請先選擇「計算所需容量」或「計算儲能電池可用多久」。計算所需容量時,可以直接輸入想用的電量(kWh),或累加想用的家電消費功率(W)和使用時間。計算可用多久時,請輸入儲能電池的額定容量(kWh)和同時使用的家電合計消費功率(W)。放電深度和充放電效率空白時以 90% 計算。
這個頁面可以做什麼
- 輸入像「夜間用電量 6 度」這樣想用的電量,或把停電時想用的家電消費功率(W)和使用時間累加最多 5 台,就能算出考慮放電深度(DOD)和充放電效率的「所需額定容量(kWh)」,以及產品級距的參考(4~16 kWh)
- 用手邊或正在考慮的儲能電池額定容量(kWh),算出實際能用的電量(可用容量),以及同時使用家電時的可用時間(○小時○分)
- 用長條圖確認額定容量中「能用的部分」「因效率損失的部分」「因放電深度保留的部分」的組成
- 內建冰箱、LED 照明、電視、手機充電、微波爐、冷氣等停電時常用家電的消費功率參考值,數值可自由修改
- 額定容量和可用容量的差別、DOD、充放電效率、額定輸出功率(kW)的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
停電時最困擾的是冰箱裡的食物、黑暗和聯絡管道。冰箱(平均 50 W)用 24 小時、LED 照明(40 W)用 6 小時、電視(100 W)用 4 小時、手機充電(30 W)用 3 小時,所需的電量是 1.2 + 0.24 + 0.4 + 0.09 = 1.93 kWh。如果是放電深度 90%、效率 90% 的儲能電池,所需的額定容量是 1.93 ÷ 0.81 ≈ 2.38 kWh,就算是 4 kWh 級距的小型產品也夠撐一晚。
不過停電不一定一晚就恢復。強颱或大地震時可能要好幾天才復電,白天能不能用太陽能重新充電,會讓所需的容量差很多。先和家人決定要準備幾天份、哪些家電可以先不用,是挑選容量的前提。
太陽能只有白天會發電,想自己供應日落後的用電,就要把白天多出來的電存進儲能電池。這時儲能電池需要的,大致就是「夜間(日落到隔天早上開始發電)的用電量」。例如從台電的智慧電表或 HEMS 知道夜間用電量是 6 度,放電深度 90%、效率 90% 時所需的額定容量是 6 ÷ 0.81 ≈ 7.41 kWh,約 8 kWh 的產品是參考。
反過來,5 kWh 的儲能電池能用的是 5 × 0.81 = 4.05 kWh,夜間的 6 度中能供應約 4 度,其餘向台電買。要選「全部都能供應的容量」,還是「不足的部分用買的、容量小一點」,要和費用一起權衡(費用的試算請用姊妹頁面的太陽能回本計算機)。在台灣,屋頂太陽能多半採全額躉購,搭配儲能電池時是否值得,也請一併比較。
盛夏停電時,最擔心的是在家的寵物和水族箱的水溫。3~4 坪用的冷氣以平均 500 W 開 24 小時,就是 500 × 24 ÷ 1000 = 12 kWh。放電深度 90%、效率 90% 時所需的額定容量是 12 ÷ 0.81 ≈ 14.81 kWh,是 16 kWh 級距、家用中最大等級的容量。
也就是說,「冷氣開一整天」只靠儲能電池相當吃力,需要以白天用太陽能重新充電為前提,或搭配電風扇(40 W,24 小時約 1 kWh)把設定溫度調高,連用電方式一起考慮。另外,台灣的冷氣多半是 220 V,停電時能不能用 220 V 或大功率的家電,取決於儲能電池的類型(全屋備援型還是局部備援型)和額定輸出功率,購買前請向廠商確認。
額定容量 7 kWh、放電深度 90%、效率 90% 的儲能電池,能用的是 7 × 0.81 = 5.67 kWh。冰箱 50 W、LED 照明 40 W、電視 100 W、Wi-Fi 分享器 10 W 合計 200 W 時,5670 ÷ 200 = 28.35 小時,約可撐 28 小時 21 分。再加上冷氣 500 W 變成合計 700 W,就是 5670 ÷ 700 ≈ 8.1 小時;用微波爐(1000 W)的那段時間會變成 1700 W,每小時減少 1.7 kWh。
像這樣,「同時用什麼」會讓可用時間差很多。事先確認停電時家電的優先順序,以及儲能電池的額定輸出功率(合計功率的上限),緊急時就不會手忙腳亂。
露營或防災用的行動電源站,容量會像「1000 Wh」這樣用 Wh 標示。1000 Wh = 1 kWh,所以在這個頁面填「1」。行動電源站的容量標示是電池本身的量(額定容量),實際能拿出來的,扣掉轉換損失後一般約 8~9 成。假設放電深度 100%、效率 85%,能用的是 1 × 0.85 = 0.85 kWh,電熱毯(50 W)可以用 850 ÷ 50 = 17 小時,電風扇(40 W)約可用 21 小時。
