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1、小型储能系统的仿生设计一、 摘要1. 命题目的：小型储能系统在家庭中发挥的作用和地位，相对这种作用和地位在功能设计中的定义，从仿生的角度、以参照物明晰概念，确定设计输入。2. 背景介绍二、 相关术语1. 相关术语：心血管系统;家庭能源管理系统的基本原理为：与配电盘相连的电能计量单元测量电视和空调等电器的耗电量和太阳能发电系统的发电量，然后把信息汇总到“家庭能源管理系统控制器”。家庭能源管理系统控制器经路由器向互联网发送信息，储存在远程的服务器中。住户可以通过电视、个人电脑、专用监视器，确认耗电量和发电量等信息。2. 不常用学术名词3. 其它抽象概念三、 论文内容1. 实验与调研1) 过程2)
2、时间3) 地点4) 对象5) 内容:家庭能源管理系统可以实现可视化，对家庭耗电量、可再生能源发电量、二氧化碳排放量进行实时监控。同时可对家庭用电终端进行耗电目标设定，并为家庭提供全方面的节能建议。但这还不是最终目标，最终的理想是实现自动化节能控制、与可再生能源发电实现联动效应，根据电力公司的供电状态调整自身用电标准。其最终将成为家庭微型低碳能源系统的控制中心。何为家庭储能系统?储能的意义之一在于在用电低谷时向电池组充电储能，用电高峰期时电池组放电回馈电网，对电网进行局部错峰调谷，均衡用电负荷。与电网级的储能应用相比，家庭储能系统更类似于不受城市供电压力影响的家庭微型电网中的微型储能电站。家庭储
3、能电站除了屋顶的太阳能发电装置，以及家庭用风力发电机产生的能源，还有社会供电系统的低价电力来源，打个比方，电网输入线就是水管，家庭储能系统就是每个家庭的蓄水池。在社会用电低谷时把富裕电力存入储能系统，以备高峰时使用，不仅可作应急电源，更能为家庭节省电力开支。伴随新能源走向民用市场，特别是对于安装屋顶光伏发电系统或家用小型风力发电机系统的家庭来说，家庭储能系统就成为其比不可少的设备之一。市场驱动力家庭储能市场在近一两年才逐渐兴起，当前现实的需求来源于民众对应急后备电源的需求，这在日本表现尤为显著。据对日本市场的调研数据，日本有多达7成的人期望实现实现电力的自产自销，即利用太阳能等新能源发电系统及
4、家用储能系统等提供生活所需的全部能源。究其原因，这源于日本的特殊地理及环境因素。日本是多发地震国，能源资源紧缺，电力供应紧张。今年3月,日本大地震给日本部分地区的电网造成了极大的破坏,地震发生当天,电力负荷损失较重。“311”东日本大地震引发福岛核泄漏危机之后，电力不足引发的不安笼罩着日本老百姓的生活。这迫使日本民众脱离国家电网的控制，实现能源的自给自足。作为一个地区特例，日本的家庭储能市场驱动力可见一斑，这也成为各大厂商争相抢占的成熟市场之一。伴随智能电网在全球的火热发展，智能住宅作为智能电网建设覆盖千家万户的市场需求也将启动。日本各大厂商觊觎家庭储能市场的远景目标并不仅仅是因为把家用蓄电池
5、用做发生灾害时的应急电源的需求日益增多。而在于通过组合使用太阳能发电系统等，推动可再生能源的采用以及构筑智能电网，会使市场进一步扩大。这一点从今天的德国市场可见端倪。我们把智能电网覆盖下的家庭称之为智能化住宅，要想发挥其功能，必须实现“创能、蓄能及节能”三者联动，即由家庭太阳能或风能发电系统生成电力，由家庭储能系统存储电力，从而实现电力的完全自由化供给。德国自1997年在全球范围为最早开始实施“百万屋顶计划”。这直接导致了德国的民用新能源发电市场大增。依赖于德国的光伏固定电价(FIT)的高补贴额度，居民实现了家庭电力的自给自足并能从中获得卖电收益。而今年年初德国相关部门宣布下调光伏固定电价后，
