OpenDSS 微電網實作單元（教學實踐研究計畫）

📅 OpenDSS 實作單元地圖（5 次教學介入）

「工業配電實務」是一學期 18 週的正式課程。本單元為其中由教育部 114 年度教學實踐研究計畫特別安排、連續 5 次（共 15 小時）的 OpenDSS 微電網實作教學介入，把三個校園真實可控的分散式能源資源從現場搬進模擬器，並透過混合研究設計（前後測 + 作品 rubric + 同儕互評 + 反思寫作）完整紀錄學習歷程 [14]。

0 · 學習目標與這堂課的位置

本「工業配電實務」課程前 13 次已完成電力系統基礎；接下來這 5 次（4/24、5/8、5/15、5/22、5/29）是教育部教學實踐研究計畫安排的 OpenDSS 實作教學介入。我們要一起做一件事：

本實作單元路線圖

這份網頁就是你的課本。你可以：

• 課堂上邊聽邊做（建議開兩個視窗：OpenDSS + 這頁）
• 本單元 5 次課內容都已整合在這一頁，從側邊欄切換即可
• 課後重播滑桿練習，複習重點
• 手機也能看（響應式設計）

1 · 背景：為什麼大四要學微電網？

1.1 全球趨勢：從集中式電網到分散式能源

根據國際能源總署（IEA）[1]，2023 年全球再生能源新增裝置容量突破 510 GW，其中有超過 70% 發生在配電層（中低壓端）。換句話說，「發電」這件事正從十幾座大型電廠，逐步往數百萬個分散式能源資源（DER, Distributed Energy Resources）擴散。這個轉變也帶來新的規劃與最佳化挑戰 [13]。

1.2 臺灣的 2050 淨零路徑

國家發展委員會公布的「臺灣 2050 淨零排放路徑」[2]設定了明確目標：

1.3 微電網是什麼？

美國能源部（DOE）定義：微電網（Microgrid）是一個「具有清楚電氣邊界、在併網或孤島下都能運作、內含本地發電與負載、可做為單一可控實體」的小型電力系統 [3]。

換成白話：

• 有明確範圍（一棟大樓、一個社區、一間工廠、一個校園）
• 自己有發電（PV、風機、柴油機）
• 有儲能（鋰電池、飛輪）
• 有負載（建築用電、EV 充電樁）
• 可以併入臺電主網，也可以獨立運轉（孤島模式）

1.4 明志科大的微電網在哪裡？

本校其實就是一個活生生的微電網場域。本實作單元 5 次課我們會分析三個實際可控制的分散式資源——全部都位於或連接到電機館（Lab126 為微電網實驗室核心）：

2 · 認識 OpenDSS

2.1 一句話定義

OpenDSS（Open Distribution System Simulator）是美國電力研究院（EPRI, Electric Power Research Institute）開發的開源配電系統模擬工具，專為穩態與準穩態（quasi-static）分析設計，是目前國際上最廣泛使用的配電級模擬器之一 [4][5]。

2.2 OpenDSS 發展時間軸

2.3 與其他電力系統軟體的比較

2.4 OpenDSS 架構

OpenDSS 不只是一個 GUI 軟體，它其實是一整套可呼叫的引擎：

2.5 擅長與不擅長

2.5 時間尺度定位：OpenDSS 能做什麼、不能做什麼

很多同學會疑惑：「那如果我想看雷擊打到變電所的那幾微秒電壓波形呢？」答案是——OpenDSS 不做這件事。電力系統現象從微秒到年的跨度，不同軟體各守一段：

3 · 安裝與啟動

3.1 下載（Windows 標準安裝）

官方下載來源是 SourceForge：

複製https://sourceforge.net/projects/electricdss/files/

選擇最新版的 OpenDSSInstaller-x64.exe（約 10–15 MB），或若電腦是 32 位元選 OpenDSSInstaller.exe。

3.2 Windows 安裝步驟

1. 在安裝檔按滑鼠右鍵 → 「以系統管理員身分執行」
2. 一路 Next，安裝路徑預設為 C:\Program Files\OpenDSS
3. 若 Windows Defender 彈警告，選「仍要執行」（OpenDSS 是開源軟體但無微軟數位簽章）
4. 安裝完成後，桌面與開始選單會出現 OpenDSS 捷徑

3.3 macOS / Linux 使用者：用 DSS-Extensions

原版 OpenDSS.exe 只能在 Windows 跑。若你用 Mac 或 Linux，請改裝社群維護的 Python 版本：

複製# 需先安裝 Python 3.9+
pip install OpenDSSDirect.py[all]

這樣裝好後可以用 Python 呼叫 OpenDSS 引擎，macOS/Linux/Windows 三平台通吃。我們會在第 9 節介紹用法。參考 DSS-Extensions GitHub：

複製https://github.com/dss-extensions/OpenDSSDirect.py

3.4 第一次啟動（Windows）

雙擊桌面的 OpenDSS，你會看到三個區域：

3.5 ✅ 安裝檢核（3 秒鐘驗證）

在 Main 視窗貼上以下三行，選擇「Do Command」（或 Ctrl+D）：

複製New Circuit.Test
basekv=11.4 phases=3
Solve

若 Results 視窗沒有紅字，出現類似 Solution converged 字樣，恭喜！你的 OpenDSS 可以用了 🎉

⚠️ 為什麼要分兩行？OpenDSS 的 Main 視窗逐行執行命令；若把 basekv / phases 寫在同一行的 New Circuit.Test 後面，部分版本的 GUI 會把整段視為單一 token 而報錯。最穩的寫法：第 1 行只下 New Circuit.<名稱>，第 2 行用「屬性=值」修改剛建立的元件（OpenDSS 對「最近一個 New 出來的物件」可以這樣繼續設定屬性）。

3.6 常見問題 FAQ

4 · 基本觀念：電路在 OpenDSS 的世界觀

4.1 四大角色

OpenDSS 把電力系統抽象成 4 種物件 [4]（這種分類方式與 Kersting [10] 及 Short [11] 的經典配電系統教科書一致）：

4.2 語法通式

複製New 元件類型.名稱 bus1=匯流排名 參數1=值 參數2=值 ...

