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研究生:白偉新
研究生(外文):Wei-Xin Bai
論文名稱:開放式渠道微水力發電量簡易評 估與混合發電系統裝置容量規劃
論文名稱(外文):Simple Evaluation of Open Channel Micro Hydro Power and Capacity Planning of Hybrid Generation System
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:電機工程系
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:開放式渠道微水力發電混合發電系統裝置容量規劃負載缺電率
外文關鍵詞:Open ChannelMicro Hydro PowerHybrid Generation SystemCapacity PlanningLoss of Load Probability
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本論文主要探討開放式渠道微水力發電量簡易評估與混合發電系統裝置容量規劃方法。對於開放式渠道微水力發電量而言,水力發電機的排列方式、旋轉方向及相對距離皆會影響發電機的發電效率,本研究考慮上述因素提出一種簡易的水力發電量估算方法。混合發電系統由風力發電機、水力發電機、太陽能模組及儲能電池組成,先建立穩態模型以規劃裝置容量。裝置容量規劃主要考慮的目標為系統的初始成本與可靠度,使用遺傳演算法求出最佳的裝置容量。針對負載缺電率、蓄電池放電深度及夏季與非夏季氣候條件,分析不同條件下對系統初始成本的影響。本論文亦建立混合發電系統的動態模型,包括主要供電電源的風力發電機、水力發電機與太陽能模組,以及備用供電電源的燃料電池與釩流電池,模擬在不同運轉條件下的動態響應,分析主要供電電源的發電變化及備用供電電源的調度情形。
This thesis focused on simple evaluation of open channel micro hydro power and capacity planning of hybrid generation system. For the open channel micro hydro power, the power generation efficiency of hydro turbines is affected by the arrangement, the relative distance, and rotation direction of the hydro turbines. Taking all the above factors into account, this study proposes a simple evaluation method of canal hydro power. The capacity planning of a hybrid generation system consisted of wind turbines, hydro turbines, photovoltaic modules and energy storage batteries is studies. The steady-state models for capacity planning are created first. The system reliability and the initial cost are adopted as targets and the genetic algorithm is utilized to find the optimal capacity. Aimed at the conditions of loss of load probability, battery discharge depth, summer and non-summer, we analyze the effect on the initial cost under various conditions. This thesis also builds the dynamic models of the hybrid generation system. The dynamic models include the main power supply of a wind turbine, a photovoltaic module, and a hydro turbine, and the backup power supply of a fuel cell and a vanadium flow redox battery. The results of the dynamic simulations under various operating conditions show the generation change of main power supply and the dispatch situation of backup power supply.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 內文概要 4
第二章 石門大圳渠道水力發電評估 5
2.1 石門大圳渠道分佈 5
2.2 石門大圳可利用渠道分析 7
2.3 水力機安裝地理位置評估 8
2.4 水力發電機設置排列方式 8
2.4.1 水力發電機並列式排列 11
2.4.2 水力發電機串列式排列 13
2.4.3 水力發電機對角式排列 15
2.5 石門大圳水力發電量評估 17
第三章 獨立型混合發電系統穩態模型 21
3.1 太陽能電池 21
3.2 風力發電機 24
3.3 水力發電機 26
3.4 蓄電池 29
3.5 變流器 33
第四章 獨立型混合發電系統裝置容量規劃 35
4.1 獨立型混合發電系統架構 35
4.2 獨立型混合發電系統運轉策略 42
4.3 最佳化設計參數設定 45
4.3.1 決定決策變量 45
4.3.2 訂定目標函數 45
4.3.3 限定約束條件 48
4.4 缺電小時數影響分析 49
4.5 放電深度影響分析 51
4.6 夏季與非夏季影響分析 54
第五章 獨立型混合發電系統動態分析 56
5.1 獨立型混合發電系統動態模型 56
5.1.1 太陽能電池 57
5.1.2 風力發電機 58
5.1.3 水力發電機 59
5.1.4 釩流電池 59
5.1.5 燃料電池 64
5.2 獨立型混合發電系統動態運轉策略 69
5.3 不同運轉條件之影響分析 71
5.3.1 運轉條件一:SoC:10%、漸弱風、漸弱流、日照上升
後下降 71
5.3.2 運轉條件二:SoC:90%、漸弱風、漸弱流、日照上升
後下降 74
5.3.3 運轉條件三:SoC:50%、陣風、日照下降 77
5.3.4 運轉條件四:SoC:50%、漸強流、日照下降 80
第六章 結論與未來展望 84
6.1 結論 84
6.2 未來展望 84
參考文獻 86
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