即使到了 2022 年，光伏儲能仍將是熱門話題，而家用電池備用電源是太陽能領域增長最快的部分，為世界各地的大大小小的家庭和企業創造了新的市場和太陽能改造擴展機會。住宅備用電池對於任何使用太陽能的家庭來說，儲能至關重要，尤其是在暴風雨或其他緊急情況下。與其將多餘的太陽能輸送到電網，不如將其儲存在電池中以備不時之需。但是，儲存太陽能如何獲利呢？我們將為您介紹家用儲能係統的成本和收益，並概述您在購買合適的儲能係統時應注意的關鍵點。 什麼是家用電池儲能係統？它是如何運作的？ 家用儲能電池或光伏儲能係統是光伏系統的有效補充，能夠充分利用太陽能係統的優勢，並在加速以再生能源取代化石燃料的過程中發揮日益重要的作用。家用太陽能電池可以儲存太陽能產生的電力，並在需要時釋放給用戶。電池備用電源是一種環保且經濟高效的替代方案，可取代燃氣發電機。 使用光電系統自發電的用戶很快就會發現其發電能力的極限。中午時分，系統能提供充足的太陽能，但此時家中無人使用。而到了晚上，用電量卻大幅增加──但此時太陽已經下山。為了彌補這一電力缺口，用戶只能從電網營運商購買價格高得多的電力。 
在這種情況下，家用電池備用電源幾乎是不可避免的。這意味著白天未使用的電力可以在晚上和晚上使用。這樣一來，自發電就能全天候、不受天氣影響地使用。如此一來，自發電太陽能的利用率可提高至80%。自給率，即太陽能係統滿足的用電量比例，可提高至60%。 家用備用電池比冰箱小得多，可以安裝在雜物間的牆上。現代儲能係統蘊含著強大的智慧技術，能夠利用天氣預報和自學習演算法，幫助家庭最大限度地提高能源自給率。即使房屋仍然連接電網，實現能源獨立也從未如此簡單。 家用儲能電池系統值得購買嗎？影響因素有哪些？ 家用儲能電池對於太陽能家庭來說至關重要，它能確保在電網停電期間太陽能發電系統持續運行，並且在夜間也能正常工作。此外，太陽能電池還能改善太陽能係統的商業效益，因為它能儲存原本會虧本輸回電網的太陽能電力，並在電價最高的時候重新利用這些電力。家用儲能電池不僅能保障太陽能用戶免受電網故障的影響，還能保護太陽能係統的商業效益免受電價波動的影響。 是否值得投資取決於以下幾個因素： 投資成本水準。 每千瓦時容量成本越低，儲能係統就能越快回收成本。 生命週期家用太陽能電池 業界通常提供10年廠商保固。然而，實際使用壽命往往較長。大多數採用鋰離子技術的家用太陽能電池至少可以可靠運作20年。 自用電量份額 太陽能儲能係統提高自用電量越多，就越有可能帶來效益。 從電網購電的成本 當電價高企時，光電系統使用者可以透過消耗自發電量來節省開支。預計未來幾年電價將繼續上漲，因此許多人認為太陽能電池是一項明智的投資。 併網電價 太陽能係統所有者每千瓦時獲得的電價越低，他們就越傾向於將電力儲存起來而不是輸送到電網。過去20年，併網電價持續下降，並將持續下降。 有哪些類型的家用電池儲能係統可供選擇? 家用儲能電池系統具有諸多優勢，包括增強供電可靠性、節省成本以及實現分散式電力生產（也稱為「家庭分散式能源系統」）。那麼，家用太陽能電池有哪些種類呢？我們該如何選擇？ 依備份功能進行功能分類： 1. 家用UPS電源 這是一種工業級備用電源服務，適用於醫院、資料中心、聯邦政府或軍事機構等場所，以確保其關鍵且敏感設備的持續運作。家用UPS電源即使在電網斷電的情況下，也能確保家中照明不受影響。大多數家庭並不需要或願意為這種程度的可靠性付費——除非家中運行重要的醫療設備。 2.「可中斷」電源（全屋備用電源）。 比UPS低一級的設備我們稱之為「可中斷電源」（IPS）。如果電網斷電，IPS可以確保您家的電力供應完全依靠太陽能和蓄電池，但備用系統啟動時，您會經歷短暫的（幾秒鐘）螢幕變黑或變灰的現象。您可能需要重新設定閃爍的電子鐘，但除此之外，只要蓄電池電量充足，您就可以像往常一樣使用所有家用電器。 3. 緊急電源（部分備用）。 一些備用電源系統的工作原理是，當偵測到電網電壓下降時，會啟動緊急電路。這樣，連接到該電路的家用電器——通常是冰箱、照明燈以及一些專用電源插座——就能在停電期間繼續使用電池和/或光伏板供電。