台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備

出自跨校選修
於 2025年3月28日 (五) 11:11 由 林芸伍（討論 | 貢獻） 所做的修訂 （→‎充放電）
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家用儲能設備

當前電價

  • 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
    1. 以夏日用電700度以上的家庭來說，原先1度要價6.24元，尖峰時只要5.01元，算下來1度就差了1.23元。
    2. 以夏日用電1000度以上的家庭來說，原先1度要價8.46元，尖峰時只要5.01元，算下來1度就差了3.45元。
    3. 問：如上題，每月用電1000度以上家庭，每月1000度價差多少?
    4. 問：如上題，尖峰與離峰又價差3.05元，若以離峰計算1000度，每月價差又多少?
    5. 問：為何沒人申請?

三代鋰電池的認識與分辨

  1. 第一代：三元鋰電池， 使用鎳、鈷、錳等三種元素，成本較高，易燃。
  2. 第二代：磷酸鐵鋰電池
  3. 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

  1. 平時可用於
    • 儲存太陽能
    • 離峰電價
    • 露營車
  2. 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。
  3. 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：

  1. 停電神器
  2. DIY太陽能儲能並網多久回本?
  3. 省40%電費，家用儲電系統，全天離峰電價
  4. 教大家怎麼打造露營車電池
  5. 磷酸鋰鐵電瓶分解
  6. 自組磷酸鐵鋰電池最終章


實作：電流熱效應

  • 材料準備
    • 鋁箔紙1捲 (上次用的)
    • 電池 數顆 (盛暐帶上次用的)
    • 鱷魚夾 8個 (金電子可買)
  • 實驗步驟
    1. 將兩張鋁箔紙，一端剪成細條狀
    2. 利用鱷魚夾夾住未剪的一端
    3. 裝入電池後，將兩端細條狀的相互碰觸(也可以嘗試不同樣貌的細條)
  • ※提醒：由於長時間碰觸會有高溫，請小心
  • 電流熱效應

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    電器的功率

    • 這些電器那些屬於高功率？那些屬於低功率？
    • 關於一度電
      • 「度」就是家裡使用了多少電的計量單位，1度電=1000瓦(W)．1小時(Hr)=1千瓦小時(kWh)
      • 如果有顆50W的燈泡，一度電可以讓她亮多久？ Ans:20小時
    • 課題思考：你覺得一天需要多少電來用來維持基本生活？(先不考慮娛樂)
      • 根據大家蒐集的數據，幫你自己規劃一下，你要怎麼組合？(至少要有水、冰箱可以用)

    段落二、電力的長距離輸送

    • 電的形式：分成直流電(愛迪生)與交流電(特斯拉)
      • 直流電(Direct Current,DC)：電流的方向為固定方向，不會隨時間的變化而產生改變，用圖形來表示就是一條直線。
      • 交流電(Alternating Current,AC)：電流的方向會發生週期性變化，家庭用電大約是以每秒60次的頻率變動，用圖形來表示就是反覆曲線。

    實作：市電(交流電)的觀察

    1. 開啟手機，切換至攝影模式。
    2. 調整成240Hz模式。
    3. 對著天花板的燈錄影，再觀看結果。
    4. 改對著老師帶來的燈泡錄影，重複一次。
    • 本次實驗結果依手機狀況決定

    影片:

    用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換

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    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

    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)

    活動頁

    • 材料準備：
      1. 微電腦智慧插座
      2. 數種家電 (吹風機、 USB 快充豆腐頭、 循環扇….等， 共 5ˋ種)
      3. 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

    1. 每組先到前方拿取一個電器，帶回後進行量測
    2. 需要量測:最大即時功率(Watt)、電流(CUR)、電壓(VOLT)、頻率(FREQ)、3分鐘消耗度數(kWh)
    3. 每5分鐘更換一次電器
    4. 上台寫下各組觀察到的數據


    探究問題

    利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？

    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)
    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

    目前家用儲能設備每度成本多少？

    Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。

    如何讓家用儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」？

    Ans: 讓設備增加可移動性，比如說改成行李箱或手提。

    台灣電力的長遠未來

    1. 地熱：台灣地熱潛能約30-40GW，其中淺層資源約1GW，深層資源須突破技術挑戰，透過增強型地熱系統（EGS）等技術開發，具巨大發展潛力。
    2. 黑潮：黑潮在台灣海域的可能開發能量估計約50GW，實際發電潛能全年平均約5.5GW。其中冬季達10GW，夏季約4GW，為穩定的能量來源。
    3. 太陽能
    4. 小風力發電
    5. 小水力發電
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