合，形成“家庭光儲(chǔ)充系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、存儲(chǔ)與消費(fèi)的閉環(huán)管理。

二．市場(chǎng)趨勢(shì)與技術(shù)演進(jìn)

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)有如下幾個(gè)趨勢(shì)：

01

產(chǎn)品形態(tài)

當(dāng)前市場(chǎng)以“電池+逆變器”分體式方案為主，但集成度更高、安裝更便捷的一體機(jī)（All-in-One）正成為趨勢(shì)，尤其適合增量市場(chǎng)與普通家庭用戶。

02

技術(shù)方向

1

模塊化：電池趨向高容量發(fā)展，300Ah以上大電芯成為主流，支持模塊化擴(kuò)容；

2

高壓化：高壓電池系統(tǒng)（如400V以上）提升效率，降低損耗；

3

新型電池：鈉離子電池、固態(tài)電池等新技術(shù)逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，有望解決鋰資源瓶頸與安全問題。

03

區(qū)域差異明顯

1

歐洲：以并網(wǎng)模式為主，強(qiáng)調(diào)自發(fā)自用與經(jīng)濟(jì)收益；

2

美國、日本：并離網(wǎng)混合模式盛行，注重能源獨(dú)立與應(yīng)急能力；

3

中國：政策推動(dòng)“分布式光伏+儲(chǔ)能”協(xié)同發(fā)展，共享儲(chǔ)能、虛擬電廠等新模式興起。

04

智能化

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)正與智能家居、電動(dòng)汽車、虛擬電廠（VPP）深度融合，未來戶儲(chǔ)設(shè)備有望作為“分布式靈活性資源”，參與電力市場(chǎng)調(diào)頻、調(diào)峰，獲取額外收益。

三．戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品中SiC MOSFET的機(jī)會(huì)

此系統(tǒng)分為三個(gè)部分：

1

MPPT：

此部分的功能是將太陽能電池的電壓降壓或升壓到五十多伏（因電池的類型不同而不同）對(duì)電池進(jìn)行充電，為最大限度地利用太陽能，一般進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤控制，因此被稱為MPPT，也稱為功率優(yōu)化器Power optimizer。

對(duì)于采光條件不佳或太陽能電池板安裝受限的應(yīng)用場(chǎng)景，MPPT可以不用，也就是說MPPT是備選項(xiàng)，AC-DC是必選項(xiàng)。

2

AC-DC

此部分以市電為輸入，進(jìn)行濾波整流、逆變和次級(jí)整流，對(duì)電池進(jìn)行充電。

一般在太陽能電池不工作或低電價(jià)時(shí)間段工作。

3

DC-AC

此部分的功能是將電池電壓進(jìn)行升壓后進(jìn)行逆變，再輸出交流電，可以直接接負(fù)載或并網(wǎng)。

DC-AC電路的輸入是電池，也是AC-DC電路的輸出，DC-AC電路的輸出直接接負(fù)責(zé)或并網(wǎng)，所以DC-AC的工作可以看成AC-DC的逆向過程，即將負(fù)載和電源對(duì)換一下。當(dāng)然，這種情況只適合電池負(fù)載或法拉電容負(fù)載。

綜上，目前高性價(jià)比的戶儲(chǔ)方案通常采用AC-DC雙向充電方案，MPPT作為選配裝置，DC-AC直接省去。也就是說AC-DC雙向電路+電池包就可實(shí)現(xiàn)戶儲(chǔ)裝置。其框圖可以簡化如下：

以2400W戶儲(chǔ)產(chǎn)品為例，功率電路結(jié)構(gòu)如下：

需要說明的是，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池電壓，主流選擇為48V或51.2V，主要是考慮以下兩點(diǎn)：

1、安全性高

系統(tǒng)電壓低于60V，屬于安全特低電壓（SELV），符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)（如美國UL 2743），即使非專業(yè)人員也可以進(jìn)行安裝（DIY友好），觸電風(fēng)險(xiǎn)極低。

2、成熟穩(wěn)定

技術(shù)非常成熟，對(duì)電池管理系統(tǒng)（BMS）的要求相對(duì)較低，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

由于電池電壓最高電壓不到60V，因此低壓側(cè)的MOS（Q9,Q10,Q11,Q12）使用100V左右SI MOS就行，用不到SIC MOS。

高壓側(cè)的PFC MOS(Q1,Q2,Q3,Q4)和逆變MOS（Q5,Q6,Q7,Q8）適合使用SIC MOS,具體的推薦如下：

功率器件的推薦主要涉及耐壓、Rdson/電流、封裝三個(gè)指標(biāo)，需根據(jù)客戶的具體應(yīng)用場(chǎng)景，如輸入電壓范圍、散熱條件、效率要求、環(huán)境溫度、成本預(yù)算及競品痛點(diǎn)等因素綜合匹配。例如同樣是2400W左右的戶儲(chǔ)產(chǎn)品，封裝可能選擇TO247-3、TO247-4、D2PAK-7或TOLL，Rdson可能推薦27mΩ、35mΩ、40mΩ或45mΩ，電壓可能推薦650V、1200V或75OV。