這一行格式走天下。實例：

複製New Load.Classroom bus1=bus2 kV=0.22 kW=10 pf=0.9

意思：建立一個叫 Classroom 的負載，接在 bus2 匯流排，額定電壓 0.22 kV（單相 220 V），功率 10 kW，功率因數 0.9。

4.3 per-unit（標么值）— 本課最重要觀念

例題（明志校園實例）

假設電機館變壓器低壓側量到電壓 216 V（線對中性），額定基準是 220 V。問 pu 值多少？

Vpu = Vactual / Vbase = 216 / 220 = 0.982 pu
→ 偏低 1.8%，還在臺電 ±5% 規範（0.95–1.05）內

4.4 三相 vs 單相的 kV 怎麼填？

這是初學者最常出錯的地方。規則如下：

4.5 Load 的 model 類型（model=1~8）

依 EPRI OpenDSS Reference Guide [4] 定義，Load 可選 8 種電壓相依行為：

本課所有範例都用 model=1，後續若做電壓保存（CVR, Conservation Voltage Reduction）研究，建議改用 model=8 的 ZIP 模型 [10]。

5 · 第一個電路：兩匯流排系統

先把一個最簡單的配電系統跑起來：電源 → 線路 → 負載。

5.1 完整 .dss 程式碼

複製! demo_1_first_circuit.dss —— 我的第一個 OpenDSS 電路
! 作者：____ | 日期：____

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! ① 建立新電路，11.4 kV 三相電源接在 sourcebus
New Circuit.MyFirst basekv=11.4 bus1=sourcebus

! ② 2 公里長的三相架空線，sourcebus → loadbus
!    （續行用 ~，必須放在「下一行」開頭，不是上一行結尾的 &）
New Line.L1 bus1=sourcebus bus2=loadbus length=2 units=km
~ r1=0.3 x1=0.4

! ③ 1 MW、功率因數 0.9 的三相負載，接 loadbus
New Load.L_bldg bus1=loadbus phases=3 kV=11.4 kW=1000 pf=0.9

! ④ 指定電壓基準（讓 pu 顯示正確）
Set voltagebases=[11.4]
Calcvoltagebases

! ⑤ 求解 + 顯示結果
Solve
Show Voltages LN Nodes
Show Currents Elements
Show Powers kVA Elements
Show Losses

5.2 預期輸出（四份報表）

① Show Voltages LN Nodes — 電壓報表

LINE-GROUND and LINE-LINE VOLTAGES BY BUS & NODE

Bus       Node    VLN (kV)   Angle      pu     Base kV    Node-Node   VLL (kV)  Angle      pu

SOURCEBUS  1      6.5794      0.0    0.99964    11.400        1-2     11.396     30.0   0.99964
   -       2      6.5794   -120.0    0.99964    11.400        2-3     11.396    -90.0   0.99964
   -       3      6.5794    120.0    0.99964    11.400        3-1     11.396    150.0   0.99964
LOADBUS    1      6.529      -0.3    0.99197    11.400        1-2     11.308     29.7   0.99197
   -       2      6.529    -120.3    0.99197    11.400        2-3     11.308    -90.3   0.99197
   -       3      6.529     119.7    0.99197    11.400        3-1     11.308    149.7   0.99197

• VLN＝相對中性點電壓（Line-to-Neutral，6.58 kV）；VLL＝線間電壓（Line-to-Line，11.4 kV）；兩者比例為 √3
• sourcebus pu = 0.99964 ≠ 1.000：Vsource 並不是「無窮硬電源」，OpenDSS 依 MVAsc3、MVAsc1 自動算出內阻；負載拉電後源端會微微下垂（這是真實電網的常態）
• loadbus pu = 0.99197：離源端 2 km，1 MW 負載，掉 0.77%，仍在臺電 ±5% 規範內
• Angle 三相相差 120° 為標準三相平衡；loadbus 比 sourcebus 慢 0.3°（電流產生的相位延遲）

② Show Currents Elements — 電流報表

ELEMENT = "Vsource.SOURCE"
SOURCEBUS  1   56.72 ∠  153.9° = -50.946 + j 24.933   ← 從電源「流出」的電流
SOURCEBUS  2   56.72 ∠   33.9° =  47.066 + j 31.653
SOURCEBUS  3   56.72 ∠  -86.1° =   3.880 + j-56.587

ELEMENT = "Line.L1"
SOURCEBUS  1   56.72 ∠  -26.1° =  50.946 + j-24.933   ← 線從 sourcebus「流入」端
LOADBUS    1   56.727 ∠ 153.9° = -50.946 + j 24.950   ← 線從 loadbus「流出」端

ELEMENT = "Load.L_BLDG"
LOADBUS    1   56.727 ∠ -26.1° =  50.946 + j-24.950   ← 從 loadbus 流入負載

• 每相電流 ≈ 56.7 A（與 5.3 節手算 56.3 A 完全吻合，差異 0.4 A 來自 OpenDSS 用實際電壓而非額定電壓除）
• 角度 −26.1°（電流相對電壓滯後）：cos⁻¹(0.9) = 25.84° → 落後角約等於這個，是 pf=0.9 lagging 的物理意義
• 同一條 Line.L1 兩端電流方向相反（一端 −26.1°、另一端 153.9°，相差 180°）：因為 OpenDSS 把「流進元件」一律當正方向，所以入端與出端的有符號電流剛好反相

③ Show Powers kVA Elements — 功率流向報表

ELEMENT = "Vsource.SOURCE"
TERMINAL TOTAL  -1005.8 + j -491.7   1119.5 kVA   pf=0.8984   ← 電源輸出 1005.8 kW

ELEMENT = "Line.L1"
SOURCEBUS  TOTAL  1005.8 + j  491.7   1119.5 kVA   pf=0.8984   ← 進線端
LOADBUS    TOTAL -1000.0 + j -484.3   1111.1 kVA   pf=0.9000   ← 出線端

ELEMENT = "Load.L_BLDG"
LOADBUS    TOTAL  1000.0 + j  484.3   1111.1 kVA   pf=0.9000   ← 負載吸收 1000 kW

Total Circuit Losses =    5.8 + j  7.4

• 正號 = 流入元件，負號 = 流出元件（OpenDSS 一律以「流入元件為正」記號）
• 能量守恆：Source 出 1005.8 kW = Line 進 1005.8 kW，Line 出 1000 kW = Load 進 1000 kW；Line 兩端差 5.8 kW 即為損耗
• Source 端 pf=0.8984、Load 端 pf=0.9000：因為線路本身的 X 也吃了一些 var，從電源看出去 pf 略低於 0.9

④ Show Losses — 損耗報表（也就是你貼的那份）

LOSSES REPORT

Element                kW Losses    % of Power   kvar Losses
"Line.L1"               5.79159         0.58       7.39174

LINE LOSSES        =     5.8 kW
TRANSFORMER LOSSES =     0.0 kW
TOTAL LOSSES       =     5.8 kW
TOTAL LOAD POWER   =  1000.0 kW
Percent Losses     =    0.58 %

• 5.79 kW：與 5.3 節 I²R 手算 56.3² × 0.6 × 3 ≈ 5.71 kW 相符（差 0.08 kW 是因 OpenDSS 用了 56.7 A 而非 56.3 A）
• 0.58%：每送 1000 kW 給負載，5.8 kW 在線路上變熱散掉。臺電配電平均線損約 4–6%（含變壓器、所用電），本例僅有一條線當然遠低於此
• kvar 損耗 7.4：線路電抗 X 吃掉的無功，是線路 PF 與電壓變化的另一個來源

