「台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備」修訂間的差異

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[[分類:台灣電網韌性(高中全民國防課程)]]
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[[分類:台灣電網韌性(高中全民國防課程)]]__NOTOC__
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==[https://docs.google.com/presentation/d/1Rdzi0Qb0Q6Z3EIrI1yzk3IU5TstJbF36PDyRLurKWkE/edit?usp=drive_link 三、離峰與尖峰電價差]==
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==上次活動的討論==
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===(一)當前電價：===
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*關於上個禮拜指派的，請分享你的觀察~
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*是否還記得功率？
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**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」。
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**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。
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==家用電器功率==
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===原理頁===
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*功率是什麼！？
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**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。
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**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)。
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*瓦特表
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**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
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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)
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*影片操作步驟 (供返家後可以操作)
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* [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)]
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===活動頁===
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*材料準備：
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*#微電腦智慧插座
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*#數種家電 (吹風機、 USB 快充豆腐頭、 循環扇….等， 共 5ˋ種)
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*#紀錄大海報 (或是現場有可書寫大電視)
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===🧪實驗步驟： 吃電怪獸在哪===
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#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)
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#上台分享數據
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==變流(直流電與交流電的轉換)==
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*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
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*整流器與逆變器
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*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。
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*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。
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===實作：橋式整流器===
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*示波器 × 1 (各組共用，先接好先用)
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*三用電表 × 4 (檢測輸入與輸出電壓，沒有也沒關係)
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*麵包板 × 4 (上次購買的)  剪刀 × 4
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*變壓器 × 4 (PT-12變壓器) 
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*麵包板單芯線紅黑各1捲 (0.5mm) 10m (金電子)
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*二極體 1N4007 × 16
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*電阻 1kΩ × 4
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<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流.png" width=300 height=153 />
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==家用儲能設備==
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<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>
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台灣的家用儲能設備目前主流有四個用途：
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# 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。
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# 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。
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# 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。
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# 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。
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這些具靭性的小型電網，依規模大小，排序如下：
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# 露營車，儲存電力約 5 度。
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# 家用儲能設備，儲存電力約 5~10 度。
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# 社區微電網，儲存電力約 50~100 度。
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# 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。
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「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！」
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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：
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# 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。
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# 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。
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# 電池：儲存電能。目前以「磷酸鐵鋁電池」最理想。
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# 逆變器：將電池的直流電轉變成交流電，供家用電器使用。
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===非時間電價（夏月）===
 
*120度以下部分 每 度 1.68元
 
*120度以下部分 每 度 1.68元
 
*121~330度部分 每 度 2.45元
 
*121~330度部分 每 度 2.45元
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*701~1000度部分 每 度 6.24元
 
*701~1000度部分 每 度 6.24元
 
*1001度以上部分 每 度 8.46元
 
*1001度以上部分 每 度 8.46元
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===(二)時間電價：===
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===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
 
*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，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
 
*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
 
*每月總度數超過2000度之部分 每度 加 1.02
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*#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。
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*#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。
 
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*#問：如上題，每月用電1000度以上家庭，每月1000度價差多少?
 
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*#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?
 
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*#問：為何沒人申請?
 
 
===三代鋰電池的認識與分辨===
 
===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。
 
#第一代：三元鋰電池， 使用鎳、鈷、錳等三種元素，成本較高，易燃。
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*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。
 
*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。
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===介紹家用儲能設備===
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#平時可用於
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#*儲存太陽能
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#*離峰電價
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#*露營車
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#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。
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#每度電的儲能設施(磷酸鐵鋰)成本約在 1.8~2.2 萬之間。
  
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==段落五、儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」(前 40 分鐘)==
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影片：
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===(一)移動到士商路停車區===
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#[https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU 停電神器]
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===(二)參觀車用發電與儲能設備===
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#[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?]
−
===(三)車用電池帶動吹風機===
+
#[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]
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#[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]
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#[https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w 磷酸鋰鐵電瓶分解]
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#[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]
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#[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]
  
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==探究問題==
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===探究問題===
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<details><summary>為何長距離輸送電力運用交流電？</summary>
 
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<dl><dd>Ans: 因為這樣才能降低電流，減少功率的損耗，而逆變器(將直流電轉換為交流電的電力電子裝置)就變得很必要</dd></dl>
 
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<p></p></details>
 
 
<details><summary>利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？</summary>
 
<details><summary>利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？</summary>
 
<p></p>
 
<p></p>
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<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>
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<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>
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</details>
 
</details>
 
<details><summary>目前家用儲能設備每度成本多少？</summary>
 
<details><summary>目前家用儲能設備每度成本多少？</summary>

於 2025年4月7日 (一) 17:35 的最新修訂

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。

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. 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)
  2. 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

家用儲能設備

台灣的家用儲能設備目前主流有四個用途：

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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：

  1. 露營車，儲存電力約 5 度。
  2. 家用儲能設備，儲存電力約 5~10 度。
  3. 社區微電網，儲存電力約 50~100 度。
  4. 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：

  1. 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。
  2. 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。
  3. 電池：儲存電能。目前以「磷酸鐵鋁電池」最理想。
  4. 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

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

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。

取自「http://urclass.net/alWiki/index.php?title=台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備&oldid=6462」