台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備

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

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)
• 微型電器功率消耗監測儀

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

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
• 電流熱效應

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: 手機慢動作拍攝,明暗轉換 手機慢動作拍攝,明暗轉換

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

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