另一方面,快煮壺(1200 W)這類大功率家電,可能不只是容量,還會因為額定輸出功率(例如最多 600 W)而無法使用。挑選行動電源站時,訣竅是同時看「容量(Wh)」和「輸出(W)」。
公式
符號與用語解說
符號
| \(E_r\) | E sub r | 儲能電池的額定容量(kWh)。\(E\) 取自 energy(能量、電量)的字首,右下的小 \(r\) 取自 rated(額定的)的字首,也就是型錄上「儲電容量 ○ kWh」的數值。 |
| \(E_u\) | E sub u | 實際能用的電量(可用容量,kWh)。右下的 \(u\) 取自 usable(能用的)的字首。計算所需容量時當作「想用的電量」。 |
| \(D\) | D | 放電深度(%)。額定容量中要用到多少的比例,取自英文 Depth of Discharge(放電的深度)的字首,也寫成 DOD。 |
| \(\eta\) | eta | 充放電效率(%)。希臘字母 eta,在物理和工程上習慣用來表示效率。電池裡儲存的電,拿出來送到家電的比例。 |
| \(t\) | t | 可用時間(小時)。取自英文 time(時間)的字首。 |
| \(P\) | P | 同時使用的家電合計消費功率(W)。取自英文 power(功率)的字首。 |
| \(P_i,\ t_i\) | P sub i、t sub i | 家電 \(i\)(第 1 台、第 2 台……)的消費功率(W)和使用時間(小時)。右下的 \(i\) 是表示「第幾個」的編號,取自 index(下標)的字首。 |
| \(\sum\) | sigma | 表示「全部加起來」的符號。希臘字母 sigma,相當於英文 Sum(合計)的字首 S。這裡用來表示把家電 1、家電 2……的電量全部加總。 |
| 100、1000 | 一百、一千 | 換算單位用的常數。100 是把「%」換成「比例(0.9 等)」,1000 是在「kWh」和「Wh」(k=千=1000 倍)之間換算。 |
用語
| 額定容量 | 廠商標示的儲能電池能儲存的電量(kWh)。型錄上的「儲電容量」「電池容量」意思也差不多。這是電池本身的大小,並不是全部都能拿來給家電用。 |
| 可用容量 | 額定容量中,實際送到家電的電量(kWh)。是額定容量乘上放電深度的比例和充放電效率的比例的值,有些產品的型錄會寫這個數值。比較儲能電池時,用這個值比較比用額定容量更符合實際。 |
| 放電深度 (DOD) |
額定容量中要用到多少的比例(%)。鋰電池用到完全沒電會縮短壽命,所以產品會限制在「用到 90%」之類的範圍。DOD 90% 就是設計成永遠保留額定容量的 10%。 |
| 充放電效率 | 電池裡儲存的電,拿出來送到家電的過程中沒有損失、留下來的比例(%)。放電時會在電池和轉換裝置(變流器)中有一部分變成熱損失掉。這個計算機把拿出來時的損失合併當作「充放電效率」,對額定容量只乘一次。家用約 85~95%。 |
| 往返效率 | 從儲存電(充電)到拿出來(放電)整個過程中,沒有損失、留下來的比例(%)。型錄上寫的「充放電效率」常常就是這個往返效率,也包含充電時的損失。把往返效率填進這個計算機的「充放電效率」欄,等於連充電的損失都扣掉,估算會稍微保守(偏安全)。 |
| 額定輸出功率 | 儲能電池同時能輸出的功率上限(kW)。如果容量(kWh)是「水塔的大小」,輸出功率(kW)就是「水龍頭的粗細」。額定輸出 2 kW 的儲能電池,合計超過 2000 W 的家電就算容量還有剩,也無法同時運轉。有些產品停電時的輸出會比平常更受限。 |
| 電功率 (W、kW) |
用電的「速度」,單位是 W、kW。額定輸出功率和家電的消費功率都是電功率。和電能的關係是「電能 = 電功率 × 時間」。 |
| 電能 (Wh、kWh) |
用掉的電的「總量」,也就是電量,單位是 Wh、kWh(1 kWh 就是 1 度)。電能 = 電功率 × 時間,1 kWh 是 1000 W 用 1 小時的量。儲能電池的容量和行動電源站的容量(Wh)都是電能。 |
| 消費功率 | 家電運轉時用掉的電功率(W),機身的銘牌或型錄上會標示「消費功率 ○○ W」。 |