四份報表如何對應「能不能下班」

看到 loadbus = 0.99197 pu、損耗 0.58%、源/負載功率守恆 → 你的第一個 OpenDSS 模擬就成功了！👏

5.3 為什麼電壓會掉？物理解釋

回到基本電路：負載端電壓 = 電源電壓 − 線路壓降 = Vs − I·Z。以本例做單相等效手算（V_LN = 11.4/√3 ≈ 6.58 kV）：

• 單相功率：P_φ = 1000/3 ≈ 333 kW，Q_φ = P_φ × tan(acos 0.9) ≈ 161 kvar，S_φ = P_φ / pf ≈ 370 kVA
• 線電流：|I| = S_φ / V_LN = 370 000 / 6 581 ≈ 56.3 A（OpenDSS 實際算出 56.7 A，差異來自源端微微下垂後的迭代）
• 線路阻抗：R = 0.3 × 2 = 0.6 Ω，X = 0.4 × 2 = 0.8 Ω
• 近似壓降公式：ΔV ≈ I × (R cos φ + X sin φ) = 56.3 × (0.6×0.9 + 0.8×0.436) ≈ 50 V
• 負載端：V_LN ≈ 6 581 − 50 = 6 531 V → pu ≈ 0.992；線電壓 ≈ 6 531 × √3 ≈ 11.31 kV

OpenDSS 用完整的相位計算與迭代法 [4]，跑出 0.99197 pu，與手算的 0.992 差不到 0.001——這就是「物理直覺 + 工程模擬互相印證」的價值。

📌 為什麼 OpenDSS 的 sourcebus 是 0.99964 pu 而不是 1.0000？因為 Vsource 預設不是「無窮硬電源」——它依 MVAsc3=2000、MVAsc1=1500 算出一個內阻，當下游有負載拉電時源端會微微下垂，這正是真實電網的行為。若希望 sourcebus 永遠是 1.0000 pu，可改成 MVAsc3=999999（接近無限大），但對 5/8 教學目標反而失真。

5.4 為什麼程式裡沒寫電流也能算？（重要觀念）

很多同學第一次看 OpenDSS 都會問：「電路學課本要給電流源、電壓源；但這個 .dss 檔我只給了負載 kW，沒給電流，怎麼算得出 56.7 A？」

你給了什麼？OpenDSS 算了什麼？

數學上怎麼算？（迭代法）

已知：V_s = 6.58 kV (L-N)，Z = 0.6 + j0.8 Ω，S_load = 333 + j161 kVA (per phase)

迭代第 1 步：
  假設 V_load⁰ = V_s = 6.58 kV
  I⁰ = conj(S_load / V_load⁰) = (333 - j161) / 6.58 ≈ 50.6 - j24.5 A
  |I⁰| ≈ 56.2 A

迭代第 2 步：
  V_load¹ = V_s - I⁰·Z
          = 6.58 - (50.6-j24.5)(0.6+j0.8) / 1000
          ≈ 6.529 kV
  I¹ = conj(S_load / V_load¹)
     ≈ 50.95 - j24.7 A   |I¹| ≈ 56.7 A

⋮ 收斂後（3-5 次）：
  V_load = 6.529 kV、I = 56.72 A   ← 你 Show Currents 看到的數字！

為什麼這樣設計？（vs 電路學課本）

⚡ 想想冷氣機：標籤寫「1.5 kW」，不寫「6.5 A」。台電帳單按度（kWh）收，不是按安培秒。OpenDSS 完全反映這個現實。

所以 Show Currents Elements 是把「OpenDSS 已經算好的電流」印出來。它不是你「指定」的；它是 V × Z × S 三項約束下，由 Kirchhoff 定律 + 歐姆定律唯一決定的結果。

6 · 第二個電路：含變壓器的 3 匯流排系統

真實校園會有升降壓變壓器：校外進來 11.4 kV，經變壓器降到 380 V 給一般建築，再降到 220 V 給插座。我們用 OpenDSS 重現這一層。

6.1 程式碼（可直接複製貼上跑）

複製! demo_2_with_transformer.dss —— 進階範例：含變壓器與 PV
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! 高壓側電源（臺電饋入）
New Circuit.Campus basekv=11.4 bus1=hvbus phases=3

! 高壓饋線，1 km
New Line.Feeder bus1=hvbus bus2=primbus length=1 units=km
~ r1=0.2 x1=0.3 phases=3

! 配電變壓器 Dyn11：一次側 Δ、二次側 Y 中性點直接接地，500 kVA，阻抗 5.75%
New Transformer.T1 phases=3 windings=2 xhl=5.75
~ buses=[primbus lvbus] conns=[delta wye]
~ kvs=[11.4 0.38] kvas=[500 500] %loadloss=1.0

! 300 kW 三相負載（例如某棟系館）
New Load.Bldg bus1=lvbus kV=0.38 kW=300 pf=0.92 model=1 phases=3

! 100 kW 屋頂 PV（第 2 次課會深入介紹）
New PVSystem.Rooftop bus1=lvbus kV=0.38 kVA=120 Pmpp=100
~ irradiance=1.0 pf=1.0 phases=3

! 設定電壓基準（兩層：11.4 kV、0.38 kV；陣列用空格分隔，不要逗號）
Set voltagebases=[11.4 0.38]
Calcvoltagebases

Solve
Show Voltages LN Nodes
Show Powers kVA Elements

6.2 預期輸出（實機驗證）

① Show Voltages LN Nodes — 電壓報表（三層）

LINE-GROUND and LINE-LINE VOLTAGES BY BUS & NODE

Bus     Node   VLN (kV)   Angle      pu     Base kV    Node-Node   VLL (kV)  Angle      pu

HVBUS    1     6.5812      0.0    0.99991    11.400        1-2     11.399    30.0   0.99991
   -     2     6.5812   -120.0    0.99991    11.400        2-3     11.399   -90.0   0.99991
   -     3     6.5812    120.0    0.99991    11.400        3-1     11.399   150.0   0.99991
PRIMBUS  1     6.5771      0.0    0.99929    11.400        1-2     11.392    30.0   0.99929
   -     2     6.5771   -120.0    0.99929    11.400        2-3     11.392   -90.0   0.99929
   -     3     6.5771    120.0    0.99929    11.400        3-1     11.392   150.0   0.99929
LVBUS    1     0.2150    -31.2    0.97999     0.380        1-2     0.3724    -1.2   0.97999
   -     2     0.2150   -151.2    0.97999     0.380        2-3     0.3724  -121.2   0.97999
   -     3     0.2150     88.8    0.97999     0.380        3-1     0.3724   118.8   0.97999

• 三層電壓清楚看見：源頭 11.4 kV → 饋線末端仍 11.4 kV（壓降微小）→ 變壓器後 380 V（=0.38 kV）
• HVBUS 0.99991 pu：Vsource 經過 0.1 km 內阻後就微微下垂（仍幾乎 = 1.0）
• PRIMBUS 0.99929 pu：經過 1 km 饋線壓降約 0.06% → 高壓側壓降本來就小（11.4 kV 高電壓）
• LVBUS 0.97999 pu = -2.0%：經過變壓器（含 5.75% 漏抗）+ 200 kW 淨負載 → 掉到 0.98。仍在臺電 ±5% 規範內 [9]
• LVBUS 角度 −31.2°：Δ-Y 變壓器引入 30° 相位偏移（IEC vector group Dyn1/Dyn11 標準）+ 1.2° 負載引起的滯後

② Show Powers kVA Elements — 功率流向（含 PV 反送）

ELEMENT = "Vsource.SOURCE"
TERMINAL TOTAL  -201.3 + j -134.5   242.1 kVA   pf=0.8314   ← 電源輸出 201.3 kW

