併網型單相 220V 逆變器(變流器)，適用於家用單相三線 110V/220V 共用系統的自發自用嗎？ NEW!
電費喊漲，民眾常想藉由自發自用來節省電費，而併網型單相 220V變流器是否能裝置於家用單相三線 110V/220V電力系統呢？
在台灣，住宅用電普遍有 110V 和 220V 兩種需求。交流 110V 用電主要用於住家的照明、插座，以及一些小型家電（如電視、電冰箱、洗衣機、電鍋、吹風機等）。而 220V 則主要提供大型耗電設備，如冷氣等負載。由於台灣住宅通常同時具備 110V 和 220V 兩種需求，常見的配電系統為單相三線 110V/220V 系統，通常稱為 1Φ3W 架構，這是台灣住宅中最常見的交流配電架構。更多架構詳情可參見相關文獻[1][2]，以下為該架構示意圖。
單相三線 110V/220V 系統的電源，主要來自兩種來源：一是透過 11.4kV 高壓輸電線的電線桿，二是來自 22.8kV 地下電纜。這些電源經過變壓器降壓，轉換為低壓的 110V 和 220V，並分別提供住宅交流負載。這些負載分別為圖中的 Load 1 和 Load 2，所消耗的電流分別為 i(1) 和 i(2)。由於 220V 是 110V 的兩倍，這兩組 110V 低壓可以串聯成 220V，用來為如冷氣等大型負載家電提供電力。此負載為圖中的 Load 3，消耗電流為 i(3)。
單相 220V 逆變器(變流器)應用於單相三線 220V 共用系統的示意圖如下圖所示。由於 L1 對 N 以及 N 對 L2 的電壓分別為 110V，因此 L1 對 L2 之間的電壓差為 220V。因此，併網型單相 220V 逆變器(變流器)可以連接於 L1 與 L2 之間，並產生電流 i(Inverter)，將能量輸送至交流側。
比較上圖與下圖，在上圖中，Load 1、Load 2 和 Load 3 由市電端提供功率並消耗電流；而在下圖中，逆變器(變流器)則對市電端產生功率並提供電流。因此，直觀上我們可能認為，當逆變器(變流器)應用於單相三線 110V/220V 共用系統時，能夠在自發自用應用中提供功率並抵銷負載的消耗功率。然而，實際情況中，還需要考慮其他幾個因素：
- 單相 220V 逆變器(變流器)只能對市電端的 220V 產生功率並提供電流，無法同時對兩組 110V 提供不同的電流。
- 交流 110V 用電主要用於住家的照明、插座及小型家電負載（如電視、電冰箱、洗衣機、電鍋、吹風機等）。每個 110V 負載的電流會根據用電情況隨時變動，因此，單相三線 110V/220V 系統中的兩組 110V 的電流不可能始終保持相同。
當單相 220V用的逆變器(變流器)使用於單相三線110V /220V系統時，可由下圖說明何時可達到自發自用的需求。若i(1)=i(2)，只要控制i(Inverter)=i(1)=i(2)，則表示可以由逆變器(變流器)對市電端產生相應負載端所需要的功率與電流，達到自發自用的應用。但是實際上110V的用電主要提供是供應住家的照明電燈跟插座，並由插座提供電視、電冰箱、洗衣機、電鍋、吹風機等家用負載，每個110V的負載電流會因用電情況而隨時不同，因此要i(1)=i(2) 的永遠都相同的狀況不可能成立，若控制i(Inverter)=i(1)或是i(2)，都無法讓逆變器(變流器)對市電端產生的功率與電流能夠完全抵銷所需的功率與電流。電流感測器偵測位置只有i(1)跟i(2)兩種，但無論偵測位置選擇i(1)或i(2)都有上述無法克服的自然現象，因此併網型單相 220V用逆變器(變流器)無法適用於單相三線 110V 220V共用1Φ3W系統的自發自用應用。
另外，自發自用應用可能會因瓦時計表的廠牌與型號不同，當逆變器(變流器)對市電端產生功率並提供電流後，反而會導致電費增加。相關案例可以參考相關新聞[3][4]。
綜合上述說明，建議在建置自發自用應用前，先進行以下確認：
- 由於台電計費的瓦時計電錶品牌與型號眾多，建議在建置自發自用應用前，應請施工及規劃的工程人員確認，目前使用的瓦時計電錶不會因為逆變器(變流器)對市電端產生功率並提供電流，反而導致電費增加。如果計費的瓦時計電錶出現此情況，則需加裝太陽光電功率限制器，以控制逆變器(變流器)的輸出功率低於負載消耗，避免對市電端提供功率而導致電費上升。
- 由於控制逆變器(變流器)提供的電流僅能抵銷負載消耗的電流，因此必須透過電流感測器來偵測負載消耗的電流。因此，除了單相三線 110V/220V 系統外，三相併網型逆變器(變流器)在三相三線 Delta 接電力系統中同樣無法偵測電流，也不適用於自發自用應用，以避免對市電端提供功率，反而使電費增加。建議在建置自發自用應用前，應請施工及規劃的工程人員確認電力系統類型是否符合需求，確保能夠實現正確的功率與電流抵銷。
- 在建置自發自用應用前，建議施工及規劃的工程人員先與電力公司及瓦時計電錶廠牌進行討論與確認，確保系統能符合自發自用的需求並遵循電力公司相關規範。
參考資料：
221416