| 瓦時 (Wh) |
電能的單位,1 W 的功率用 1 小時的量。用在行動電源站和行動電源的容量。1000 Wh = 1 kWh,所以填進這個頁面時要除以 1000 換算成 kWh。 |
| SOC (剩餘電量) |
電池現在剩下的電的比例(%)。取自英文 State Of Charge(充電狀態)的字首,和手機的電量顯示是一樣的東西。放電深度是 DOD 90% 時,就是設計成 SOC 降到 10% 時停止放電。 |
| 全屋備援型 | 停電時能供電給全屋(有些產品也包含 220 V 的冷氣、電磁爐)的儲能電池。以防備停電為目的選購時,要確認想用的家電在不在供電範圍內。 |
| 局部備援型 | 停電時只供電給事先決定的迴路(冰箱的插座或部分照明等)的儲能電池。以防備停電為目的選購時,要確認想用的家電在不在供電範圍內。 |
| 變流器 | 在電池的直流電和家用交流電之間轉換的設備(儲能系統的稱為 PCS)。太陽能發電和儲能電池一定都有,轉換時也會損失一部分的電(充放電效率中包含的損失之一)。 |
| 電池老化 (循環衰退) |
反覆充電和放電(一次算一個循環)的過程中,電池能儲存的量慢慢減少。用 10 年左右容量可能減少 2~3 成,所以打算長期使用時,也可以選容量稍有餘裕的產品。 |
| 自發自用 (搭配太陽能) |
太陽能發的電不賣,留給自己家裡用。白天多出來的電存進儲能電池、日落後再用,自發自用的比例就會提高。這時儲能電池需要的容量,大致由「夜間用電量」決定。 |
| HEMS | 家庭能源管理系統(Home Energy Management System)。能按時段記錄全屋或各迴路的用電量,可以用來查「夜間用電量」。台電的智慧電表(AMI)用戶也能在台電 App 檢視各時段的用電。兩者都沒有時,就從電費單的用電度數粗略估算夜間的比例。 |
建議先了解的基礎知識
為了讓您「理解意思」地使用這個頁面的計算,這裡整理了事先了解會更好懂的基礎知識。
遇到卡關的地方,回頭複習這個表格的內容是最快的方法。
| 比率與百分率(國小五年級,10~11 歲) |
|
| 小數的乘法與除法(國小五、六年級,10~12 歲) |
|
| 單位換算(國小~國中) |
|
| 電功率與電能(國中自然科學,14~15 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 額定容量(kWh) | 7 |
| 放電深度(%) | 90 |
| 充放電效率(%) | 90 |
| 能用的電量(kWh) | =B1*B2/100*B3/100 |
| 想用的電量(kWh) | 6 |
| 放電深度(%) | 90 |
| 充放電效率(%) | 90 |
| 所需額定容量(kWh) | =B1/(B2/100*B3/100) |
| 能用的電量(kWh) | 5.67 |
| 同時使用的家電合計消費功率(W) | 200 |
| 可用時間(小時) | =B1*1000/B2 |
| 冰箱的消費功率(W) | 50 |
| 冰箱的使用時間(小時) | 24 |
| LED 照明的消費功率(W) | 40 |
| LED 照明的使用時間(小時) | 6 |
| 電視的消費功率(W) | 100 |
| 電視的使用時間(小時) | 4 |
| 手機充電的消費功率(W) | 30 |
| 手機充電的使用時間(小時) | 3 |
| 想用的電量(kWh) | =(B1*B2+B3*B4+B5*B6+B7*B8)/1000 |
第 1 個表格是額定容量 7 kWh、放電深度 90%、效率 90% 的例子,B4 會顯示 5.67(kWh)。第 2 個表格是夜間想用 6 kWh 的例子,B4 會顯示約 7.41(kWh)。第 3 個表格是能用的電量 5.67 kWh、合計 200 W 的例子,B3 會顯示 28.35(小時)。第 4 個表格是冰箱、LED 照明、電視、手機充電撐一晚的例子,B9 會顯示 1.93(kWh)。要增加家電時,請加列,並在最後的公式加上「+B9*B10」這樣的乘法組合。
用 Google 試算表計算的方法
| 額定容量(kWh) | 7 |
| 放電深度(%) | 90 |
| 充放電效率(%) | 90 |
| 能用的電量(kWh) | =B1*B2/100*B3/100 |
| 想用的電量(kWh) | 6 |
| 放電深度(%) | 90 |
