臺灣博碩士論文加值系統

依據105年經濟部所宣布之「永續的能源與資源管理」政策中，於114年再生能源發電（Renewable Energy Source, RES）量占總發電量達20%，再加上核一、二、三廠在107年至114年相繼退休除役，由此可知，我國將大力推動再生能源發電。
本研究分三大部份，第一部份探討各國之再生能源發電併網時，所遭遇到之電網容納條件不足的特性及其解決方法。國內亦有相同困境，為此，資策會曾沿用國際上公認的自動需量反應自動卸載通訊介面標準OpenADR，再擴大其功能用於「限制再生能源發電量」。
本研究的第二部份整理此項「限制再生能源發電量」的通訊介面標準，說明此介面標準的系統架構，包括：如何介接再生能源發電控制中心（或其能源管理系統）與電力公司的配電調度中心，甚至介接於RES能源管理系統和集成商的虛擬終端（VEN）主機之間。
第三部份分別針對我國未來屋頂型太陽光電及大型離岸風場，列舉多項必須「限制再生能源發電量」的情境，為之其設計發電量或出力限制流程並規劃其所需之通訊介面系統。
本論文除列舉電網對於再生能源發電容納條件不足的諸多情況以外，並以台灣的實際案例以模擬方式說明為何運用自動需量反應限制再生能源發電量可以紓解此電網容納性不足的困境，作為我國未來擴大再生能源發電量併網的一項有效工具。

According to the policy “Sustainable Energy and Resource Management” announced by Ministry of Economic Affairs in 2016, the renewable energy sources will account for 20 percent of total power generation capacity in 2025. In addition, Taipower plans to decommission the Chinshan, Kuosheng and Maanshan Nuclear Power Plant respectively from 2018 to 2025. For these reasons, Taiwan government will spare no effort to promote renewable power generation.
The thesis consists of three main parts: First, researching on the renewable energy power grid of different countries, we reviewed the problems of power grids that have insufficient capacity and its solutions. Regarding the same predicament in Taiwan, Institute for Information Industry (III) has introduced internationally recognized OpenADR standard, and expanded its function to restrict power generation capacity of renewable energy as Energy Information Communication Framework (EICF). Second, we analyzed EICF and further discussed its system framework; including methods of connecting renewable energy power generation control center (or its energy management system) with distribution center of an electric utility, and even between Resource Energy System and Virtual End Node of the aggregator. Third, focusing on Photovoltaic Roofing System and large-scale offshore wind farm, we demonstrated multiple crucial scenarios of restricting power generation capacity of renewable energy; furthermore, we designed the adequate power generation capacity or the output restrictions process, and planned suitable communication interface system.
In summary, by evaluating different situations of insufficient capacity of power grid for renewable energy generation and simulating actual cases in Taiwan, we explained how to utilize Auto Demand Response to restrict renewable energy power generation capacity in order to solve the predicament of insufficient capacity of power grid, and as an effective tool for promoting renewable energy generation power grid.