6、民众认为比起卖掉太阳能电池所发的电力，在家中自己使用更为划算。这直接导致了德国家庭储能系统的市场兴起。今年九月份在德国汉堡举行的太阳能电池学会暨展会“EU PVSEC”的展区内，许多德国企业纷纷展示了家用蓄电系统，并均给出了具体的上市时间。厂商的信心无疑来源于对德国市场的认同。德国市场的当前需求无疑将代表未来全球的最大市场需求。特别是在新能源得到大规模利用的国家，其市场前景更为看好。另外，家庭储能系统拥有最基本的应急电源属性，这也为其开辟了边远山区，城乡结合部等电力供应不稳定地区的市场。上海中兴派能能源科技总经理袁伟巍在接受中国储能网记者采访时表示：特别是在中国等发展中国家，电力供应的不稳定性
7、造就的家庭储能市场规模将是很大的一个市场。全球的发展中国家及不发达和落后地区对此的需求将尤为强烈。谈到中国的家庭储能市场，国务院发展研究中心研究员张永伟表示：电价制度同样对家庭储能的市场起到至关重要的作用。储能的全面应用有一点就是电价制度。家庭储能从基本上来讲属于用户侧基于峰谷价差的储能应用，这一点也不例外。如果峰谷价差超过0.8元，储能的应用就更易推广起来。峰谷电价机制将有可能拉动储能的快速应用。从大的方面来讲，峰谷电价机制更有利于节能减排，建立这样的一种机制不仅仅有利于储能的应用。另外一方面要考虑是否要专门制定一个专门的储能电价。对于德国等发达国家，其民用的峰谷电价机制较为完备，这对促进民
8、众采购家庭储能系统起到了推动作用。在中国大地区推广屋顶光伏建设并不现实，由于中国人口众多，在城市内拥有独栋的可铺设太阳能面板的建筑的家庭少之又少。而在农村地区，从农民的意识和经济能力上来讲，都需要很长的一个时间。中国当前较为现实的家庭储能需求来自于峰谷电价机制，把峰谷电价差全面推广并拉大价差，或将有望启动这一市场的大规模发展。最合适的模式?美国加州可持续能源中心当前正在组织一项有关延长电动汽车用蓄电池使用寿命的联合研究，他们希望通过回收电动汽车动力蓄电池来建立更为廉价的家庭储能系统，加州大学为此项目提供了99.2万美元的研发经费。这项研究的原因在于：即便经过了几年或者几千次的深度循环充放电，动
9、力蓄电池组的可利用电量仍然保持在70%-80%之间，或许30%的电池性能衰减对电动汽车来说是非常不利的，但对于常用的家庭储能系统而言，这些剩余的电量却显得绰绰有余。在延长蓄电池使用周期的同时省去一大笔蓄能装置的投资费用，可谓一石二鸟之举。当前锂电池的最大市场集中于电动汽车动力电池。家庭储能系统仅仅需要能量型电池。废弃动力电池回收再生产为能量型储能电池的思路值得研究。这可能将大大降低家庭储能系统的制造成本，更加方便在普通民众间推广。已经有公司在对此进行尝试。2011款雪佛兰沃蓝达电动汽车锂离子电池拥有8年/16万公里的保质期。而电池组技术的研发人员表示电池组的实际运行可比该承诺时间更长、距离更远
10、。但当电池组的容量只剩下原来16千瓦时的80%，就意味着该电池已经不适合上路了，可以赋予其他用途。ABB计划使用五个或更多沃蓝达电池组组装成为一个储能单位，就像一个特大型的备用电池。而对于此项设想到底可不可行，还需要更多的实践研究。未来市场远景据全球领先的市场研究机构Pike Research数据，到2020年，民用住宅光伏市场将增长到3GW规模，如果仅仅按照10%的最低储能配置需求，家庭储能市场的规模就将达300MW，按照锂离子电池345美元/KW的安装成本计算，锂离子电池家庭储能系统的市场价值在1亿美元左右。这无疑是一个具有相当诱惑力的数字。更值得注意的是，在这一市场领域，目前来看还不存在其他储能技术参与竞争的可能性，锂离子电池有望独霸家庭储能市场领域。6) 成果2. 论证的主要内容1) 论证依据2) 理论依据3) 实践依据4) 分析论证过程3. 主要问题及解决四、 结论作者日期附件：附表：附图：参考文献：
