臺灣博碩士論文加值系統

近幾年來，受到能源危機的影響及環保意識提高，再生能源之推展顯然已形成一股熱潮，再生能源中尤其以風力發電機組經不斷研發、技術提昇，已進步到目前商業化量產情形，因此也越來越多風力機組投入裝置，為避免風力發電併聯到電力系統造成系統發生擾動現象，其併接後引起之電壓改變情形，將直接影響用戶用電品質，運維上保護協調及人員安全等，值得重視與進一步瞭解。
澎湖地區雖然風力資源豐富，但由於電力系統規模尚小且為獨立系統，系統較脆弱且容易受風力不穩定之干擾致影響電力品質，本論文主要以該區目前電力系統，由PSS/E程式探討分析現行8部風力發電機輸出電力在負載離峰情形下對系統之衝擊影響，並嘗試以能量傳遞觀念透過鍵結圖理論分析法及結合Simulink軟體模組之程序轉換、輔以瞭解系統動態行為特性。
由能量觀念分析系統動態行為，如能結合系統發電量、線路負載資料等，應可即時反映系統狀況功能，提供維運人員得知系統脆弱處如壓降、損失等補償改善依據，本文除可作為風機裝置容量佔系統負載之合理比例之參考外，另可提供輔助電力系統分析之新研究方向。

As a result of the influences from energy crisis and escalating environmental protection awareness in the recent years, developing renewable energy has clearly become the popular trend. Among the many renewable resources, wind power generation, after on-going research and development and as well as the technology enhancement, has advanced to commercial mass-production. Therefore, there are more and more wind power generators being installed. To prevent potential disturbing occurrences from happening when joining up wind power generators in parallel with the main electricity supply system, current situation needs to be emphasized and must undertake further study in terms of how voltages will change after joining in parallel, how it will impact the qualify of life for the users, and how to protect the safety and coordinate different personnel in the operation.

The Penghu region is rich in wind power resources although the local power system is small in scale as well as is an independent system, thus it is relatively fragile where the quality of energy is easily interfered by the instability of the wind. The existing power system in the region is the subject of this study where the impact and influences on the system created by the energies generated by the 8 wind power generators, are analyzed with the loading management at off peak conditions. The research attempts to understand the characteristics of the dynamic behaviors of the system using the concept of energy transfer through bond graph theory analysis, and in conjunction with the procedure conversion of the Simulink software modules.

On analyzing dynamic behavior of the system through energy concept, system condition and functions are reflected immediately when data such as generation volume and circuit loading of the system are integrated, providing maintenance teams the basis for improvement and compensation on the weaknesses of the system such as voltage drops or losses. This study serves as a reference for a reasonable ratio between the capacity of wind generator facilities and the system loading, and provides a new direction for the research in power system analysis.

中文摘要..................................................... .....................................................i
英文摘要.................................................. .......................................................ii
誌謝................................................................. ...............................................iv
目錄.................................................................... ............................................ v
表目錄.................................................................... ........................................vii
圖目錄........................................................................ ................................... xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 相關研究概況文獻回顧 5
1.4 章節摘要 6
第二章 風機概論與併入系統之影響 8
2.1 風力發電之理論 8
2.2 風力發電機之種類與特性簡介 10
2.2.1 葉片控制系統 11
2.2.2 風向控制系統 12
2.2.3 市上主要風機型式簡介 12
2.3 變轉速風機之歷史 17
2.3.1 國外可變速風力機組之歷史 17
2.3.2 國內可變速風力機組之應用 18
2.4 風機併聯對電力系統造成之影響 21
2.4.1 電壓調節 21
2.4.2 故障電流與保護之衝擊 23
2.4.3 諧波注入及電壓失真 24
2.4.4 電壓閃爍 26
2.4.5 單獨運轉與自立運轉影響維護人員之生命 27
2.4.6 其它 28
2.5 風力發電併入系統之相關規定 29
2.5.1 再生能源發電設備併聯系統之分類 30
2.5.2 再生能源發電設備與本公司間之責任分界點 31
2.5.3 運轉規範 31
第三章 PSS/E模擬法對澎湖電力系統之影響分析 35
3.1 地理概況 35
3.2 電力系統結構 37
3.2.1 尖山發電廠基本資料 38
3.2.2 中屯風力發電廠基本資料 41
3.2.3 輸電線路及變壓器常數 42
3.2.4 負載資料 43
3.2.5 中屯風場使用之風機模型簡介 45
3.3 PSS/E模擬與分析 45
3.3.1 電力潮流分析 47
3.3.2 故障電流檢討 50
3.3.3 系統穩定度檢討 51
第四章 以鍵結圖法模擬風機對澎湖供電系統影響之分析 58
4.1 鍵結圖基本元件概述及因果關係介紹 58
4.2 鍵結圖與電路學對應關係 61
4.3 澎湖地區電力系統鍵結圖模組建立與分析 65
第五章 結論與建議 75
5.1 模擬情形 75
5.2 心得與建議 76
5.2 未來研究方向 78
參考文獻 79

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