ELEMENT = "Line.FEEDER"
HVBUS   TOTAL    201.3 + j  134.5   242.1 kVA   pf=0.8314   ← 進線端
PRIMBUS TOTAL   -201.2 + j -134.5   242.0 kVA   pf=0.8312   ← 出線端 (損耗 0.1 kW)

ELEMENT = "Transformer.T1"
PRIMBUS TOTAL    201.2 + j  134.5   242.0 kVA   pf=0.8312   ← 一次側 (Δ)
LVBUS   TOTAL   -200.0 + j -127.8   237.3 kVA   pf=0.8427   ← 二次側 (Y)，損耗 1.2 kW

ELEMENT = "Load.BLDG"
LVBUS   TOTAL    300.0 + j  127.8   326.1 kVA   pf=0.9200   ← 負載吃 300 kW

ELEMENT = "PVSystem.ROOFTOP"
LVBUS   TOTAL   -100.0 + j    0.0   100.0 kVA   pf=-1.0000  ← PV 反送 100 kW

Total Circuit Losses =    1.3 + j  6.7

• 能量守恆：Source 出 201.3 kW + PV 出 100 kW = 301.3 kW；Load 吃 300 kW + 損耗 1.3 kW = 301.3 kW ✓
• PV 注入 100 kW，所以從電網看出去只需供應 200 kW（300 - 100），這就是 PV 的價值——降低供電端負擔
• 變壓器損耗 1.2 kW（占總損耗 92%）：300 kW 級配電變壓器在 60% 負載率下的合理值（含 1% loadloss + 銅損）
• 線路損耗只有 0.1 kW：1 km 高壓饋線、200 kW 流量 → I²R 很小
• Source 端 PF = 0.8314（很差）：因為 PV 注入「純實功」而負載要無功（kvar=128），電網要負擔所有 var → PF 變差。這是下次課要講的「PV 過量沒有改善 PF」議題
• PVSystem PF = −1.0000：負號代表「源」（不是負載），絕對值 1 代表 unity power factor（純實功，零無功）

③ 兩個 callout：你今天要記住的兩件事

6.3 三層電壓的物理意義（速記）

每跨過一個元件就掉一點點，最後仍在 ±5% 內。這就是「電壓沿線下降」的工程直覺——若再加負載或拉長線，遲早會掉破 0.95。

6.4 從這份輸出可以讀出 5 件事（教學重點）

把 § 6.2 報表完整看完，你會抓到 5 個工程直覺，未來看任何配電潮流結果都用得上：

6.4.1 想自己驗證？把這幾個改下去

7 · 互動模擬器 🎛️

不安裝 OpenDSS 也能玩！下方這個模擬器在你的瀏覽器內跑真實的迭代法潮流計算（相當於 OpenDSS 的 Solve，誤差 < 0.01%）。

試著拖動滑桿，觀察當負載變大或線路變長時，負載端電壓如何變化：

7.1 電壓剖面圖（Voltage Profile）

沿著饋線從 source 走到末端，電壓如何一路下滑？這張圖即時顯示：

7.2 Solve 模式選擇地圖：snap / daily / duty / yearly

上面這個模擬器跑的是 snap（瞬時）模式。但第 3–4 次課我們要分析「天橋 PV 一整天的出力」、「儲能 24 小時的削峰填谷」，就得切換到 daily 模式。先建立選擇地圖：

! 搭配 LoadShape / PVShape（每 15 分鐘一點，一天 96 點）
Set Mode=Daily number=96 stepsize=15m
Solve

8 · 常用指令速查

複製Clear                                     ! 清空
New Circuit.Name basekv=11.4             ! 宣告電路
New Line.L1 bus1=a bus2=b length=1 units=km r1=0.3 x1=0.4
New Transformer.T1 phases=3 windings=2 xhl=5.75
~ buses=[busH busL] conns=[delta wye]
~ kvs=[11.4 0.38] kvas=[500 500]
New Load.L1 bus1=b kV=11.4 kW=100 pf=0.9 model=1
New PVSystem.PV1 bus1=c kV=0.38 kVA=50 Pmpp=45 irradiance=1.0
New Storage.Bat1 bus1=c kV=0.38 kWrated=100 kWhrated=200 %stored=50
New Capacitor.C1 bus1=b kV=11.4 kvar=300
New Reactor.R1 bus1=b kV=11.4 kvar=100
Edit Load.L1 kW=150                      ! 修改已存在元件
Disable Load.L1                          ! 暫時停用
Enable Load.L1                           ! 重新啟用

複製Set voltagebases=[11.4 0.38 0.22]
Calcvoltagebases

Solve                                    ! 單點潮流（snapshot）

Set mode=daily stepsize=1h number=24
Solve                                    ! 24 hr 時序

Set mode=yearly stepsize=1h number=8760
Solve                                    ! 一整年時序

Set mode=faultstudy
Solve                                    ! 短路計算

Set mode=harmonics
Solve                                    ! 諧波分析

Set maxiter=100                        ! 放寬收斂次數
Set tolerance=0.0001                   ! 收斂容差

複製Show Voltages LN Nodes        ! 每個 bus 的相電壓
Show Voltages LL                ! 線電壓
Show Currents Elements          ! 每個元件的電流
Show Powers kVA Elements        ! 每個元件的功率
Show Losses                     ! 系統總損耗
Show Buses                      ! 所有 bus 清單 + 座標
Show Taps                       ! 變壓器分接頭狀態
Show EventLog                   ! 事件紀錄

Export Voltages                 ! 輸出 CSV
Export Powers                   ! 輸出 CSV
Export Summary                  ! 摘要

複製Plot Circuit                    ! 電路拓樸圖
Plot Profile                    ! 沿饋線的電壓剖面
Plot Monitor object=Mon1        ! 某 Monitor 的波形
Plot Daisy                      ! Daisy-chain 圖
Plot Scatter                    ! 散佈圖
Plot Loadshape                  ! 負載曲線

複製! Monitor：錄影某元件的電壓/電流/功率
New Monitor.MVolt element=Line.L1 terminal=1 mode=0  ! V, I
New Monitor.MPow  element=Load.L1 terminal=1 mode=1  ! P, Q

! EnergyMeter：沿此線向下統計能量 / 損耗
New Energymeter.FeederM element=Line.Feeder terminal=1

Solve mode=daily stepsize=1h number=24
Show Monitor MVolt
Export Monitor MVolt
Plot Monitor object=MVolt channels=(1 3 5)

複製! Loadshape：負載隨時間的倍率曲線（24 點代表 24 小時）
New Loadshape.DailyBldg npts=24 interval=1
~ mult=(0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.0 1.0 0.95 1.0 1.0 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.6 0.5 0.4 0.3)

! PVShape：PV 出力曲線（夜間為 0）
New Loadshape.DailyPV npts=24 interval=1
~ mult=(0 0 0 0 0 0 0.1 0.3 0.6 0.85 0.95 1.0 1.0 0.95 0.85 0.6 0.3 0.1 0 0 0 0 0 0)

! 套用到 Load / PVSystem
Edit Load.L_bldg daily=DailyBldg
Edit PVSystem.Rooftop daily=DailyPV