這種備用電源系統很可能是全球家庭最受歡迎、最經濟實惠的選擇之一，因為用電池組為整個房屋供電會迅速耗盡電池電量。 4. 部分離網太陽能和儲能係統。 最後一個可能引人注目的選擇是「部分離網系統」。部分離網系統的理念是在家中打造一個專門的「離網」區域，該區域持續依靠太陽能和蓄電池系統運行，其容量足以維持自身運轉，無需從電網獲取電力。這樣，即使電網斷電，必要的家用電器（冰箱、照明等）也能繼續工作，不會受到任何影響。此外，由於太陽能和蓄電池的容量足以使其在沒有電網的情況下持續運行，因此除非有額外的設備接入離網電路，否則無需分配電力。 電池化學技術分類: 鉛酸蓄電池作為住宅備用電池 
鉛酸電池是市面上歷史最悠久的可充電電池，也是成本最低的儲能電池。它們出現於上世紀初，也就是20世紀初，時至今日，由於其堅固耐用和價格低廉，仍然是許多應用領域的首選電池。 鉛酸電池的主要缺點是能量密度低（體積大且重量重），壽命短，不能承受大量的充放電循環，需要定期維護以平衡電池內部的化學成分，因此其特性使其不適合中高頻放電或持續 10 年或更長時間的應用。 它們的另一個缺點是放電深度較低，為了延長使用壽命，通常極端情況下放電深度限制在80%，正常運作時則限制在20%。過度放電會損壞電池電極，降低其儲能能力並縮短使用壽命。 鉛酸蓄電池需要不斷維護其充電狀態，並且應該始終透過浮充技術（以足以抵消自放電效應的小電流維持充電狀態）將其儲存在最大充電狀態下。 這些電池有多種類型。最常見的是使用液態電解質的開口電池、閥控式膠體電池（VRLA）以及電解液嵌入玻璃纖維隔膜的電池（稱為AGM——吸附式玻璃纖維隔膜電池）。 AGM電池的效能介於膠體電池和開口式電池之間，成本更低。 閥控式電池幾乎是密封的，這可以防止電解液洩漏和乾燥。閥門的作用是在過充情況下釋放氣體。 一些鉛酸電池專為固定式工業應用而開發，能夠承受更深的放電循環。還有一種更現代的版本，即鉛碳電池。在電極中添加碳基材料，可以提供更高的充放電電流、更高的能量密度和更長的使用壽命。 鉛酸電池（包括各種型號）的一個優點是不需要像鋰電池那樣複雜的充電管理系統（我們稍後會詳細介紹鋰電池）。鉛酸電池過充時發生起火爆炸的可能性要小得多，因為它們的電解液不像鋰電池那樣易燃。 此外，對於這類電池來說，輕微的過充並無危險。甚至有些充電控制器還具有均衡充電功能，會對電池或電池組進行輕微的過充，使所有電池都達到滿電狀態。 在均衡充電過程中，先於其他電池充滿電的電池電壓會略微升高，但這並無風險，電流仍能正常流過串聯的電池組。因此，我們可以說鉛酸電池具有自然均衡充電的能力，電池組內或電池間輕微的電壓不平衡不會造成任何風險。 表現：鉛酸電池的效率遠低於鋰電池。雖然效率取決於充電速率，但通常假設其往返效率為85%。 儲存容量：鉛酸電池有多種電壓和尺寸可供選擇，但每千瓦時重量是磷酸鐵鋰電池的 2-3 倍，具體取決於電池的品質。 電池成本：鉛酸電池比磷酸鋰電池便宜75%，但不要被低價迷惑。這些電池充放電速度慢，壽命短得多，沒有電池保護管理系統，而且可能還需要每週維護。因此，其每次循環的總成本高於降低電費或為高功率電器供電所需的合理成本。 鋰電池作為住宅備用電池 
目前，商業上最成功的電池是鋰離子電池。鋰離子技術應用於便攜式電子設備後，進入了工業應用、電力系統、光伏儲能和電動車等領域。 鋰離子電池這種電池在能量儲存容量、循環次數、充電速度和成本效益等諸多方面都優於其他類型的可充電電池。目前唯一的問題是安全性，易燃電解液在高溫下可能會著火，因此需要使用電子控制和監控系統。 鋰是所有金屬中最輕的，具有最高的電化學勢，並且比其他已知的電池技術具有更高的體積能量密度和質量能量密度。 鋰離子技術使得儲能係統的應用成為可能，主要與間歇性再生能源（太陽能和風能）有關，同時也推動了電動車的普及。 電力系統和電動車中使用的鋰離子電池是液態鋰離子電池。這類電池採用傳統的電化學電池結構，即兩個電極浸入液態電解質溶液中。 