臺灣博碩士論文加值系統

隨著陸岸與離岸風場的占比增加，因此風力發電機對於電力系統的影響亦逐漸增加。本論文研究目前兩種常用於離岸風場之雙饋式風力發電機與全功率換流器風力發電機併入系統時，對系統所產生之影響。首先分析現有之陸岸風場併入前後之電力潮流變化與轄區匯流排電壓變動情形，接著討論大型離岸風場併入之影響，最後針對系統暫態情形進行分析。
本論文中分別使用雙饋式與全功率換流器風力發電機兩種不同風機組成之離岸風場，研究當系統與離岸風場分別發生三相短路故障時，兩種類型風機之動態特性，並與現有故障穿越能力比較。研究結果顯示當陸岸風場併入後，由於裝置容量較小，因此對系統沒有產生多大影響。但是當離岸風場併入系統後，則需考慮提升輸電相關設備之能力。此外，在故障發生期間，雖然兩種風機都能夠進行虛功率的調節，但全功率換流器風機在故障清除後相較於雙饋式風機能夠提供更多虛功率，擁有更快回復至穩定狀態的能力。

With more penetration of wind energy from onshore and offshore wind farms, wind generation will thus be exerting more influences on the original power system. The main purpose of this thesis is to study two commonly adopted offshore wind turbine types, namely the doubly-fed induction generator and the full converter wind turbine. These two types of wind turbines are to be set as the offshore wind farm generating machines to compare their performances in the system. First of all, the power flow and voltage variation are investigated with the existent onshore wind farm included in the system. Secondly, the impacts on the system with offshore wind farm further incorporated into system are examined. Finally, transient responses of the two kinds of wind turbines under three-phase fault are analyzed to verify their ride-through capabilities. Results show that onshore wind farm have less impact on system because the capacity of the onshore wind farm is relatively small; while on the other hand, the offshore wind farm has much more influence on the power system and the performance of related transmission equipment needs upgrading. Moreover, the wind farm with full converter wind turbine is capable of providing more reactive power as compared to the doubly-fed induction generator, so that the full converter wind turbine can return to a steady state within a shorter time.

摘要 I
Abstract II
圖目次 V
表目次 VIII
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 風力發電技術與市場 4
2.1 國外風力發電現況與發展趨勢 4
2.2 臺灣風力發電現況與發展趨勢 7
第三章 風力發電機之分類 12
3.1 鼠籠式感應發電機 14
3.2 繞線式感應發電機 15
3.3 雙饋式感應發電機 16
3.4 全功率換流器發電機 21
第四章 風場併聯技術相關規定 26
4.1 故障穿越能力 26
4.1.1 低電壓穿越能力 27
4.1.2 高電壓穿越能力 27
4.2 各國相關規範 28
4.2.1 德國 28
4.2.2 英國 29
4.2.3 美國 29
4.2.4 加拿大 30
4.3 臺灣相關規範 31
第五章 案例分析 34
5.1 系統架構 34
5.2 電力潮流分析 37
5.2.1 104年臺電規劃系統 37
5.2.2 陸岸風場併入後 38
5.2.3 離岸風場併入後 39
5.2.4 離岸風場併入後發生N-1事故 40
5.3 電壓變動分析 44
5.3.1 原臺電系統 44
5.3.2 陸岸風場併入後 45
5.3.3 離岸風場併入系統 46
5.4 三相接地故障對系統之影響 47
5.4.1 345 kV匯流排發生三相接地故障 47
5.4.2 161 kV匯流排發生三相接地故障 52
5.4.3 風場內發生故障 72
第六章 結論與未來研究方向 82
6.1 結論 82
6.2 未來研究方向 83

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