本頁內容
當企業開始評估電池儲能時，通常最先出現的問題之一是： 系統應該做多大？
這個問題沒有單一答案，僅依據建築物大小或每月電費無法判斷。用電量穩定的工廠，可能需要與另一家每月用電量相同、但會出現短暫且費用高昂的需量尖峰的工廠截然不同的電池系統。
對大多數商業專案而言，電池容量規劃可歸結為兩個問題：
- 系統需要一次提供多少功率？
- 需要持續提供該功率多久？
第一個問題決定以 kW 表示的系統功率。第二個問題決定以 kWh 表示的電池容量。
簡單的起始公式
所需電池容量 = 負載 × 運行時間 ÷ 可用 DoD ÷ 系統效率
此公式提供有用的起點，但最終系統規模也應反映實際負載曲線、尖峰需求、關鍵負載及預期電池老化。
從電池的用途開始
在進行任何計算之前，先確定電池主要預期要達成的用途。
為尖峰削減設計的系統，其規模配置方式不同於為緊急備援設計的系統。用於儲存日間太陽能電力的電池，也可能需要不同的配置。
削峰
尖峰削減是指在設施用電需求上升至高於選定上限時使用電池。
例如，工廠可能通常以約 500kW 運作，但偶爾升至 750kW.。如果目標是將電網需求維持在 600kW 以下，電池在尖峰時段可能需要提供高達 150kW。
在這種情況下，主要問題是：
- 需要降低多少 kW？
- 尖峰通常持續多久？
- 這種情況多久發生一次？
備援電力
就備援電力而言，計算應從電網停電期間必須持續運作的設備開始。
這不一定代表要支撐整個設施。在許多專案中，電池只需供電給選定的關鍵負載，例如：
- 生產控制系統
- 照明與通訊
- 冷凍設備
- 水泵
- 安防系統
- 選定的生產機器
將關鍵負載與非必要負載分開，通常能讓專案更實用且更具成本效益。
太陽能儲能
在太陽能加儲能專案中，當太陽能發電量高於設施負載時，電池可以充電，並在當天稍晚放電。
這類專案需要逐小時的太陽能發電量與用電量資料。僅有每月總量並不足夠，因為無法顯示能源何時產生或使用。
對於主要著重於將電池容量與太陽光電發電量匹配的專案，請參閱我們的 太陽能電池儲能容量規劃指南.
kW 與 kWh 不是同一回事
這是商用電池容量規劃中最重要的重點之一。
kW 說明系統可供應多少電力
BESS 的額定功率以 kW 為單位。它顯示系統一次可以充電或放電的功率大小。
在多數商用系統中，此功率主要取決於 PCS，即功率轉換系統。
100kW PCS 在額定條件下通常可提供約 100kW 的連續功率。即使連接到 500kWh 電池，除非系統具備足夠的 PCS 容量，否則仍無法持續支撐 150kW 負載。
kWh 說明電池可運作多長時間
電池容量以 kWh 計量。
理解這種關係的一個簡單方法是：
- 100kWh 電池在支援 50kW 負載時，理論運行時間為兩小時。
- 200kWh 電池在支援 50kW 負載時，理論運行時間為四小時。
- 500kWh 電池在支援 250kW 負載時，理論運行時間為兩小時。
這些是理論值。實際運行時間會較低，因為通常會保留部分電池容量，且在充電與放電過程中也會有能量損失。
kW 告訴您 BESS 可以承載多少負載。
kWh 告訴您它能承載該負載多長時間。
盡可能使用實際負載資料
每月電費帳單很有用，但很少能提供足夠細節來準確進行 BESS 容量規劃。
最有用的資訊通常是 15-minute 或 30-minute 負載曲線。這會顯示電力需求在一天中如何變化。
檢視負載資料時，請注意：
- 最大需求
- 平均運行負載
- 每日用電量
- 尖峰需求時間
- 尖峰時段長度
- 工作日與週末之間的差異
- 季節性變化
- 停電期間的關鍵負載
假設有兩家工廠，每月各使用 300,000kWh。
一家工廠可能整天以穩定負載運行。另一家可能因數條生產線同時啟動而出現持續兩小時的急劇尖峰。儘管兩者的每月用電量相近，其電池需求仍會非常不同。
如何計算所需的 PCS 功率
PCS 必須足夠大，以應對電池預期的最大功率。
用於備援電力
將可能同時運作的關鍵負載相加。
假設關鍵負載為 80kW.，加上 20% 的餘量，可得：
80kW × 1.2 = 96kW
採用 100kW PCS 可能是合理的選擇。
額外的餘量有助於涵蓋臨時負載變化、未來新增設備，以及馬達或壓縮機的啟動電流。
用於削峰
PCS 功率通常應與需要從電網尖峰中削減的最大功率相匹配。
例如：
- 設施最大需量：800kW
- 目標電網需量：600kW
- 所需減少量：200kW
BESS 應能在尖峰時段提供約 200kW。
在實際應用中，最終的 PCS 額定值可能略高，以保留一些運行餘量。
如何計算電池容量
確定所需功率後，下一步是計算電池必須儲存的能量。
電池容量 = 負載 × 運行時間 ÷ DoD ÷ 系統效率
在此公式中：
- 負載 是所需的電池輸出，單位為 kW。
- 運行時間 是所需持續時間，單位為小時。
- DoD 是可用放電深度。
- 系統效率 用於計入電池及 PCS 中的能量損失。
備援電力範例
某工廠希望為 100kW 的關鍵負載提供兩小時支援。
- 關鍵負載：100kW
- 備援時間：2 小時
- 可用 DoD：90%
- 系統效率：92%
計算方式為：
100kW × 2 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 241.5kWh
視可用配置與所需備援而定，約為 250kWh 或 261kWh 的標準系統可能適合。
若相同負載需要四小時備援：
100kW × 4 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
在此情況下，可考慮約為 500kWh 的系統。
削峰計算範例
就削峰而言，電池容量取決於削減目標與尖峰持續時間兩者。
假設某工廠希望將電網需求降低 200kW，持續兩小時。
理論能量需求為：
200kW × 2 小時 = 400kWh
計入 90% DoD 與 92% 系統效率後：
400kWh ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
可能的配置為：
- 約 200kW PCS 功率
- 約 500kWh 電池容量
然而，實際負載曲線可能顯示電池不需要在整個兩小時內提供完整的 200kW。在該情況下，最終電池容量可能較低。
這就是為什麼間隔負載資料遠比單純將最高需量乘以小時數更有用。
若要了解此應用背後的財務目的，請進一步閱讀如何 電池儲能可降低需量電費.