隔膜（多孔絕緣材料）用於機械地分離電極，同時允許離子在液態電解質中自由移動。 電解質的主要特性是允許離子電流（由離子形成，離子是具有過量或缺乏電子的原子）傳導，同時阻止電子通過（這種情況發生在導電材料中）。正負極之間的離子交換是電化學電池運作原理的基礎。 鋰電池的研究可以追溯到 20 世紀 70 年代，這項技術在 20 世紀 90 年代左右成熟並開始商業化應用。 鋰聚合物電池（採用聚合物電解質）現在廣泛應用於手機、電腦和各種行動裝置中，取代了老式的鎳鎘電池。鎳鎘電池的主要問題是“記憶效應”，即在電池未完全放電的情況下充電，會導致儲存容量逐漸降低。 與老式鎳鎘電池，尤其是鉛酸電池相比，鋰離子電池具有更高的能量密度（單位體積儲存更多能量）、更低的自放電係數，並且可以承受更多的充電和放電循環次數，這意味著更長的使用壽命。 大約在2000年代初期，鋰電池開始應用於汽車產業。大約在2010年，鋰離子電池在住宅應用領域的儲能方面引起了人們的關注。大型儲能係統這主要是由於全球能源消耗量的增加。間歇性再生能源（太陽能和風能）。 鋰離子電池的性能、壽命和成本會因其製造方式的不同而有所差異。目前已提出多種材料，主要用於電極材料。 通常，鋰電池由金屬鋰基電極（構成電池的正極）和碳（石墨）電極（構成負極）組成。 根據所採用的技術，鋰基電極可以具有不同的結構。鋰電池製造中最常用的材料及其主要特性如下： 鋰鈷氧化物（LCO）：比能量（Wh/kg）高，儲能能力好，壽命（循環次數）令人滿意，適用於電子設備，缺點是比功率（W/kg）小，降低了裝卸速度； 鋰錳氧化物（LMO）：允許高充放電電流，但比能量（Wh/kg）較低，這會降低儲存容量； 鋰、鎳、錳和鈷（NMC）：它結合了LCO電池和LMO電池的特性。此外，鎳的添加有助於提高比能量，從而提供更大的儲能容量。根據應用類型的不同，鎳、錳和鈷可以以不同的比例使用（以增強其中一種或另一種性能）。總而言之，這種組合造就了一種性能優異、儲能容量大、壽命長且成本低的電池。 鋰、鎳、錳和鈷（NMC）：這種電池結合了LCO電池和LMO電池的特性。此外，鎳的添加有助於提高比能量，從而提供更大的儲能容量。根據應用類型的不同（以增強某項特性），鎳、錳和鈷可以以不同的比例使用。總的來說，這種組合可以製成性能優異、儲能容量大、壽命長且成本適中的電池。這種電池已廣泛應用於電動車，也適用於固定式儲能係統。 磷酸鐵鋰（LFP）：磷酸鐵鋰（LFP）電池具有良好的動態性能（充放電速度）、更長的使用壽命和更高的安全性，這要歸功於其良好的熱穩定性。由於其成分中不含鎳和鈷，因此降低了成本，並提高了電池的大規模生產能力。儘管其儲存容量並非最高，但由於其諸多優勢，特別是低成本和良好的耐用性，已被電動車和儲能係統製造商廣泛採用。 鋰鈦（LTO）：這種電池的名稱指的是其中一個電極採用鈦和鋰作為電極材料，取代了碳電極，而另一個電極則與其他類型的電池（例如NMC電池——鋰、錳和鈷電極）所使用的材料相同。儘管這種電池的比能量較低（這意味著儲存容量較小），但它具有良好的動態性能、安全性和更長的使用壽命。此類電池在100%放電深度下可循環使用超過10,000次，而其他類型的鋰電池的循環次數約為2,000次。 磷酸鐵鋰電池性能優於鉛酸電池，具有極高的循環穩定性、最大的能量密度和最輕的重量。如果電池定期從50%的放電深度放電，然後再充滿電，磷酸鐵鋰電池可完成高達6500次的充放電循環。因此，從長遠來看，額外的投資是值得的，其性價比無與倫比。它們是太陽能電池持續使用的理想選擇。 表現：電池的充電和釋放總循環效率為 98%，充電速度快，可在不到 2 小時的時間內完成——速度更快，但壽命會縮短。 儲存容量磷酸鐵鋰電池組的容量可以超過 18 kWh，與同等容量的鉛酸電池相比，它佔用空間更小，重量更輕。 電池成本磷酸鋰鐵電池的價格通常高於鉛酸電池，但由於其使用壽命更長，因此循環成本通常更低。
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