臺灣博碩士論文加值系統

隨著太陽能發電廠的增加，太陽光電對於電力系統之影響亦逐漸增加。本論文主要目的在於探討太陽光電併入電力系統之動態特性研究，首先分析太陽光電併入系統前、後，太陽光電與系統間之電力潮流變化與併接點電壓變動之情形，接著根據相關併聯準則，檢視其電壓變動率、線路載流率等有無超過系統之相關規範，最後針對系統的動態情形進行分析。
本論文以台電公司與民間未來發展之太陽光電為研究對象，研究系統為台灣電力系統，研究當系統與太陽光電分別發生三相短路故障時，太陽光電之動態特性，並研究太陽光電於照度變動下所引發的電壓變動情形。研究結果顯示當太陽光電併入系統後，由於太陽光電之裝置容量較小，對系統產生影響較小。而太陽光電於照度變動下雖會影響系統的電壓與頻率，但經過一段時間後系統仍會回復正常運轉狀態。

With more penetration of solar power plants, photovoltaic will be exerting more influences on the power system. The main purpose of this thesis is to study the dynamic characteristics of the power system with photovoltaic generation. First, power flow and bus voltage variations of the system with photovoltaic generation are calculated. Then according to the related interconnection criteria, the voltage variation and cable loading are inspected to determine whether the system complies with relevant specifications. Finally, the dynamic responses of the system are analyzed.

This thesis focuses on Taiwan power system with photovoltaic generation. The system dynamic characteristics are examined when three-phase faults occur, and the system voltage variations subject to illumination change are investigated. Results show that photovoltaic generation has less impact on system because the capacity of the photovoltaic generation is not high. The illumination change does affect both voltage and frequency of the system, and the system will return to a normal operating state after a period of time.

摘要 I
Abstract II
目次 III
圖目次 IV
表目次 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究分析工具與論文架構 3
第二章 太陽光電發電介紹 4
2.1 太陽光電發電原理 4
2.2 太陽能電池種類 5
2.3 太陽光電發電模組 9
2.4 太陽光電發電系統種類 11
第三章 太陽光電併接於電力系統之相關規範與控制方法 13
3.1 再生能源併聯相關規範 13
3.2 太陽光電控制模型 16
第四章 案例分析 18
4.1 系統架構 18
4.2 電力潮流分析 21
4.2.1 104年台電系統 21
4.2.2 太陽光電併入104年台電系統後 22
4.2.3 太陽光電併入104年台電系統後發生N-1事故 24
4.3 電壓變動分析 28
4.3.1 104年台電系統 28
4.3.2 太陽光電併入104年台電系統後 29
4.4 匯流排三相接地故障對系統之影響 30
4.4.1 345 kV匯流排發生三相接地故障 30
4.4.2 161 kV匯流排發生三相接地故障 38
4.4.3 太陽光電內發生故障 46
4.5 照度變動對系統之影響 62
第五章 結論與未來研究方向 72
5.1 結論 72
5.2 未來研究方向 73

