檢視台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備的原始碼

[[分類:台灣電網韌性(高中全民國防課程)]]__NOTOC__
==上次活動的討論==
*關於上個禮拜指派的，請分享你的觀察~
*是否還記得功率？
**要分辨是否為高功率電器最簡單的方式，就是看該電器能不能「即時產生熱能」。
**常見的耗電電器包括廚房裡的電鍋、烤箱、微波爐、洗碗機，高功率電器不能使用延長線，若不當使用，可能會引起火災。

<div style='float:right'><img src='http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/207/微型電網示意圖.png' width='400' height='400'/></div>
==家用儲能設備==
台灣的家用儲能設備目前主流有四個用途：
# 配合露營車，可以攜帶大量的電力，到荒郊野外，仍保有現代的生活機能。
# 儲存太陽能發的電，再賣給台電或其他能源公司賺錢。這樣也可以減少國家的電廠興建需求。
# 半夜用市電給電池充電，白天再拿出來使用。賺電價的尖峰 / 離峰價差。這樣也可以減少國家的電廠興建需求。
# 當災難發生時(戰爭或停電)，可以維持生活機能一段時間。這樣也可以提高國家的電網靭性。

這些具靭性的小型電網，依規模大小，排序如下：
# 露營車，儲存電力約 5 度。
# 家用儲能設備，儲存電力約 5~10 度。
# 社區微電網，儲存電力約 50~100 度。
# 台電的中大型儲能中心，儲存電力約千度至萬度。但仍可能被飛彈打擊，在電網靭性方面價值不高，但經濟價值較高，可以支援科學園區停電。
「靭性」的本質就是「冗餘」(非必需、多餘的)，所以台灣人如果一直「太愛錢，就不可能有靭性！」

一組具備靭性的小型電網，規模有大有小，基本包含以下四個部分：
# 發電設備：選配，不一定要有。通常是太陽能板搭配汔油發電機或材油發電機。
# 控制器：連接「發電設備」與「電池」，用來控制要充哪顆電池、充多少？避免電池因為「過充」而損害。
# 電池：儲存電能。目前以「磷酸鐵鋁電池」最理想。
# 逆變器：將電池的直流電轉變成交流電，供家用電器使用。

===非時間電價（夏月）===
*120度以下部分 	每 度 	1.68元
*121~330度部分 	每 度 	2.45元
*331~500度部分 	每 度 	3.70元
*501~700度部分 	每 度 	5.04元
*701~1000度部分 	每 度 	6.24元
*1001度以上部分 	每 度 	8.46元

===時間電價===
*向台電線上申請→→台電派人現場勘查設計外線→→台電施工→→完成後送電
*以夏月為例，尖峰時間09:00~24:00電價為5.01元
*以夏月為例，離峰時間00:00~09:00電價為1.96元
*每月總度數超過2000度之部分 每度 加 1.02

===三代鋰電池的認識與分辨===
#第一代：三元鋰電池， 使用鎳、鈷、錳等三種元素，成本較高，易燃。
#第二代：磷酸鐵鋰電池
#第三代：固態電池
===磷酸鐵鋰電池===
磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳（石墨）作為負極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。磷酸鐵鋰電池目前常被用作太陽能光伏蓄電池和電動車電池。
*磷酸鐵鋰電池的優點：單電池情況下具有更長的電池壽命，可以頻繁充放電；具有更好的熱安全性和穩定性，更耐高溫和熱失控風險低，節省電池安全設計的成本。
*磷酸鐵鋰電池的缺點：能量密度低於其它的鋰離子電池（如三元鋰）；低溫特性較差；充電功率小，快充承受能力差；需要更高水準的電控技術管理電池組。
===介紹家用儲能設備===
#平時可用於
#*儲存太陽能
#*離峰電價
#*露營車
#如有十萬個家庭（1%）配置儲能設備，對於防備天災及戰爭均極有利。
#每度電的儲能設施(磷酸鐵鋰)成本約在 1.8~2.2 萬之間。

