臺灣博碩士論文加值系統

離島供電系統若由柴油機組與不可控之再生能源發電組成，當再生能源占比較高時，其不穩定的電力輸出特性將對電力品質及供電可靠度造成影響。本研究以離島金門電力系統為例，此離島供電系統由兩座火力發電廠、兩台風機及少量太陽光電組成，電力系統運轉較其他離島電力系統複雜，當地運轉人員亦擔心離峰負載期間，高風機佔比會影響系統供電可靠度，因而於離峰負載量較低時，採取風機限載措施，若能考慮儲能裝置使與再生能源結合，將有助於改善系統之電力品質與降低再生能源之出力不穩定對系統之衝擊，亦可更加善用當地之風力資源。本案除負載潮流分析，將依IEC 61400-21標準分析風場併網對電力品質衝擊(短路電流計算、電壓變動、電壓降、諧波…等)外，並輔以暫態穩定度分析，採用PSS/E電力分析軟體與其內建風機、太陽光電與儲能模組，考慮電力系統在不同運轉模式下，分析再生能源與儲能系統併入電網之影響及電網運轉所需之因應調整檢討。

The study is illustrate on the example of an isolated power system, Kinmen power system, consisting of diesel generators, wind turbine generators and PVs. The characteristic of renewable energy, intermittence, has potential impacts on power quality and system reliability, though it depends on the penetration of the existing renewable energy. The operator also worries about the issue and limit the wind output, especially when high penetration of wind power occurs in winter off-peak period. Installing energy storage facilities could be considered to smooth out the fluctuations and improve supply continuity. This study refers to IEC 61400-21 for power quality measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines, and uses the power analysis software, PSS/E, and its dynamics models for load flow analysis and transient stability analysis, which are based on the existing scheduling criteria, typical load patterns to inestigate contribution of renewable energy and energy storage to steady and dynamic responses. Therefore, provide some advice for power generation operation and control.

誌謝 I
Abstract V
摘要 VI
目錄 1
第一章 前言 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 3
第二章 金門電力系統介紹與資料收集 5
2.1 風力發電機介紹 5
2.2 儲能系統介紹 11
2.2.1 適合金門電力系統之儲能裝置 15
2.2.2 PSS/E電池儲能模型 17
2.3 金門電力系統介紹 18
2.3.1 柴油機組 18
2.3.2 既有調度準則 22
2.3.3 變電所 24
2.3.4 輸電線路及輪停時程表 25
2.3.5 變壓器 28
2.3.6 指標饋線 29
2.3.7 系統負載資料 29
2.3.8 既有相關卸載方案 30
2.3.9 風力發電系統 32
2.3.10 太陽光電系統 34
2.4 暫態穩定度分析所需資料 35
第三章 風機併網衝擊評估 38
3.1 IEC 61400-21介紹 38
3.2 風機電力品質參數資料 40
3.3 IEC61400-21評估結果 45
第四章 負載潮流分析 46
4.1 運轉模式與案例選擇 46
4.2 負載潮流分析結果與說明 47
4.3 22.8kV輸電線輪停檢討 55
4.4 裝置電抗器與風機0.985Leading運轉 58
4.4.1 電抗器裝設在不同變電站比較 61
4.5 含太陽光電之負載潮流 63
第五章 穩定度分析 66
5.1 事故案例選擇 66
5.2 事故案例之分析結果 71
5.2.1 事故案例ST01 71
5.2.2 事故案例ST02 85
5.2.3 事故案例ST03 87
5.2.4 事故案例ST04 90
5.2.5 事故案例ST05 105
5.3 新低頻卸載保護策略 111
5.4 夏興孤島系統 117
5.4.1 夏興孤島系統之LFW04、LFW05 117
5.4.2 夏興孤島系統之LFS04、LFW15 119
5.5 儲能系統 120
5.6 電力系統架構改善 124
第六章 結論與建議 128
6.1 結論 128
6.2 建議 132
參考文獻 138
附錄A 古寧饋線資料-單線圖 142
附錄B 武德饋線資料-單線圖 143
附錄C 負載統計 144
附錄D 金門各饋線負載量-低頻卸載順序 145
附錄E 金門塔山與夏興發電廠發電機數學模型及參數 146
附錄F 金門塔山一期與夏興發電廠激磁機數學模型及參數 147
附錄G 金門塔山與夏興發電廠調速機數學模型及參數 148
附錄H 金門塔山發電廠調速機數學模型及參數 149
附錄I PSS/E內建電池儲能模型 150
附錄J 配電盤雙直流電源建議圖 151
附錄K 各運轉模式上線機組及發電量大小 152
附錄L 區塊發電量及負載量統計 153
附錄M SCADA資料 156

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