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利用太阳能余电加热热水,节省电费 | IAMMETER

利用太阳能余电加热热水,节省电费

IAMMETER光伏热水控制系统帮助太阳能用户将更多余电用于家庭内部消耗,而不是以低上网电价输送到电网。

通过IAMMETER能源网关和WPC3700 Wi-Fi功率控制器,系统能够根据实时太阳能余电动态调整电锅炉或热水器的功率。

目标很简单:

  • 减少从电网购电
  • 减少低价值的太阳能上网电量
  • 提高太阳能自发自用率
  • 降低电费支出
  • 提高户用光伏系统的投资回报

本应用是在搭建户用光伏监控系统之后的自然延伸。监控告诉你何时有余电,光伏热水控制则帮你利用这些余电。

视频演示:WPC3700与WEM3050T配合工作

WEM3050T和WPC3700太阳能余电控制


1. 为什么太阳能余电控制很重要

许多光伏系统在白天将未使用的太阳能输送到电网。在许多地区,上网电价远低于从电网购电的价格。

例如:

  • 电网电价:0.25 AUD/kWh
  • 上网电价:0.05 AUD/kWh

在这种情况下,将1 kWh的余电用于家庭内部消耗,其价值远超将其上网。

这就是为什么提高自发自用率是安装光伏后最实用的降低电费方式之一。

典型的高价值可控负载包括:

  • 电锅炉
  • 热水储水箱
  • 浸入式加热器
  • WPC3700功率范围内的其他阻性加热负载

2. 光伏热水控制系统的工作原理

标准的IAMMETER方案使用:

控制逻辑基于电网功率:

  1. IAMMETER网关测量家庭是从电网购电还是向电网送电(有太阳能余电)。
  2. 当有余电时,WPC3700增加锅炉/加热器功率。
  3. 当家庭开始从电网购电时,WPC3700降低或暂停锅炉/加热器功率。
  4. 系统让锅炉尽可能多地利用太阳能余电,同时避免不必要的电网购电。

WPC3700光伏控制原理图


3. 所需设备

设备 作用
WEM3050T 测量电网输入/输出,提供实时功率数据
WPC3700 动态调节阻性负载的功率
电锅炉或热水器 将太阳能余电转化为热水热量
IAMMETER云、Home Assistant、Node-RED或API 可选的监控和自动化层

系统也可以与其他IAMMETER网关配合使用,只要它们能提供所需的实时电网功率数据。WEM3050T因其成本效益高且适合家庭光伏监控而常用。

在使用本应用之前,请确保你的光伏监控系统能够正确识别购电和送电。安装详情请参阅:


4. 负载兼容性须知

WPC3700设计用于通过调节输出功率来控制阻性负载。

适用负载包括:

  • 电锅炉
  • 浸入式加热器
  • 阻性热水储水箱
  • WPC3700额定功率范围内的其他阻性加热负载

请勿使用WPC3700直接控制:

  • 热泵压缩机
  • 电机类负载
  • 变频驱动设备
  • 需要稳定电压/频率运行的负载

对于非阻性负载,请使用专为该类设备设计的控制方式。如果不确定负载是否适用,请在安装前咨询合格电工或设备制造商。


5. 控制示例:利用太阳能余电为锅炉供电

假设某家庭安装了光伏系统和电锅炉。

没有光伏热水控制时:

  • 白天部分太阳能被送入电网
  • 锅炉在其他时段仍可能使用电网电力
  • 太阳能自发自用率较低

有了光伏热水控制:

  • IAMMETER检测到太阳能余电
  • 有余电时WPC3700增加锅炉功率
  • 开始购电时WPC3700降低锅炉功率
  • 更多太阳能转化为热水

这样可以将锅炉的能耗从电网电力转移到太阳能余电。

之前

光伏热水控制前

之后

光伏热水控制后


6. 节省费用计算

节省主要取决于:

  • 锅炉能耗
  • 可转移到太阳能余电的锅炉能耗比例
  • 电网电价
  • 上网电价

简单估算:

每日节省 = 转移电量 × (电网电价 - 上网电价)

示例:

  • 每日锅炉能耗:10 kWh
  • 控制前太阳能比例:50%
  • 控制后太阳能比例:100%
  • 转移电量:5 kWh/天
  • 上网电价:0.05 AUD/kWh
  • 电网电价:0.25 AUD/kWh
每日节省 = 5 × (0.25 - 0.05) = 1 AUD/天
每日锅炉用量 控制前太阳能比例 控制后太阳能比例 电网电价 上网电价 预计每日节省
10 kWh 50% 100% 0.25 0.05 1 AUD
20 kWh 30% 100% 0.25 0.05 2.8 AUD

实际结果取决于光伏发电情况、热水使用量、上网电价、电网电价和当地接线条件。


7. 运行模式

WPC3700可根据系统配置以多种方式使用。

与IAMMETER网关配合的自动模式

这是标准的IAMMETER光伏热水控制方案。

IAMMETER网关测量电网功率,WPC3700根据可用的太阳能余电调节锅炉/加热器功率。

MQTT / Home Assistant / Node-RED模式

IAMMETER网关和WPC3700均支持开放集成。高级用户可以在Home Assistant或Node-RED中构建自定义控制逻辑。

示例:

  • 仅在白天日照时段加热热水
  • 仅当光伏输出超过阈值时开始控制
  • 添加温度或时间条件
  • 在智能家居仪表盘中可视化太阳能余电和锅炉功率

了解更多:

API集成模式

开发者和系统集成商可以通过API直接控制WPC3700。


8. 在IAMMETER光伏工作流程中的位置

光伏热水控制不是光伏监控的替代品,而是在精准监控基础上进行的升级。

推荐工作流程:

  1. 监控光伏发电量、家庭用电量、电网购电和送电量。
  2. 识别何时有太阳能余电可用。
  3. 使用WPC3700将合适的阻性负载转移到太阳能余电上。
  4. 跟踪自发自用率和电费节省情况。

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9. 总结

IAMMETER光伏热水控制系统帮助太阳能用户从被动监控转向主动能源优化。

通过将实时电网功率监控与WPC3700功率控制相结合,用户可以利用太阳能余电加热热水,提高自发自用率,降低电网购电成本。

对于安装了光伏系统、配有合适的电锅炉且上网电价较低的家庭来说,这是将光伏监控数据转化为实际节省最直接的方式之一。

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