! 跑 24 hr 時序
Set mode=daily stepsize=1h number=24
Solve

! 檢視結果
Plot Monitor object=Mon1
Export Monitors all

9 · 進階：用 Python 控制 OpenDSS（選讀）

若你修過 Python（選修的 Python 程式設計、或專題有用 Python），可以透過 OpenDSSDirect.py 讓 OpenDSS 變成一個被呼叫的引擎，適合做批次跑幾百個案例、或整合機器學習。

9.1 安裝

複製pip install OpenDSSDirect.py[all]

9.2 把第 5 節的電路用 Python 跑一次

複製import opendssdirect as dss

# 寫好的 .dss 檔可以直接載入
dss.run_command("Redirect demo_1_first_circuit.dss")

# 或直接在 Python 裡建電路
dss.run_command("Clear")
dss.run_command("New Circuit.Test basekv=11.4 bus1=src")
dss.run_command("New Line.L1 bus1=src bus2=load length=2 units=km r1=0.3 x1=0.4")
dss.run_command("New Load.L1 bus1=load kV=11.4 kW=1000 pf=0.9")
dss.run_command("Set voltagebases=[11.4]")
dss.run_command("Calcvoltagebases")
dss.run_command("Solve")

# 取出結果（回傳 list）
voltages = dss.Circuit.AllBusMagPu()
buses    = dss.Circuit.AllBusNames()

for b, v in zip(buses, voltages):
    print(f"{b:10s} {v:.4f} pu")

9.3 批次掃描：畫出「負載 vs 末端電壓」曲線

複製import opendssdirect as dss
import matplotlib.pyplot as plt

loads, vends = [], []
for kW in range(100, 3001, 100):
    dss.run_command(f"Edit Load.L1 kW={kW}")
    dss.run_command("Solve")
    v = dss.Circuit.AllBusMagPu()[-1]   # 末端 bus
    loads.append(kW); vends.append(v)

plt.plot(loads, vends, marker="o")
plt.axhline(y=0.95, color="r", ls="--", label="±5% 下限")
plt.xlabel("負載 (kW)"); plt.ylabel("末端 pu")
plt.legend(); plt.grid(); plt.show()

10 · 課堂挑戰（30 分鐘）

打開 OpenDSS，把第 5 節的程式碼跑起來，然後完成下列修改：

1. 挑戰 A — 加重負載：把負載從 1000 kW 改成 2500 kW。
   → loadbus 電壓跌到多少 pu？有超過臺電規定 ±5% 嗎？
2. 挑戰 B — 改善功率因數：在 loadbus 加一個電容器補償無效功率：
   New Capacitor.C1 bus1=loadbus kV=11.4 kvar=500
   → 電壓有改善嗎？線路電流變化多少？
3. 挑戰 C — 拉長線路：把 Line.L1 的 length 改成 8 km。
   → pu 跌破 0.95 了嗎？這就是為什麼偏遠地區需要升壓站。
4. 挑戰 D — 加一個變壓器：參考第 6 節，在 loadbus 之後接一個 11.4/0.38 kV 變壓器與 0.38 kV 負載。
   → 多了變壓器漏抗，電壓剖面如何變化？
5. 挑戰 E — 時序模擬（🌟 選做、第 2 次課正式教）：參考第 8 節「時序 Loadshape」分頁的範本，建立簡單 Loadshape（晚上 0.3、白天 1.0）後跑 24 hr。
   → 畫出每小時的末端電壓。本挑戰超出本課範圍，做不出來不扣分；做得出來下次課直接跳級加分。

11 · 小測驗（8 題 · 即時回饋）

每題做完會立刻看到解析，不必等下課。答對 6 題以上表示本課學習成效達標。

12 · 校園場域預覽（3 個可控資源）

接下來 3 次課會分析的三個 DER 資源。B 與 C 都位於電機館 Lab126 微電網實驗室，A 則透過校內饋線併網。請事先實地走訪一次，下次課同學們會討論該如何把你眼前看到的轉成 OpenDSS 語法。

12.1 特別關注：天橋 PV 的「中午過電壓」現象

為什麼資源 A 值得整整一次課來分析？因為它是台灣配電業最頭痛問題的縮影：PV 併網造成饋線末端中午過電壓（Katiraei & Aguero, IEEE Power & Energy Magazine, 2011）。

13 · 外部資源（想學更多）

13.1 官方與開源社群

13.2 學習資源（免費）

• EPRI OpenDSS Primer（官方入門手冊）— 隨安裝檔附 PDF，路徑：C:\Program Files\OpenDSS\Doc\
• OpenDSS Manual（參數手冊）— 同上路徑，查指令細節必備
• OpenDSS Tech Note（技術筆記）— 官方寫的主題文章：諧波、PV、時序模擬各一篇
• NREL OpenDSS Tutorials（美國再生能源國家實驗室）— YouTube 上搜尋 "NREL OpenDSS"
• IEEE PES Distribution Systems Technical Committee — 定期舉辦 webinar

13.3 相關測試系統（寫論文會用到）

以上皆已內建在 OpenDSS 安裝的 IEEETestCases 資料夾中，可直接 Compile 來跑。

13.4 相關會議與期刊

• IEEE PES General Meeting（每年 7 月）— OpenDSS 新功能多在此發表
• IEEE PES Transmission & Distribution Conference
• CIRED（International Conference on Electricity Distribution）— 歐洲配電盛會
• IEEE Transactions on Power Systems、Power Delivery、Smart Grid（三大 SCI 期刊）
• 中華民國電機工程學會《電力工程》季刊 — 中文、本土案例

13.5 AI 輔助學習（本課程建議使用）

當你卡在語法或錯誤訊息時，可用 ChatGPT / Claude / Gemini 協助：

提示詞範例：
我在寫 OpenDSS 程式，想要 [你要做的事]，
目前的程式碼是 [貼上 .dss]，
執行後出現錯誤 [貼上 Results 訊息]，
請幫我找出問題並說明原因。

但請務必自己先讀懂再複製 — 期末報告會口試，AI 產生的程式碼若你自己解釋不出來，分數會被扣。

14 · 參考文獻

1. International Energy Agency, Renewables 2023: Analysis and forecast to 2028. Paris: IEA, 2024. [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/renewables-2023
2. 國家發展委員會，《臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明》. 臺北：國發會，2022.
3. U.S. Department of Energy, "DOE Microgrid Workshop Report," Office of Electricity Delivery and Energy Reliability, Aug. 2011.
4. R. C. Dugan, Reference Guide: The Open Distribution System Simulator (OpenDSS), Electric Power Research Institute (EPRI), Palo Alto, CA, 2020.
5. R. C. Dugan and T. E. McDermott, "An open source platform for collaborating on smart grid research," in Proc. IEEE PES General Meeting, Detroit, MI, USA, Jul. 2011, pp. 1–7, doi: 10.1109/PES.2011.6039829.
6. D. Montenegro, M. Hernandez, and G. A. Ramos, "Real time OpenDSS framework for distribution systems simulation and analysis," in Proc. IEEE/PES T&D Latin America, 2012.
7. R. Tonkoski, L. A. C. Lopes, and T. H. M. El-Fouly, "Coordinated active power curtailment of grid connected PV inverters for overvoltage prevention," IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 2, no. 2, pp. 139–147, Apr. 2011.
8. IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces, IEEE Std 1547-2018, Apr. 2018.
9. 臺灣電力公司，《再生能源發電設備併聯技術要點》，2021 年修訂版.
10. W. H. Kersting, Distribution System Modeling and Analysis, 4th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2017.
11. T. A. Short, Electric Power Distribution Handbook, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2014.
12. J. A. Martínez-Velasco, Transient Analysis of Power Systems: Solution Techniques, Tools and Applications. Hoboken, NJ: Wiley, 2015.
13. A. Keane et al., "State-of-the-art techniques and challenges ahead for distributed generation planning and optimization," IEEE Trans. Power Syst., vol. 28, no. 2, pp. 1493–1502, 2013.
14. 羅慶權，〈以 OpenDSS 建構校園微電網數位分身之教學實踐〉，教育部教學實踐研究計畫 114 年度計畫書，2025.
15. P. P. Barker and R. W. de Mello, "Determining the impact of distributed generation on power systems: Part 1 — Radial distribution systems," in Proc. IEEE PES Summer Meeting, 2000, pp. 1645–1656.

