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研究生:陳仕哲
研究生(外文):Shi-Zhe Chen
論文名稱:以智慧型逆變器提升太陽光伏發電系統併網容量及其最佳化探討
論文名稱(外文):Using Smart Inverters to Increase and Optimize the Grid-connected Capacities of Photovoltaic Generation Systems
指導教授:謝世傑謝世傑引用關係
指導教授(外文):Shih-Chieh Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:電機工程學系
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:再生能源太陽能智慧型逆變器電壓變動率粒子群優法成本效益分析靈敏度分析
外文關鍵詞:Renewable energySmart Invertervoltage variation percentageOpenDSSparticle swarm optimizationcost-benefit analysissensitivity analysis
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台灣用電需求逐漸上升,且因地形狹小與人為因素,興設發電廠非常不易,而核能發電也會因使用時間長久將而除役,因此台灣也積極推動太陽能發電,陸續增加PV併網容量,紓解供電危機,但會對原有電網造成衝擊,本文以台電系統NO.22饋線為研究對象,使用具三階段實/虛功率調控模式之智慧型PV逆變器(Smart PV Inverter)來調控太陽光伏發電系統注入配電饋線之實功率,避免其併接匯流排電壓變動率超過2.5%,並利用OpenDSS進行系統模擬分析,進而找出太陽光伏發電系統併接匯流排之最大允許實功率注入量,同時考慮日照量與溫度,計算太陽光伏發電系之發電量、實際注入饋線之實功率與削減量,進行成本效益分析與靈敏度分析。
此外,本文將結合Matlab與OpenDSS,利用粒子群優法(PSO)尋找最大淨現值之PV發電系統最佳裝置容量,以符合台電之再生能源發電系統併網規範:在配電系統中,再生能源併接容量不得超過5000kWp以及電壓變動率不得超過2.5%的限制。

It is difficult to construct new large generation plant in Taiwan due to increasing demand for electricity, small and crowded land, and human factors. The nuclear power plants will rescind in the near future, so Taiwan is actively promoting solar power generation, and continue to increase the grid-connected capacity of photovoltaic(PV)generation systems to relieve the electric power shortage, but that will impact the electric power grid. This thesis investigates the Taipower feeder NO.22, using smart inverters with three-stage real and reactive power control modes to adjust the power injected into the distribution feeder, so that the voltage variation rate at the point of common coupling (PCC) shall not exceed 2.5%. This thesis then utilizes the Open Distribution System Simulator (OpenDSS) to simulate and find the maximum amount of allowable real power injection at the PCC‚ and consider solar irradiation and temperature data to find the real power output of the PV system, the real power injected into the feeder, and the curtailment of PV real power. The thesis also conducts the cost-benefit analysis and sensitivity analysis.
In addition, the thesis will combine Matlab and OpenDSS, using Particle Swarm Optimization (PSO) to find the optimal capacity of photovoltaic(PV)generation system with maximum Net Present Value (NPV)‚ while meeting the rule for connecting renewable energy generation system into the distribution system, i.e., the renewable energy capacity shall not exceed 5,000 kWp and the percentage of voltage variation at the PCC shall not exceed 2.5%.

摘要 …………………………………………………………………………………...I
ABSTRACT………………………………………………………………………….III
致謝 …………………………………………………………………………………..V
目錄表 ………………………………………………………………………………VI
圖目錄 ………………………………………………………………………………IX
表目錄………………………………………………………………………………XII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 文獻探討 2
1.4 論文架構 3
第二章 太陽光伏發電系統與智慧型PV逆變器介紹 5
2.1 太陽光伏發電系統發展與趨勢 5
2.2 太陽能電池發電原理 7
2.3 太陽能電池特性 8
2.4 智慧型PV逆變器介紹 11
2.4.1 標準通訊協定之溝通功能 11
2.4.2 調整分散式能源輸出以符合電網需求之功能 12
2.5 PV併網監控管理技術 14
第三章 研究方法與模擬軟體 15
3.1 太陽光伏發電系統併網規範與運轉控制 15
3.2 智慧型PV逆變器之實∕虛功率調控模式 17
3.3 OPENDSS配電系統模擬軟體 19
3.3.1 OpenDSS程式架構 19
3.4 MATLAB軟體 20
3.5 太陽光伏發電系統最大實功率允許注入量計算(單一匯流排) 21
3.6 成本效益分析 26
3.7 粒子群優法 28
3.8 模擬分析流程 32
第四章 模擬結果與分析 34
4.1 饋線系統與饋線模擬分析 34
4.2 PV發電系統售電方式 36
4.3 台電購電價格 36
4.4 PV與SMART PV INVERTER成本效益計算方式 37
4.5 PV模擬結果與分析 39
4.6 粒子群優法參數探討與結果 47
4.6.1 功因調控能力1.0之粒子群優法參數探討 47
4.6.2 功因調控能力0.95之粒子群優法參數探討 51
4.6.3 功因調控能力0.9之粒子群優法參數探討 55
4.6.4 粒子群優法參數設定與結果之比較 59
4.7 靈敏度分析 60
4.7.1 功因1.0之靈敏度分析 60
4.7.2 功因0.95之靈敏度分析 61
4.7.3 功因0.9之靈敏度分析 62
4.7.4 不同功因調整能力之靈敏度分析比較 64
第五章 結論與未來研究方向 72
5.1 結論 72
5.2 未來研究方向 75
參考文獻 76

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[43]Solar Choice‚ http://www.solarchoice.net.au/blog/news/commercial-solar-pv-
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[44]Smart Inverters Worth the Cost‚ http://tdworld.com/generation-renewables/smart -inverters-worth-cost.
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