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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:羅宇喬
研究生(外文):Yu-Qiao Luo
論文名稱:含再生能源微電網儲能容量最佳化之研究
論文名稱(外文):The Optimization of Capacity of Energy Storage System in Microgridwith Renewable Energies
指導教授:許世哲許世哲引用關係
指導教授(外文):Shih-Che Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電機工程研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:微電網分散式電源儲能容量
外文關鍵詞:Distributer GenerationMicrogridcapacity of energy storage
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於化石燃料短缺、地球暖化日益嚴重,世界各國開始重視發展再生能源以解決能源成本高漲及地球氣候變遷。基於再生能源發電上的間歇性,各國也同時發展智慧電網及微電網等技術。現今微電網的研究與建置,已有蓬勃發展的趨勢。

  微電網是由分散式電源、儲能系統及負載所組成。透過適當的控制及通訊,能獨立運轉、與市電併聯跟孤島運轉。微電網具備能提高再生能源發電滲透率、提高特殊用戶供電可靠度及供電品質、降低輸電損失等特性。

  微電網的儲能容量最佳化,是建置及規劃微電網的重要研究議題之一,目前雖然尚未有完善及符合經濟效益的方法,然而已有眾多文獻加以探討。

  本論文對微電網儲能容量最佳化,提出一套完整的數學模型表示之,根據核能研究所微電網負載以及再生能源預測資料,計算出微電網在獨立運轉、市電併聯的情況下最佳化之容量。進而探討微電網在未來不同的情況下計算出儲能最佳容量。
關鍵字:微電網、分散式電源、儲能容量


  Due to theproblem of running out fuel and global warming is getting worse and worse. Countries around the world began to pay attention to develop renewable energy to solve the rising energy costs and global climate changes. Based on the instability of renewable energy, the Technologies of smart grid and microgrid are being developed around the world. The research and construction
of microgrid have been booming.


  Microgrid which consists of loads, energy storages and distributed generations can operate under Independent operation, grid connected or islanding mode through proper control methodologies and communication technologies. Microgrid can reduce transmission losses, enhance the reliability and power quality of customer, and increase the penetration of renewable energy.

  The optimization of capacity of energy storage system in microgrid is one of its research and planning. Although an ideal and cost-effective method is yet to see at present, however, there are numerous literatures have explored.

  This thesis is focused on optimization of capacity of energy storage system in microgrid. A mathematical model is designed. According to the data of INER(Institute of Nuclear Energy Research),calculate the optimization of capacity of energy storage system in microgrid under Independent operation, grid connected or islanding mode. Furthermore, this algorithm is explored to the different situation in the future.


摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章緒論
1.1研究背景
1.2 文獻回顧
1.3論文內容及貢獻
1.4 章節概述
第二章微電網簡介
2.1建置微電網目的
2.2微電網的組成與發展現況
2.3微電網運轉特性
第三章 儲能系統對再生能源動態特性之改善
3.1 儲能系統簡介
3.2 儲能系統對風力發電系統動態特性之改善
3.3儲能系統對太陽能系統動態特性之改善
第四章 微電網儲能系統容量最佳化分析方法
4.1研究假設
4.2最佳化目標函數的組成
4.3限制條件
4.4 計算流程
第五章 最佳化分析結果
5.1 核研所微電網儲能系統容量最佳化分析
5.1.1核研所微電網架構
5.1.2 再生能源及負載數據
5.1.3 分析結果
5.2獨立運轉其他案例分析
5.2.1案例1:燃料電池固定為 30kW,燃料成本為3元/kWh
5.2.2案例2:燃料電池固定為 30kW ,燃料成本改為 8元/kWh
5.2.3 案例3:微渦輪機固定為100kW
5.3市電併聯案例分析
第六章 結論與未來研究方向
6.1結論
6.2 未來研究方向
參考文獻

圖2.2- 1微電網架構示意圖
圖3.2- 1儲能系統穩定間歇性再生能源輸出圖
圖3.3- 1儲能應用於大型太陽能光電場圖
圖3.3- 2硫化鈉蓄電池(NaS)穩定太陽能發電的輸出波形
圖4.3- 1冬季負載扣除再生能源階梯圖
圖4.4- 1 夏季負載階梯圖
圖4.4- 2未來時間電價圖
圖4.4- 3獨立運轉微電網儲能容量最佳化計算流程圖
圖4.4- 4市電併聯儲能容量最佳化流程圖
圖5.1- 1核研所微電網架構
圖5.1- 2核研所微電網測試場
圖5.1- 3夏季負載預測階梯圖
圖5.1- 4春夏季負載預測階梯圖
圖5.1- 5冬季負載預測階梯圖
圖5.1- 6夏季太陽能預測階梯圖
圖5.1- 7春秋季太陽能預測階梯圖
圖5.1- 8冬季太陽能預測階梯圖
圖5.1- 9夏季風力發電預測階梯圖
圖5.1- 10春秋季風力發電預測階梯圖
圖5.1- 11冬季風力發電預測階梯圖
圖5.1- 12夏季負載-再生能源預測階梯圖
圖5.1- 13春秋季負載-再生能源預測階梯圖
圖5.1- 14冬季負載-再生能源預測階梯圖
圖5.1- 15夏季各數據資料比較
圖5.1- 16春秋季各數據資料比較
圖5.1- 17冬季各數據資料比較
圖5.3- 1未來時序電價圖
圖5.3- 2四季獲利曲線圖
圖5.3- 3四季平均獲利與儲能成本曲線圖

表4.2- 1設備成本數據
表5.1- 1四季負載預測資料
表5.1- 2四季太陽能發電預測
表5.1- 3四季風力發電預測
表5.1- 4四季負載減再生能源
表5.1- 5固定儲能10kWh對微渦輪機、燃料電池容量之分析
表5.1- 6儲能系統、微渦輪機最佳容量分析
表5.2- 1案例1分析結果表
表5.2- 2案例2分析結果表
表5.2- 3案例3分析結果表
表5.3- 1不同功率及容量的儲能系統充放電1kWh所需的等效裝置成本
表5.3- 2完全充放電所需小時數與儲能容量關係表
表5.3- 3四季平均每kWh獲利表
表5.3- 4儲能容量與總獲利關係表


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