15 · 第 1 次到此結束 · 接著看

第 1 次課的內容就到這。下面接著是 5/8、5/15、5/22、5/29 四次課的教材。建議：

• 👇 直接捲到下方「第 2 次｜2026-05-08」看明天上課要做什麼
• 📚 想複習可以再玩一次互動模擬器或重看第一個電路
• 📝 想看課程整體規劃，回到頂端的 OpenDSS 實作單元地圖

第 2 次｜元件建模（PVSystem / Storage / Monitor / EnergyMeter）

時間表（3 節 × 50 min + 兩個 10 min 休息 = 150 min）

PVSystem 與 Storage 兩大新元件

PVSystem 範例（demo_3）

複製New PVSystem.PV1 bus1=LoadBus phases=3 kV=11.4
~ kVA=30 Pmpp=30 irradiance=1.0
~ %cutin=0.1 %cutout=0.1 conn=wye

Storage 範例（demo_4）

複製New Storage.BESS1 bus1=LoadBus phases=3 kV=11.4
~ kWrated=30 kWhrated=100 %stored=50 %reserve=20
~ %EffCharge=95 %EffDischarge=95
~ state=discharging dispmode=default

🎯 三步口訣

☀️ PVSystem 元件拆解

PVSystem 不是「太陽能板」，而是「太陽能板 + 直流轉換 + 逆變器整體模組」。OpenDSS 用一個元件包到底。

4 個關鍵參數的物理意義

🌅 PV 反送電示意

同一個 LoadBus，PV 出力大過負載時電壓反而上升，這是與直覺相反的現象。下表用 demo_3 場景模擬：

這個簡化案例 PV (30 kW) 還小於負載 (200 kW)，所以沒「反送」。但若把 Pmpp 改大到 500（遠超過負載），就會看到反送讓 LoadBus 衝破 1.0 pu — 這是 5/15 Case A 天橋 PV 真實場景的縮影。

🔋 Storage 元件三狀態

kWrated vs kWhrated 不要搞混

30 kW × 滿放 1 hr = 30 kWh，所以 100 kWh 大約可以滿放 3.3 小時。實務上會留 %reserve=20（不放到 0），所以實際可用約 80 kWh ≈ 2.7 hr。

📊 Monitor vs EnergyMeter — 兩個不同任務的「儀表」

mode=1 是「記錄功率（P/Q）」；mode=0 是「記錄電壓電流（V/I）」。Monitor 結束後可：

複製Show Monitor M_PV       ! 看時序
Export Monitor M_PV     ! 匯出 csv 給 Excel 畫圖
Plot Monitor object=M_PV channels=[1 3]

🎯 作品 1：3-bus + PV + Storage

本次課堂作品為一個「明志校園微電網縮影」，3 個匯流排串接背景負載 + 天橋 PV 縮影 + Lab126 儲能縮影。

! 架構
[Sub 11.4kV] -- L1 0.5km -- [Bus_A] -- L2 0.3km -- [Bus_B] -- L3 0.2km -- [Bus_C]
                                          │                                  │
                                       PV 50kVA                           BESS 30kW
                                       ＋負載 150kW                        ＋負載 100kW

4 個情境練習：

1. baseline：三個 Bus pu 各是多少？
2. 夜間：PV irradiance=0，Bus_B 怎麼變？
3. 儲能充電：Storage state=charging，Bus_C 怎麼變？
4. 線路加長：L3 length 0.2 → 1.0 km，末端電壓會發生什麼？

🧪 作品 1 任務分階段（每階段 10–15 min）

🅰 任務 A — Baseline 跑通

不修改任何參數，直接 Redirect → 紀錄三個 Bus 與電源端的電壓 pu。

複製Set DataPath=D:\OpenDSS_Lab\02\Group_X
Redirect demo_5_pv_storage_3bus.dss
Show Voltages LN Nodes

填表：

🅱 任務 B — 夜間（PV 不發電）

把 PV 的 irradiance 改成 0，重新 Solve。對比 Bus_B 變化。

複製Edit PVSystem.PV_Skybridge irradiance=0
Solve
Show Voltages LN Nodes

觀察：Bus_B 從 ＿＿ pu 變到 ＿＿ pu。解釋：因為 PV 不發了，Bus_B 變回「純負載」狀態，電壓比白天 ____。

🅲 任務 C — 儲能切換為充電

把 BESS 的 state 改成 charging（吸收電網功率），重新 Solve。對比 Bus_C 變化。

複製Edit Storage.BESS_Lab126 state=charging
Solve
Show Voltages LN Nodes

觀察：Bus_C 從 ＿＿ pu 變到 ＿＿ pu。解釋：充電時儲能也是負載 → 電網要供應更多 → Bus_C 電壓比放電時 ____。

🅳 任務 D — 線路加長（壓降放大鏡）

把 Bus_B 到 Bus_C 的 Line.L3 從 0.2 km 改到 1.0 km（5 倍長），重新 Solve。觀察 Bus_C 大幅下降。

複製Edit Line.L3 length=1.0
Solve
Show Voltages LN Nodes
Show Losses

觀察：Bus_C 從 ＿＿ pu 變到 ＿＿ pu。解釋：線路加長 → R 與 X 都變大 → 同樣電流流過產生的壓降變大。

📝 一句話結論

各組在 A4 上寫一句話總結：

📤 上傳

• 修改後的 .dss 檔，命名 hw01_組X.dss，上傳到 Google Drive 組別資料夾
• A4 紙拍照上傳（或寫成 .md）
• 截止：5/8 課後 24 hr 內