| 充放電效率(%) | 90 |
| 所需額定容量(kWh) | =B1/(B2/100*B3/100) |
| 能用的電量(kWh) | 5.67 |
| 同時使用的家電合計消費功率(W) | 200 |
| 可用時間(小時) | =B1*1000/B2 |
| 冰箱的消費功率(W) | 50 |
| 冰箱的使用時間(小時) | 24 |
| LED 照明的消費功率(W) | 40 |
| LED 照明的使用時間(小時) | 6 |
| 電視的消費功率(W) | 100 |
| 電視的使用時間(小時) | 4 |
| 手機充電的消費功率(W) | 30 |
| 手機充電的使用時間(小時) | 3 |
| 想用的電量(kWh) | =(B1*B2+B3*B4+B5*B6+B7*B8)/1000 |
用 Python 計算的方法
rated_kwh = 7 # 儲能電池的額定容量(kWh)
dod_percent = 90 # 放電深度 DOD(%)
efficiency_percent = 90 # 充放電效率(%)
# 能用的電量(可用容量)= 額定容量 × DOD × 效率
usable_kwh = rated_kwh * dod_percent / 100 * efficiency_percent / 100
print(f"能用的電量:{usable_kwh:.2f} kWh")
# 停電時想用的家電:(名稱, 消費功率W, 使用時間)
appliances = [
("冰箱", 50, 24),
("LED 照明", 40, 6),
("電視", 100, 4),
("手機充電", 30, 3),
]
needed_kwh = sum(watts * hours for _, watts, hours in appliances) / 1000
print(f"想用的電量:{needed_kwh:.2f} kWh")
# 所需額定容量 = 想用的電量 ÷ (DOD × 效率)
required_kwh = needed_kwh / (dod_percent / 100 * efficiency_percent / 100)
print(f"所需額定容量:{required_kwh:.2f} kWh")
# 可用時間 = 能用的電量(Wh) ÷ 同時使用的家電合計消費功率(W)
total_watts = sum(watts for _, watts, _ in appliances)
hours = usable_kwh * 1000 / total_watts
print(f"合計 {total_watts} W 同時使用可撐 {hours:.1f} 小時(約 {int(hours)} 小時 {round((hours - int(hours)) * 60)} 分)")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
E_u = E_r × D ÷ 100 × η ÷ 100
E_u = E_r \times \frac{D}{100} \times \frac{\eta}{100}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>E</mi><mi>u</mi></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>E</mi><mi>r</mi></msub>
<mo>×</mo>
<mfrac><mi>D</mi><mn>100</mn></mfrac>
<mo>×</mo>
<mfrac><mi>η</mi><mn>100</mn></mfrac>
</mrow>
</math>
E_u = E_r * D/100 * eta/100
usable = rated*dod/100*efficiency/100
E_u := E_r*dod/100*eta/100;
E_u = E_r*D/100*eta/100;
E_u = E_r×D/100×η/100
E_r = E_u ÷ (D ÷ 100 × η ÷ 100)