[1] R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, Energy: Its Use and the Environment, Thomson, 2006.
[2] 經濟部能源局，2014年能源產業技術白皮書，2014年。
[3] 吳元康、鄒明諺、王耀村，“大規模太陽光電併入電力系統之衝擊分析”，台電工程月刊，第798期，頁26-44，2015年。
[4] M. A. Vargas and N. Garcia, “Power flow solution of power networks with photovoltaic generation and a battery energy storage system,” in Proceedings of 2014 IEEE Conference &; Exposition on PES General Meeting, pp. 1-5, 2014.
[5] T. Alquthami, H. Ravindra, M. O. Faruque, M. Steurer, and T. Baldwin, “Study of photovoltaic integration impact on system stability using custom model of PV arrays integrated with PSS/E,” in Proceedings of IEEE North American Power Symposium (NAPS), pp. 1-8, 2010.
[6] W. Du, M. Zhou, B. Lin, and G. Yang, “Photovoltaic power penetration capacity assessment considering static voltage stability,” in Proceedings of 2013 IEEE PES Asia-Pacific on Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), pp. 1-6, 2013.
[7] A. R. Aarathi and M. V. Jayan, “Grid connected photovoltaic system with super capacitor energy storage and STATCOM for power system stability enhancement,” in Proceedings of 2014 International Conference on Advances in Green Energy (ICAGE), pp. 26-32, 2014.
[8] 吳元康、陳昭榮、徐琨瑋、葉志明，“太陽光電系統短期發電預測技術研究”，台電工程月刊，第750期，頁99-110，2011年。
[9] Siemens Power Technology International, PSS/E Program Operation Manual, Version 33.4, 2013.
[10] 張智星，MATLAB程式設計入門篇，碁峯資訊股份有限公司，2010年。
[11] 沈輝、曾祖勤，太陽能光電技術，五南出版股份有限公司，2008年。
[12] 李朱育、李敏鴻、李勝偉、柯文政、段生振、陳念波，圖解光電半導體元件，五南出版股份有限公司，2014年。
[13] 黃惠良、曾百亨，太陽電池，五南圖書公司，2008年。
[14] 羅運俊、何梓年、王長貴，太陽能發電技術與應用，新文京開發公司，2007年。
[15] 許巧玲，“太陽電池-21世紀的新能源”，科學新天地，第8期，2004年。
[16] 莊嘉琛，太陽能工程-太陽電池篇，全華圖書，2008年。
[17] 吳財富、張健軒、陳裕愷，太陽能供電與照明系統綜論，全華科技圖書股份有限公司，2003年。
[18] 蔡進譯，“超高效率太陽電池-從愛因斯坦的光電效應談起”，物理雙月刊，第27卷，第5期，2005年。
[19] A. Driesse, S. Harrison, and P. Jain, “Evaluating the effectiveness of maximum power point tracking methods in photovoltaic power systems using array performance models,” in Proceedings of 2007 IEEE on Power Electronics Specialists Conference, pp. 145-151, 2007.
[20] Q. Kou, S. A. Klein, and W.A. Beckman, “A method for estimating the long-term performance of direct-coupled PV pumping systems,” Solar Energy, Vol. 64, No. 1-3, pp. 33-40, 1998.
[21] W. De Soto, S. A. Klein, and W. A. Beckman, “Improvement and validation of a model for photovoltaic array performance,” Solar Energy, Vol. 80, No. 1, pp. 77-88, 2006.
[22] F. Nakanishi, T. Ikegami, K. Ebihara, S. Kuriyama, and Y. Shiota, “Modeling and operation of a 10 kW photovoltaic power generator using equivalent electric circuit method,” in Proceedings of Conference Record of the Twenty-Eighth IEEE on Photovoltaic Specialists Conference, pp. 1703-1706, 2000.
[23] R. A. Messenger and J. Ventre, Photovoltaic Systems Engineering, CRC Press, 2004.
[24] J. Crispim, M. Carreira, and R. Castro, “Validation of photovoltaic electrical models against manufacturers data and experimental results,” in Proceedings of International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, pp. 556-561, 2007.
[25] K. H. Hussein, I. Muta, T. Hoshino, and M. Osakada, “Maximum photovoltaic power tracking: an algorithm for rapidly changing atmospheric conditions,” IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution, Vol. 142, No. 1, pp. 59-64, 1995.
[26] 台灣電力公司，再生能源發電系統併聯技術要點，2009年。
[27] Siemens Power Technology International, PSS/E Program Application Guide Volume 2, Version 33.4, 2013.
[28] Siemens Power Technology International, PSS/E Model Library, Version 33.4, 2013.
[29] B. Tamimi, C. Canizares, and K. Bhattacharya, “System Stability Impact of Large-Scale and Distributed Solar Photovoltaic Generation: The Case of Ontario, Canada,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 4, No. 3, pp. 680-688, 2013.
[30] 張忠良、莊政宏、吳滄堯、梁國堂，“台灣電力系統併聯再生能源容量及相關議題探討”，台電工程月刊，第788期，頁74-83，2014年。
[31] 台灣電力公司，輸電系統規劃準則，2013年。