影片：
#[https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU 停電神器]
#[https://www.youtube.com/watch?v=DJqQj00jujc https://www.youtube.com/watch?v=DJqQj00jujc DIY太陽能儲能並網多久回本?]
#[https://www.youtube.com/watch?v=de0rhqiNryw https://www.youtube.com/watch?v=de0rhqiNryw 省40%電費，家用儲電系統，全天離峰電價]
#[https://www.youtube.com/watch?v=A59wQlEy0Bg https://www.youtube.com/watch?v=A59wQlEy0Bg 教大家怎麼打造露營車電池]
#[https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w 磷酸鋰鐵電瓶分解]
#[https://www.youtube.com/watch?v=k0R9IlnfW2E https://www.youtube.com/watch?v=k0R9IlnfW2E 自組磷酸鐵鋰電池最終章]
#[https://www.youtube.com/watch?v=-hpLtn4UfkU https://www.youtube.com/watch?v=-hpLtn4UfkU 停電不要叫要自立自強！來個5000Wh行動電源]

==家用電器功率==
===原理頁===
*功率是什麼！？
**功率定義為能量轉換或使用的速率，以單位時間的能量大小來表示，即是作功的效率。
**功率的國際標準制單位是瓦特(W)，名稱是得名於十八世紀的蒸汽引擎設計者詹姆斯·瓦特(James Watt)。
*瓦特表
**為測量電功率的儀表，亦稱功率計，主要由電流線圈與電壓線圈組成，用於量度整體電路或某負載之輸出功率大小。當電流線圈所產生之磁場與電壓線圈所產生之磁場交互作用時，即
產生與電功率成正比之電磁力而使指針偏轉，因此利用瓦特表計可直接測出負載的電功率。(科工館典藏)
*影片操作步驟 (供返家後可以操作)
* [https://www.youtube.com/watch?v=nfFmzaszANw https://www.youtube.com/watch?v=nfFmzaszANw 微型電器功率消耗監測儀(智慧插座)]

===活動頁===
*材料準備：
*#微電腦智慧插座
*#數種家電 (吹風機、 USB 快充豆腐頭、 循環扇….等， 共 5ˋ種)
*#紀錄大海報 (或是現場有可書寫大電視)
===🧪實驗步驟： 吃電怪獸在哪===
#若每組有回家量測，可以分享量到的電器：最大即時功率(Watt)、電流(CUR)、電壓(VOLT)、頻率(FREQ)、3分鐘消耗度數(kWh)
#上台分享數據

==變流(直流電與交流電的轉換)==
*由以上實驗可以知道，現今發電系統使用交流電，但是儲存需要存成直流電的形式
*整流器與逆變器
*整流器(英文：rectifier)，為電源供應器的一部份，是將交流電轉換成直流電的裝置或元件，屬於一種變流器。
*相反的，把直流電轉換為交流電的裝置稱之為「逆變器」，也是一種變流器。

===實作：橋式整流器===
*示波器 × 1 (各組共用，先接好先用)
*三用電表 × 4 (檢測輸入與輸出電壓，沒有也沒關係)
*麵包板 × 4 (上次購買的)  剪刀 × 4
*變壓器 × 4 (PT-12變壓器)  
*麵包板單芯線紅黑各1捲 (0.5mm) 10m (金電子)
*二極體 1N4007 × 16
*電阻 1kΩ × 4
<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流.png" width=300px>



===探究問題===
<details><summary>利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 利民：吸收投資設備的成本，可以有更多經費建置家用儲能設備(磷酸鐵鋰電池)<br/>福國：減少電廠的總量，減少對環境的影響，減少政府支出，讓國家運作更有彈性</dd></dl><p></p>
</details>
<details><summary>目前家用儲能設備每度成本多少？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。</dd></dl>
<p></p></details>
<details><summary>如何讓家用儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」？</summary>
<p></p>
<dl><dd>Ans: 讓設備增加可移動性，比如說改成行李箱或手提。</dd></dl>
<p></p></details>