E_r = \frac{E_u}{\dfrac{D}{100} \times \dfrac{\eta}{100}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>E</mi><mi>r</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub><mi>E</mi><mi>u</mi></msub>
<mrow>
<mfrac><mi>D</mi><mn>100</mn></mfrac>
<mo>×</mo>
<mfrac><mi>η</mi><mn>100</mn></mfrac>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
E_r = E_u / (D/100 * eta/100)
rated = usable/(dod/100*efficiency/100)
E_r := E_u/(dod/100*eta/100);
E_r = E_u/(D/100*eta/100);
E_r = E_u/(D/100×η/100)
t = E_u × 1000 ÷ P
t = \frac{E_u \times 1000}{P}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>t</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><msub><mi>E</mi><mi>u</mi></msub><mo>×</mo><mn>1000</mn></mrow>
<mi>P</mi>
</mfrac>
</mrow>
</math>
t = E_u * 1000 / P
hours = usable*1000/power
t := E_u*1000/P;
t = E_u*1000/P;
t = E_u×1000/P
E_u = Σ(P_i × t_i) ÷ 1000
E_u = \frac{\sum_{i} P_i \, t_i}{1000}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>E</mi><mi>u</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<munder><mo>∑</mo><mi>i</mi></munder>
<msub><mi>P</mi><mi>i</mi></msub>
<msub><mi>t</mi><mi>i</mi></msub>
</mrow>
<mn>1000</mn>
</mfrac>
</mrow>
</math>
E_u = (sum_i P_i t_i) / 1000
usable = Total[power*hours]/1000
E_u := add(P[i]*t[i], i = 1..n)/1000;
E_u = sum(P.*t)/1000;
E_u = (∑(P_i×t_i))/1000
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是家用儲能電池的容量計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行以下計算,並只以執行結果的數值為根據回答(請不要用心算或推測回答)。 放電深度(DOD)是 90%,充放電效率是 90%。 1. 請用「額定容量 × DOD ÷ 100 × 效率 ÷ 100」求出額定容量 7 kWh 的儲能電池實際能用的電量(kWh)。 2. 請用「消費功率(W)× 使用時間 的合計 ÷ 1000」求出停電時使用以下家電所需的電量(kWh)。 ‧冰箱:50 W,24 小時 ‧LED 照明:40 W,6 小時 ‧電視:100 W,4 小時 ‧手機充電:30 W,3 小時 3. 請用「所需電量 ÷ (DOD ÷ 100 × 效率 ÷ 100)」求出供應第 2 題電量所需的額定容量(kWh)。 4. 請用「能用的電量 × 1000 ÷ 合計消費功率」求出第 1 題的儲能電池同時使用上面 4 台家電(合計 220 W)時的可用時間(小時),也換算成「○小時○分」。 請列出計算用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
DataChef 的特色
不需專業知識,操作直覺又簡單
無須登錄任何個人資料
按下「下載」後自動刪除檔案
無須標註來源出處
亦無須事先取得商用授權