📝 5/8 小測驗（8 題 · 即時回饋）

下課前 5 分鐘自我驗收。每題作答後立即看到正解與解析。

📚 完整教案

詳細逐段說明、教師端準備清單、課後分析動作：課程規劃/02_第2次_微電網元件建模_3hr教案.md

第 3 次｜Case A 天橋太陽光電系統 + 同儕互評

從實際踏查 → 寫成 OpenDSS → 解出潮流 → 判讀過電壓，並引入同儕互評讓學習從個人作品轉為學習共同體。

時間表（3 節 × 50 min + 兩個 10 min 休息 = 150 min）

📋 5/8 預告：踏查作業（5/15 前每組完成）

⚠️ PV 中午過電壓：為什麼 PV 不只是「白天有電就好」

很多人直覺以為 PV 太多會讓饋線「電不夠」，事實正好相反——中午負載低、PV 大量發電時，饋線末端會反送電導致電壓飆高，超過臺電 ±5% 規範。

傳統配電（無 PV）              PV 併入後中午
[變電所 V=1.02]               [變電所 V=1.02]
     │  ↓ 壓降                     │  ↑ 反送
     ▼                            ▼
[饋線末端 V=0.95]              [饋線末端 V=1.08 ⚠️]
正常                           違反 ±5% 規範

• 傳統配電線：末端是最低壓點（線路 IR / IX 壓降累積）
• PV 大量發電時：反送電讓功率方向反轉，末端反而變最高壓點
• 明志校園：寒暑假最嚴重（學校沒人但 PV 還在發）
• 對策：PV 出力曲線控制（active power curtailment）[7]、smart inverter Volt-VAR 控制 [8]

🤝 同儕互評（5 個面向）

📐 過電壓的物理直覺：壓降公式變號

把 5/8 講過的壓降公式拿出來，放慢動作看：

ΔV ≈ I × (R cosφ + X sinφ)

• 沒 PV 時：電流 I 從變電所流向負載 → ΔV 為正 → 末端電壓 = V_源 − ΔV → 末端較低
• PV 過量時：電流 I 反向（從 PV 流向變電所）→ ΔV 變號（負）→ 末端電壓 = V_源 − (−ΔV) = V_源 + |ΔV| → 末端較高
• 數值感：若 PV 反送 100 A、R=0.6Ω、cos φ≈1（PV 通常 unity PF）→ ΔV ≈ 60 V → 11.4 kV 系統推升 60/6580 ≈ 0.9%；裝越多越誇張

📋 Case A 樣板填空（每組課堂上要寫）

把踏查得來的實際數字（板數、kVA、線長）填到樣板的 ??? 處：

複製! ============================================
! Case A - 天橋太陽光電系統 (組 X 填空)
! 組別: ____    組員: ____    踏查日期: ____
! ============================================

Clear

! 1. 校園 11.4 kV 進線
New Circuit.MingChiCaseA basekv=11.4 phases=3 bus1=Sub MVAsc3=2000 MVAsc1=1500

! 2. 線路 (踏查的距離)
New Linecode.LC_3ph nphases=3 r1=0.1 x1=0.2 c1=3.4 units=km
New Line.L_Sky bus1=Sub bus2=BridgePV_Bus
~ phases=3 linecode=LC_3ph length=??? units=km

! 3. 校園其他負載 (平日中午 800 kW，週末 200 kW)
New Load.CampusBldg bus1=Sub phases=3 kV=11.4 kW=??? pf=0.95 model=1

! 4. 天橋 PV (從踏查算出的 kVA)
New PVSystem.PV_Skybridge bus1=BridgePV_Bus phases=3 kV=11.4
~ kVA=??? Pmpp=??? irradiance=1.0
~ %cutin=0.1 %cutout=0.1 conn=wye

! 5. 三步口訣
Set voltagebases=[11.4]
CalcVoltageBases
Solve

Show Voltages LN Nodes
Show Powers kva Elements

🎯 作品 2：天橋 PV `.dss` 檔 + 過電壓分析報告

每組從踏查的真實數字出發，跑三個情境：

1. 平日中午（校園 800 kW、irradiance=1.0）
2. 週末中午（校園 200 kW、irradiance=1.0）
3. 寒暑假 + 3 倍 PV（校園 200 kW、PV kVA × 3）

產出表格：每個情境下 BridgePV_Bus 的 pu 值、線路功率、是否違反 ±5%。

🧪 作品 2 任務分階段

🅰 任務 A — Baseline（平日中午）

填好上面樣板的 ???，使用平日中午參數：校園 800 kW、PV irradiance=1.0。Solve 後紀錄 BridgePV_Bus 的 pu 值與線路功率方向。

🅱 任務 B — 週末中午（校園負載降到 200 kW）

複製Edit Load.CampusBldg kW=200
Solve
Show Voltages LN Nodes
Show Powers kva Elements

觀察：BridgePV_Bus 從 ＿＿ pu 變到 ＿＿ pu。解釋：負載少了 → PV 反送量增加 → 末端電壓被推高更多。

🅲 任務 C — 寒暑假 + 3 倍 PV

複製Edit PVSystem.PV_Skybridge kVA=[原值×3] Pmpp=[原值×3]
Solve
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觀察：BridgePV_Bus 是否衝破 1.05 pu？若是 → 違反 ±5% 規範。對策：(1) PV 出力曲線控制（active power curtailment）[7]；(2) Volt-VAR 控制；(3) 增加儲能吸收。

📊 產出表格（A4 紙寫好上傳）

🎤 業師演講筆記模板（30 min）

本次邀請 ITRI 綠能所 / 台電綜研所同仁分享「台灣實際 11.4 kV 配電饋線的 PV hosting capacity 案例」。請每位同學在筆記本記下：

1. 業師講的一個真實 PV 過電壓案例（地點、容量、解決方法）
2. 業師提到的一個你沒聽過的工具或標準（IEEE 1547、IEC 61850 等）
3. 業師回答 Q&A 時，你最有共鳴的一句話
4. 對你未來求職的啟發（≥ 30 字）

課後請把筆記彙整給老師，整理成班級共同學習成果。

📝 5/15 小測驗（8 題 · 即時回饋）

下課前 5 分鐘自我驗收。

📚 完整教案

課程規劃/03_第3次_CaseA天橋PV_3hr教案.md

第 4 次｜時序模擬 + Lab126 實地走訪

從 snap mode（瞬間值）升級到 daily mode（24 小時時序）。同時實地走訪電機館 Lab126，看 PCS、BMS、目前已孤島運轉一個多月的實機。

時間表（3 節 × 50 min + 兩個 10 min 休息 = 150 min）

🗺️ Solve 模式地圖

     你要解的問題是…
           │
     ┌─────┴─────┐
     │           │
  「某一瞬間」  「一段時間的變化」
     │           │
     ▼           ▼
   snap        ┌──────────────┐
  （預設）      │ 時間尺度多長？ │
                └──────┬───────┘
                       │
           ┌───────────┼────────────┐
           ▼           ▼            ▼
         幾秒~幾分     24 小時       一整年
            │            │            │
            ▼            ▼            ▼
          duty        daily         yearly
       （衝擊負載）  （校園 PV）    （容量規劃）

daily mode 三件事

複製! ① 定義 24 hr 倍率曲線
New Loadshape.CampusDay npts=24 interval=1
~ mult=(0.4 0.35 0.3 0.3 0.3 0.35 0.5 0.7 0.85 0.95 1.0 1.0 1.0 0.95 0.95 0.9 0.85 0.85 0.8 0.7 0.6 0.55 0.5 0.45)

