「台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備」修訂間的差異

於 2025年4月9日 (三) 16:51 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。

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
交流整流
=> 直流
直流逆變
=> 交流
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


線路示意圖	示波器輸出圖形

示波器 × 1 (各組共用，先接好先用)
麵包板 × 1 (上次購買的)
剪刀 × 1
變壓器 × 1 (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 × 4
電阻 1kΩ × 1

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「磷酸鐵鋰電池」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

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：

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加上手提把。

@@ 行 5： / 行 5： @@
 **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)
-*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
+*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
+*<table style='border:none'><tr><th  style='border:none;font-size:larger'>交流</th><th style='border:none;font-size:smaller'>整流<br/>&ensp;=>&ensp;</th><th style='border:none;font-size:larger'>直流</th></tr><tr><th style='border:none;font-size:larger'>直流</th><th style='border:none;font-size:smaller'>逆變<br/>&ensp;=>&ensp;</th><th style='border:none;font-size:larger'>交流</th></tr>整流器與逆變器</table>
 *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===
+<table style='border:none' align=right><tr><th style='border:none;line-height:100%'><img src='http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流器.jpg' width=300 height=186 /></th><th style='border:none;line-height:100%'><img src='http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流_示波器0.jpg' width=238 height=186 /></th></tr><tr><th style='border:none;font-size:smaller'>線路示意圖</th><th style='border:none;font-size:smaller'>示波器輸出圖形</th></tr></table>
 *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 × 1 (上次購買的)
-*麵包板 × 4 (上次購買的)  剪刀 × 4
+*剪刀 × 1
-*變壓器 × 4 (PT-12變壓器)
+*變壓器 × 1 (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
+*二極體 1N4007 × 4
-*電阻 1kΩ × 4
+*電阻 1kΩ × 1
-<img src="http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/橋式整流.png" width=300px>
 ==家用儲能設備==
-<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>
+<table style='border:none' align=right><tr><th style='border:none;line-height:100%'><img src='http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/207/微型電網示意圖.png' width='400' height='400'/></th></tr></table>
 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。
@@ 行 60： / 行 40： @@
 # 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。
+# 電池：儲存電能。目前以「磷酸鐵鋰電池」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。
@@ 行 86： / 行 66： @@
 *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]
+#<span style='font-size:smaller'>[https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU https://www.youtube.com/watch?v=oPbU6ij81LU 停電神器]</span>
-#[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?]
+#<span style='font-size:smaller'>[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?]</span>
-#[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]
+#<span style='font-size:smaller'>[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]</span>
-#[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]
+#<span style='font-size:smaller'>[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]</span>
-#[https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w 磷酸鋰鐵電瓶分解]
+#<span style='font-size:smaller'>[https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w https://www.youtube.com/watch?v=uptBdMJ5P9w 磷酸鋰鐵電瓶分解]</span>
-#[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]
+#<span style='font-size:smaller'>[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]</span>
-#[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]
+#<span style='font-size:smaller'>[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]</span>
 ===探究問題===
-<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><br/>
-<p></p>
+Ans:<br/>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
-<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><br/>
-</details>
+<details><summary>'''目前家用儲能設備每度成本多少？'''</summary><br/>
-<details><summary>目前家用儲能設備每度成本多少？</summary>
+Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。</details><br/>
-<p></p>
+<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><br/>
-<dl><dd>Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。</dd></dl>
+Ans: 讓設備增加可移動性，比如說改成行李箱或加上手提把。</details>
-<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>