請勿使用完整銘牌容量
額定為 500kWh 的電池，通常不會向負載提供完整的 500kWh。
需要考慮三個因素。
放電深度
放電深度顯示電池標稱容量中有多少可供正常使用。
在 90% DoD 下，500kWh 電池在計入其他損耗前可提供約 450kWh。
系統損耗
部分能量會透過 PCS、電池、變壓器、電纜及輔助設備損耗。
冷卻系統、控制設備及消防系統也可能消耗少量電力。
電池老化
電池容量會隨時間逐漸下降。
如果專案在數年後仍必須提供一定的備援時間，初始電池容量可能需要大於第一年的需求。
例如，如果專案在計畫營運期結束時需要 500kWh，且預期剩餘容量為 80%：
500kWh ÷ 0.80 = 625kWh
這並不表示每個專案都必須以相同幅度加大容量。保留量應根據電池保固、預期循環次數及運轉條件來決定。
商業 BESS 容量規劃中的常見錯誤
只看每月用電量
每月用電量無法顯示需量高峰發生的時間或持續多久。
選擇電池容量時未檢查 PCS 功率
如果 PCS 太小，大型電池也無法承載大型負載。
將標稱容量視為可用容量
DoD、效率損耗及保留設定都會降低可供負載使用的能量。
試圖為所有負載提供備援
支援整個設施可能會使系統規模遠超過所需。通常更好的做法是找出真正需要不間斷電力的設備。
忽略馬達啟動功率
泵浦、壓縮機與工業馬達在啟動期間的耗電量可能遠高於正常運轉期間。
選擇盡可能最大的系統
較大的電池並不代表必然是更好的投資。如果電池很少被充分使用，額外容量可能只會增加專案成本。
在為 BESS 進行容量規劃前，應準備哪些資訊？
當可取得下列資訊時，供應商通常能提出更準確的建議：
- 專案地點
- 電網電壓與頻率
- 近期電費帳單
- 15-minute 或 30-minute 負載資料
- 最大需求
- 關鍵負載
- 所需備用時間
- 現有或規劃中的太陽能容量
- 變壓器容量
- 可用安裝空間
- 電池系統的主要用途
即使無法取得所有資料，最重要的資訊仍是最大負載、關鍵負載、預期運轉時間與專案目標。
常見問題
100kW 負載需要多大容量的電池？
若需兩小時備援，100kW 負載在計入 DoD 與系統效率後，可能需要約 240kWh 或以上。若需四小時，需求可能約為 480kWh 或以上。
100kW PCS 是否需要 100kWh 電池？
不一定。配備 100kWh 電池的 100kW PCS 大約是一小時系統。相同的 PCS 也可搭配 200kWh、400kWh 或更多，具體取決於所需運轉時間與電池放電速率。
工廠需要多少電池儲能容量？
這取決於電池預期要發揮的作用。小型削峰專案可能只需要數百 kWh，而長時間工業備援則可能需要數 MWh。
同一個 BESS 能否同時提供備援與削峰？
是的，但營運策略必須為備用用途保留足夠的電池容量。如果電池因削峰而大量放電，停電發生時可能沒有足夠的可用能量。
增加額外電池容量是否更好？
合理的保留容量可因應電池老化與未來負載成長。然而，若沒有明確的營運需求就增加容量，可能使系統更昂貴並降低財務報酬。
選擇實用的系統容量
實用的 BESS 設計不是從產品型號開始，而是從設施實際的用電情況開始。
首先確認電池需要執行的任務。接著計算所需功率、運轉時間與可用電池容量。之後，可將 DoD、效率、馬達啟動功率與電池老化等技術因素納入計算。
對於單純的備用專案，計算可能很直接。對於削峰或太陽能能源管理，負載曲線通常是最重要的資訊。
目標不是選擇最大的電池，而是選擇能完成所需任務、又不會留下大量昂貴容量閒置的系統。
您也可以探索我們的 工商業儲能系統 以比較不同的機櫃與貨櫃化 BESS 配置。
