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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:羅亭竣
研究生(外文):Ting-chun Lo
論文名稱:澎湖高風力佔比電力系統調度準則探討
論文名稱(外文):The Operation Guide Study for Penghu Power System with High Wind Penetration
指導教授:陳斌魁陳斌魁引用關係
指導教授(外文):Bin-kwie Chen
口試委員:陳斌魁
口試委員(外文):Bin-kwie Chen
口試日期:2015-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:電機工程學系(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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:淨負載高風力佔比調度準則電力品質供電可靠度風力發電
外文關鍵詞:operation guidepower qualitypower reliabilityhigh wind penetrationwind turine generationnet load
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澎湖離島之電源來自於柴油機及風機,在冬季離峰時段風機出力佔總負載可達30%以上,依既有調度準則以淨負載量(總負載扣除風機出力)決定上線機組數目可能會低估上線機組數,造成系統轉備容量不足引起供電可靠度及電力品質的問題。
本研究將以實際總負載量決定柴油機組上線數量,同時考慮風力發電出力不穩定特性,以系統實際負載變動量及風力變動量納入考量,並遵循相關調度運轉及輸電要求準則,提出結合「系統等效速度調定率」與「M係數」之演算法,能快速估算系統運轉頻率狀態,在不影響系統供電可靠度下找出系統所能承受之最大損失發電量及系統所需預留之備轉容量大小,進而得到在不同負載量所需之上線運轉機組數量與發電量分配。本研究使用PSS/E針對澎湖電力系統典型運轉模式進行再生能源變動搭配線上最大發電量柴油機組跳脫事故案例模擬,輔以暫態穩定度分析結果,確認所提出之新調度演算流程之可行性,亦即探討高風力佔比電力系統之發電機組調度演算流程供澎湖尖山電廠運轉人員參考使用,最後,另提出運轉時較有供電可考度疑慮之冬季高風力佔比下柴油機調度運轉表,更便於現場運轉人員調度操作參考。
Power in Penghu island is mainly contributed by diesel generators and wind turbines. The wind power generations can reach more than 30% of total load in low load period in winter, and the current scheduling criteria determines the numbers of online diesel generators according to the net load which load demand deducts the output of the wind turbines, may underestimate the required reserves and the numbers of online diesel generators, consequently affecting the reliability and the quality of power supply.
In this study, it mainly considered the intermittency of wind energy, taking such occurring probabilities of deviations from loads and wind energy into account, and also following relative operating principles and transmission requirements. With combining the proposed "system equivalent speed droop" and the "system M factor", it can simplize the characteristic of the power system under different loads, furthermore, to consider not to exceed the requirement of reliability and safety of power supply, it can estimate the system conditions such as the maximum loss of generation which system can withstand and the requirement of spinning reserves rapidly, and to get the optimal dispating of diesel generators in such load. As for experiments, it used the power system simulation program PSS/E to analyze Penghu system stability with cases of the maximum power generator tripped follows the wind power descended in used of proposed dispatching algorithm in order to confirm the feasibility. This study also aims at the most power reliability suspected season, winter, proposing a scheduling guideline table to provide operators operates more convenient and more intuitively in such high wind penetration conditions.
摘要 VI
Abstract VII
第1章 緒論 11
1.1 研究背景與動機 11
1.2 研究方法 14
1.3 章節簡述 15
第2章 系統規劃/調度準則介紹 16
2.1 北美電力可靠度公司系統規劃準則及運轉調度指針介紹 16
2.1.1 北美電力可靠度公司頻率控制標準 16
2.1.2 頻率控制效能標準1(Control Performance Standard 1) 20
2.1.2.1 CPS1公式 21
2.1.2.2 符合CPS1的規定 22
2.1.3 頻率控制效能標準2(Control Performance Standard2) 22
2.1.3.1 CPS2公式 22
2.1.3.2 符合CPS2的規定 23
2.1.4 頻率擾動控制標準(Disturbance Control Standard) 23
2.1.4.1 備轉容量介紹 24
2.2 台灣電力公司輸電系統規劃標準及調度準則 25
2.2.1 台灣電力公司頻率控制標準 31
2.2.2 台電「系統運轉操作章則彙編」中之相關規定 34
2.2.3 台電考核頻率品質之相關規定 38
2.2.4 台電輸電系統規劃準則 38
2.3 適用於離島獨立系統之控制效能標準及備轉容量規劃 38
第3章 澎湖電力系統介紹與資料收集 42
3.1 澎湖電力系統介紹 42
3.2 輸電線與變壓器阻抗資料 44
3.3 發電機組資料 45
3.3.1 傳統發電機組運轉模式介紹 45
3.3.2 傳統發電機組反應特性 47
3.3.3 風力發電機資料 49
3.3.4 調速機控制方式 49
3.4 既有相關卸載方案 53
3.5 歷史負載量及風力發電量 54
3.6 暫態穩定度分析所需資料 55
第4章 新調度準則分析檢討 59
4.1 新調度準則訂定流程 59
4.1.1 系統最低點頻率計算 59
4.1.1.1 「M係數」訂定 60
4.1.1.2 包含風機系統M係數探討 62
4.1.1.3 澎湖系統M表訂定 63
4.1.1.4 系統等效速度調定率合成 64
4.1.1.5 系統最低頻率計算 71
4.1.2 負載與風力發電資料統計與分析 73
4.1.2.1 負載變動量分析 73
4.1.2.2 風力變動量分析 74
4.1.2.3 考慮實際系統風機裝置修正風力變動量 77
4.1.3 新調度準則演算法介紹 79
4.2 新調度準則驗證 94
4.2.1 模擬案例選取 94
4.2.2 負載潮流分析 98
4.2.3 事故案例暫態穩定度分析結果 99
4.2.4 新調度準則運轉表 111
第5章 結論與建議 113
5.1 結論 113
5.2 建議 115
參考文獻 116
附錄A、發電機資料-發電機參數 119
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