! ② 把 Loadshape 掛到 Load
Edit Load.CampusBldg daily=CampusDay

! ③ 切換到 daily 模式並 Solve
Set Mode=Daily number=24 stepsize=1h
Solve

🏛 Lab126 實地走訪 5 個觀察點

📈 三條 24 hr 倍率曲線（校園 / PV / EV）

daily mode 的核心是「用倍率（mult）代替直接給 kW」。三條曲線分別代表校園用電、PV 出力、EV 充電的小時級節奏：

複製! 校園負載 24 hr (上班時段拉高、半夜偏低)
New Loadshape.CampusDay npts=24 interval=1
~ mult=(0.4 0.35 0.3 0.3 0.3 0.35 0.5 0.7 0.85 0.95 1.0 1.0 1.0 0.95 0.95 0.9 0.85 0.85 0.8 0.7 0.6 0.55 0.5 0.45)

! PV 24 hr (鐘形, 12:00 ± 2hr 為峰)
New Loadshape.PVDay npts=24 interval=1
~ mult=(0 0 0 0 0 0 0.05 0.2 0.5 0.75 0.9 1.0 1.0 0.9 0.75 0.5 0.2 0.05 0 0 0 0 0 0)

! EV 充電 24 hr (晚峰 18-22 點)
New Loadshape.EVDay npts=24 interval=1
~ mult=(0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0)

! 掛到對應元件
Edit Load.CampusBldg daily=CampusDay
Edit PVSystem.PV_Roof daily=PVDay
Edit Load.EV_Charger daily=EVDay

! 三步口訣 → daily mode → Solve
Set voltagebases=[11.4 0.38]
CalcVoltageBases
Set Mode=Daily number=24 stepsize=1h
Solve

! 看時序結果
Show Monitor M_PV
Export Monitor M_PV   ! 匯出 csv 給 Excel 畫圖

🔋 BESS 削峰填谷策略（Case C 核心）

儲能的價值在「離峰充、尖峰放」。用 mult 在不同時段切換 charging/discharging 行為（負值 = 充電、正值 = 放電、0 = 待命）：

複製New Loadshape.BESSStrategy npts=24 interval=1
~ mult=(-1 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0)

Edit Storage.BESS_PeakShave daily=BESSStrategy

💰 經濟性試算（24 hr 一次循環）

假設台灣三段式時間電價：

BESS 30 kW × 4 hr 充滿（120 kWh）+ 4 hr 放完（120 kWh）一個循環的電費差：

充電成本（離峰 1.5 / kWh × 4 hr × 30 kW × 95% 充電效率）
  = 1.5 × 120 × 0.95 = 171 元

放電收益（尖峰 4.5 / kWh × 4 hr × 30 kW × 95% 放電效率）
  = 4.5 × 120 × 0.95 = 513 元

每日淨收益 = 513 − 171 = 342 元
每月（30 天）≈ 10,260 元
每年 ≈ 124,830 元

🎯 作品 3、4：Case B + Case C 24 hr 時序

• 作品 3 Case B：屋頂 PV + Lab126 PCS + 7 kW EV 充電樁，找出過電壓時段（pu > 1.05 的小時數）
• 作品 4 Case C：BESS 削峰填谷 24 hr SoC 軌跡 + 經濟性試算

🧪 作品 3、4 任務分階段

🅰 任務 A — Case B baseline（電機館 24 hr）

使用 案例B_電機館小型微電網_樣板.dss，跑 24 hr daily mode → 匯出 Monitor csv → 用 Excel 畫三條時序：屋頂 PV / PCS / EV。找出 LVBUS 電壓最高與最低的小時。

🅱 任務 B — Case B 過電壓敏感性

把屋頂 PV 容量調 ×2、×3、×5，分別跑 daily mode，記錄「LVBUS 違規（pu > 1.05）的小時數」。找出 hosting capacity 上限。

🅲 任務 C — Case C BESS baseline

使用 案例C_Lab126儲能_樣板.dss，套上方 BESSStrategy 倍率，跑 24 hr → 匯出 SoC 軌跡 + 電網功率。畫一張圖：尖峰時段電網從 Lab126 看出去的功率是否被削平。

🅳 任務 D — Case C 經濟性敏感性

把 BESS kWhrated 從 100 改成 60、200，分別跑經濟性試算。找出最佳容量點（最快回收期）。

📝 5/22 小測驗（8 題 · 即時回饋）

📚 完整教案

課程規劃/04_第4次_CaseBC_3hr教案.md

第 5 次｜成果發表 + 後測 + 反思寫作

學期最後一次課。各組以 IMRaD（Introduction-Method-Result-Discussion）迷你版口頭發表抽籤的案例深度版，緊接後測 + 反思寫作 + 訪談自願招募。

時間表（3 節 × 50 min + 兩個 10 min 休息 = 150 min）

🎤 口頭發表規格

抽籤主題（5/22 課末抽）

• A 深度版（天橋 PV）：×3 容量擴展、季節性比較（夏 / 冬）
• B 深度版（電機館小型微電網）：孤島運轉模擬、緊急情境
• C 深度版（Lab126 BESS）：經濟性 + 容量最佳化（30 kWh 換成 60 kWh 比較）

📝 後測與反思寫作

後測題目與前測平行（B 區 18 題 + C 區技能 + D 區 ARCS + E 區 SDT + F 區永續），同 6 碼匿名編號。後測後接 3 題結構化反思寫作：

1. 從「學了什麼」到「最讓你卡住的地方」——請具體寫一個模擬錯誤與解決歷程（≥ 100 字）
2. 最讓我有成就感的瞬間（≥ 50 字）
3. 給下一屆學弟妹的一個最重要建議（≥ 50 字）

👥 半結構訪談（自願 4–6 人）

5/29 後若你願意分享更深入的學習經驗，可報名一次 30 min 訪談（錄音轉逐字稿）。提供小額感謝。訪談大綱：

• 你對 OpenDSS 的第一印象 vs 現在的印象？
• 哪一次課改變了你對微電網的理解？
• 以後會在求職面試或其他課程用到這些嗎？
• 真實場域（天橋 PV、Lab126）有比教科書範例幫助嗎？為什麼？
• 同儕互評時最有收穫或最挫折的時刻？

📊 發表評分 Rubric（5 面向 × 4 等級 = 20 分）

教師 + 同儕雙盲評分。每面向 4 等級，每等級 1 分。

📝 IMRaD 迷你版範本（10 min 投影片建議結構）

把學術論文標準結構濃縮成 5 個 1 分鐘片段：

💭 反思寫作引導

後測後 10 分鐘，三題結構化反思——這是讓你回顧自己一個月學習旅程的機會。每題給一個好答案範例讓你掌握深度：

🏆 課程結束後的續航

• 表現優異的學生有機會參與後續學術成果擴散（細節將在 5/29 結語時公布）
• 三件作品（A / B / C）組合成「校園微電網數位分身」，可作為個人作品集
• 本互動教材永久保留於 GitHub Pages，可作為求職時的作品集連結

📝 期末綜合小測驗（8 題 · 涵蓋 5 次內容）

跨 5 次課的整合題，作為發表前自我檢核：

📚 完整教案

5/22 後依各組進度補定稿，預定路徑：課程規劃/05_第5次_整合發表後測_3hr教案.md