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研究生:邱健琮
研究生(外文):Jian-Cong Qiu
論文名稱:整合再生能源獨立發電系統之研究
論文名稱(外文):Study of Isolated Power Systems Integrating Renewable Energy
指導教授:陳鴻誠
指導教授(外文):Hung-Cheng Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:資訊與電能科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:143
中文關鍵詞:可再生能源獨立發電系統風力機太陽能電池燃料電池微渦輪機柴油機
外文關鍵詞:Renewable EnergyIsolated Power SystemsWind TurbineSolar CellFuel CellMicroturbineDiesel Engine
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在石化燃料日漸減少以及環保意識高漲的潮流之下,乾淨、無污染、取之不盡、用之不竭的能源是迫切需要,因此可再生能源是近年來各國相當重視的一項研究,愈來愈多國家將可再生能源列為未來能源政策考慮重點,整合再生能源之獨立發電系統將日漸普及。為此,本論文首先利用Matlab/Simulink建立各再生能源的動態模型,包括發展已有一定水準的風力機與太陽能電池、發展迅速的燃料電池與微渦輪機機組,同時亦考慮機動性高且運用廣泛的柴油機。進一步地,利用這些動態模型建構出整合再生能源之獨立發電系統模型,以獨立且平穩供電為目標,針對可能影響系統功率不穩之因素進行模擬,探討在外在環境條件改變之下,分析各發電機之變動情形,以及功率是否能平穩供應。此外亦加入故障分析作全面性動態響應探討,以研究系統響應性能。
本論文探討之整合再生能源獨立發電系統,盡可能以風力機及太陽能電池為主要供應負載之電源,當負載增加或外在環境影響造成輸出功率不足,再由柴油機、微渦輪機或燃料電池為輔助電源供給,藉由對此系統動態性能的模擬與分析,將可作為未來實際著手規劃整合再生能源獨立發電系統之整體設計及運作之參考。
The clear and plied energy is necessary because of the less fossil resource and spirit of eco-awareness. Renewable energy research and energy policy-making in the future are respected by many countries. New markets for renewable hybrid power systems are emerging driven by the growing technique of renewable energy. In order to address these emerging markets, an analysis is required for conducting preliminary hybrid system evaluation. To respond this need, the main emphasis of this paper is to utilize the MATLAB/Simulink software to model the isolated power systems integrating renewable energies, including wind turbine, solar cell, fuel cell, microturbine, and diesel engine. In according to various operating conditions, the dynamics of the isolated power system are comprehensively analyzed.
Wind turbine and solar cell are main source to supply load in this paper. The microturbine, diesel engine, and fuel cell are auxiliary generating sources when load is increased or a shortage of output power due to environmental conditions changed. The most practical and cost-effective means to operate it can be attained from the dynamic simulation based on theses modes. The analytical results are referable for integrated design and operation of the isolated power system integrating renewable energies.
目 錄
中文摘要 ------------------------------------------------------------------ i
英文摘要 ------------------------------------------------------------------ ii
誌 謝 ------------------------------------------------------------------ iii
目 錄 ------------------------------------------------------------------ iv
表目錄 ------------------------------------------------------------------ vi
圖目錄 ------------------------------------------------------------------ vii
第一章 緒論------------------------------------------------------------ 1
1.1 前言------------------------------------------------------------ 1
1.2 文獻回顧------------------------------------------------------ 3
1.3 研究動機------------------------------------------------------ 4
1.4 內容概要------------------------------------------------------ 5
第二章 發電系統模型之建立--------------------------------------- 7
2.1 太陽能電池--------------------------------------------------- 7
2.2 風力發電機--------------------------------------------------- 14
2.3 燃料電池------------------------------------------------------ 20
2.4 微渦輪機------------------------------------------------------ 24
2.5 柴油機--------------------------------------------------------- 28
第三章 風力-柴油機混合發電系統之運轉模擬---------------- 32
3.1 控制器參數最佳化------------------------------------------ 32
3.2 風速變動之影響--------------------------------------------- 36
3.3 負載變動之影響--------------------------------------------- 49
3.4 綜合變動之影響--------------------------------------------- 60
3.5 故障分析------------------------------------------------------ 64
第四章 風力-微渦輪機混合發電系統之運轉模擬------------- 74
4.1 風力-微渦輪機混合發電系統之運轉------------------- 74
4.2 風力變動之系統影響--------------------------------------- 79
4.3 負載變動之影響--------------------------------------------- 89
4.4 綜合變動之影響--------------------------------------------- 96
4.5 故障分析------------------------------------------------------ 101
第五章 整合再生能源獨立發電系統之運轉模擬--------------- 110
5.1 系統架構介紹------------------------------------------------ 110
5.2 風速變化之影響--------------------------------------------- 112
5.3 日照量及溫度之影響--------------------------------------- 121
5.4 負載變動之影響--------------------------------------------- 126
5.5 綜合變動之影響--------------------------------------------- 131
第六章 結論與未來展望--------------------------------------------- 135
6.1 結論------------------------------------------------------------ 135
6.2 未來展望------------------------------------------------------ 136
參考文獻 ------------------------------------------------------------------ 137
作者簡介 ------------------------------------------------------------------ 143
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