目錄
摘要
Abstract
誌謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1研究背景
1.2文獻回顧
1.3研究內容與貢獻
1.4章節概述
第二章 擴大再生能源發電容量的必要性
2.1前言
2.2國內擴大再生能源之必要性
2.3再生能源發電出力的不確定性
2.3.1風電不確定性
2.3.2太陽光電不確定性
2.4為何再生能源發電的滲透程度愈高其容量價值愈低
2.4.1尖峰因子
2.4.2容量價值定義
2.4.3再生能源滲透程度與容量價值關係
2.5為何運用需量反應可以擴大再生能源發電的併網容量
2.5.1何謂需量反應
2.5.2為因應再生能源發電出力的不確定性
2.5.3為紓解電網對於再生能源發電的限制
2.6 本章結論
第三章 自動需量反應
3.1 前言
3.2自動需量反應服務
3.3 OpenADR和HEMS/BEMS
3.3.1 OpenADR
3.3.2 HEMS/BEMS
3.4能源資通訊系統資料交換技術規範
3.4.1通訊協定
3.4.2資料流
3.4.3用戶場域控制類型
3.5本章結論
第四章 利用自動需量反應擴大再生能源併網容量的應用案例
4.1前言
4.2屋頂型太陽光發電
4.2.1大愛村案例說明
4.2.2太陽光電系統發電量估算公式
4.2.3大愛村的系統阻抗估計結果
4.2.4案例一：三相平衡
4.2.5案例二：三相不平衡
4.2.6大愛村太陽光發電限制出力計算流程
4.2.7適用於高壓用戶太陽光電限制出力或調整相別系統
4.3離岸風力發電
4.3.1案例說明
4.3.2風機發電公式
4.3.3案例一：當風速超過最大額定風速
4.3.4案例二：當風速為年平均時，線路跳脫
4.3.5案例三：由大城D/S外送風電超過161kV聯外線路
4.3.6風電限制出力計算流程
4.3.7風電限制出力之系統
4.4本章結論
第五章 結論與未來展望
5.1結論
5.2未來展望
參考文獻
圖目錄
圖 2 1 101年7月台電風力小時發購電曲線和7月29~31日逐時風速變化曲線對照圖：(a)全月逐時發購電量曲線；(b)7月29~31日逐時風速曲線
圖 2 2 風機輸出功率曲線
圖 2 3 澳洲NEM於2006-2013年間年尖峰日均化後之半小時負載相對於均化後之半小時風速
圖 2 4 風場內的風機對於風速之干擾：(a)自由大氣層（即風速不受地表干擾）的地表高度；(b)受風車阻礙後之風速
圖 2 5 104年高雄地區每日日照量與台電每日太陽光電自有發電量及外購發電量
圖 2 6 104年9月27日至30日每小時日照與台電每小時太陽光電自有發電量及外購發電量（指圖 2 5紅框處）
圖 2 7 台電力公司各項發電機組尖峰因子之規劃設定值
圖 2 8 風電系統負載對於系統可靠度之關係圖
圖 2 9 澳洲NEM於2006-2013年間的最高日負載所對應的該小時風電出力
圖 2 10 風機容量價值相對於風電滲透程度的解析模擬結果
圖 2 11 2007~2013年美國電業棄風能量佔風機出力比
圖 2 12 至2014年日本太陽光電取得運轉執照及實際的併網容量對比
圖 2 13 日本東京電力公司與早稻田大學共同制定太陽光電併網介面標準
圖 3 1 美國Honeywell ADR系統圖
圖 3 2 OASIS EI 1.0標準及OpenADR 2.0規範之間的關係
圖 3 3 智慧家庭HEMS示意圖
圖 3 4 智慧建築BEMS示意圖
圖3 5 資策會示範場域EICF介面控制表示圖
圖3 6 資策會示範場域乾接點介面控制表示圖
圖 3 7 資策會示範場域Modbus介面控制表示圖
圖4 1 高雄大愛村與小林二村所設置之太陽光電與電力儲能系統併聯的台電饋線
圖 4 2 大愛村太陽光發電造成台電饋線電壓變動率計算流程圖
圖 4 3 集成商的兩個開關盤及一座控制中心
圖 4 4 假設單鄰住宅之多相亭置式變壓器
圖 4 5 大愛村單鄰住宅屋頂太陽光電電源線併聯至台電亭置式變壓器示意圖
圖 4 6 大愛村兩鄰的住宅屋頂太陽光電電源線分別併聯至不同相別的台電亭置式變壓器示意圖
圖 4 7 大愛村太陽光電資料傳輸系統圖
圖 4 8 大愛村太陽光發電與EICF系統架構圖
圖 4 9 適用於高壓用戶之太陽光發電Case 2假設情境之資料傳送圖
圖 4 10 台電離岸風力發電第一期計畫場址範圍
圖 4 11 離岸風機連接開關廠之配置圖
圖 4 12 台電離岸風力發電第一期計畫5MW風機建議佈置圖
圖 4 13 AREVA M5000風機出力曲線
圖 4 14 多座離岸風場連接開關廠之配置圖
圖 4 15 彰濱工業區離岸風機計算流程圖
圖 4 16 彰濱離岸風力發電資料傳輸系統圖
圖 4 17 彰濱工業區離岸風機與EICF介面控制表示圖
圖 4 18 風力發電場Case 3假設情境之資料傳送圖
表目錄
表 1 1 政府於104年訂定之各類型再生能源推廣目標-裝置容量
表 1 2 105年宣布政策之各類型再生能源推廣目標-年發電量
表 2 1 104年高雄地區氣象站逐日降雨量資料
表 2 2 風電系統中影響容量價值（CC）的因素比較
表 3 1、OpenADR 2.0驗證等級
表 4 1 11.4kV饋線阻抗參數
表 4 2 彰工電廠監測站歷年各月風況表

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