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研究生:張大豪
研究生(外文):Da-Hao Zheng
論文名稱:智慧變流器對太陽光電系統衝擊分析與電壓控制之研究
論文名稱(外文):Photovoltaic System Impact Analysis and Voltage Control with Smart Inverters
指導教授:林嘉宏林嘉宏引用關係
指導教授(外文):Chia-Hung Lin
口試委員:李宗恩陳朝順
口試委員(外文):Tsung-En LeeChao-Shun Chen
口試日期:2016-07-04
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系博碩士班
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:103
中文關鍵詞:太陽光電系統配電圖資管理系統再生能源管理系統智慧變流器
外文關鍵詞:Photovoltaic SystemDistribution Mapping Management SystemRenewable Energy Management SystemSmart Inverter
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本論文應用台電公司建置完成之配電圖資管理系統(Distribution Mapping Management System,DMMS),自動產生饋線架構模型與執行三相負載潮流分析之輸入資料,以支援太陽光電系統衝擊分析。首先,透過DMMS資料庫擷取相關電氣設備資料,藉由拓樸分析與節點減量並整合再生能源管理系統(Renewable Energy Management System,REMS)建立簡化配電饋線網路模型,且根據氣象局提供每小時太陽日照量與溫度資料推估出太陽光電發電量,執行三相潮流分析,計算各責任分界點之電壓,推導饋線之太陽光電系統最大併接容量。
本論文參考國外電壓控制亦將針對智慧型變流器提出三種控制策略,以抑制電壓過高問題,其一為實功削減控制模式,在太陽能發電期間減少發電量注入饋線,避免電壓超過1.05(p.u)之限制;其二為根據實功輸出調控功率因數模式,在不超過容量之限制下,調整變流器功因,讓電壓維持在限制值內,達到改善電力品質效果,以提高低壓太陽光電系統併網容量,其三為根據電壓輸出調控虛功模式,當電壓超出限制時,可依據當時所偵測到之電壓最高值,進一步推導虛功補償量,進而降低電壓過高問題。本論文將分析所提出之三種控制策略,以減少DG併網對配電系統之衝擊,以確保未來台電配電系統在導入大量再生能源發電系統,仍能有效執行供電品質。

This thesis investigates the distribution feeder impact and control strategies of PV systems. The distribution feeder network was obtained by retrieving the connectivity table and attribute data of distribution components from the database of Distribution Mapping Management System (DMMS). The PV power generation is simulated according to the hourly solar irradiation and temperature data provided by the Taiwan Weather Bureau. The voltage variation at the point of common coupling (PCC) is also derived by executing the three-phase load flow analysis to investigate the maximum PV installation capacity .
In this study, three strategies for controlling a smart converter is proposed to prevent overvoltage problem due to much power injection of PV system. The first strategy was to employ the active power curtailment. During solar energy generation, the amount of electricity injected into a distribution feeder should be reduced to prevent voltage from exceeding 1.05 pu. The second strategy was to regulate the power factor according to the active power output of PVsystem; within the rated limits, the power factor of a converter was adjusted to maintain the voltage within certain limits to improve the system power quality, and to enhance the low-voltage grid capacity of a photovoltaics system. The third strategy was to regulate the reactive power output of Smart Inverter according to voltage output. When the voltage exceeds certain the specified limits, the amount of reactive power compensation can be output generated according to the allowable maximum voltage. to prevent overvoltage due to high penetration PV system.
To assist the distribution system operation for feeders, the impact of voltage variation due to high penetration PV system is analyzed. The control strategy of PV smart inverters is proposed to mitigate the impact of renewable energy mtegration.

目 錄
摘要 i
Abstract ii
誌 謝 iv
目 錄 v
圖 目 錄 viii
表 目 錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及目的 1
1.2 研究方法與步驟 4
1.3 論文章節概要 5
第二章 太陽光電系統介紹 8
2.1 前言 8
2.2 太陽光電發電原理 8
2.3 太陽光電發電系統種類 12
2.4 太陽能電池種類 17
2.5 高雄、雲林地區太陽光發電量分析 19
2.6 再生能源躉購費率 23
第三章 太陽光電配電饋線之網路模型與三相潮流分析 27
3.1 前言 27
3.2拓樸分析 29
3.3饋線節點減量 29
3.4 三相負載潮流分析 31
3.5 三相負載潮流分析步驟及範例說明 33
3.6 再生能源發電系統規範 36
第四章 太陽光電系統之電壓控制策略 41
4.1 前言 41
4.2 實功削減控制模式 41
4.3根據實功輸出調控功率因數模式(Cosφ(P)) 43
4.4根據電壓輸出調控虛功模式(Q(V)) 44
4.5智慧變流器實虛功調控模式 45
4.6 智慧型變流器削減實功與虛功補償之控制模式分析 52
4.6.1 事例1A 53
4.6.2 事例1B 57
第五章 路竹微電網系統衝擊案例分析 61
5.1 前言 61
5.2 路竹微電網簡介 61
5.2.1供電方式 61
5.2.2 引接方式 62
5.3 路竹微電網系統衝擊分析案例 63
5.3.1案例一說明 63
5.3.2 事例1A(Base Case) 67
5.3.3 事例1B(主幹線末端高壓併接點) 69
5.4案例二:加入智慧變流器 70
5.4.1 事例2A(功率因數1.0) 73
5.4.2 事例2B(功率因數0.99) 74
5.4.3 事例2C(功率因數0.95) 76
5.4.4 PV變流器功率因數調控對滲透率之影響 78
第六章 雲林智慧變流器功率因數調控實測與模擬分析 79
6.1 前言 79
6.2 案例一:雲林XH29低壓太陽光電實測與系統衝擊分析 80
6.2.1 事例1A(PV發電162.8 kW、變流器功率因數=1.0) 84
6.2.2 事例1B (PV發電160.7 kW、變流器功率因數=0.90落後) 86
6.2.3 案例一結論 88
6.3 案例二:雲林XD27高壓太陽光電實測與系統衝擊分析 89
6.3.1 事例2A(PV發電335.4 kW、變流器功率因數=1.0) 93
6.3.2 事例2B(PV發電344.5 kW、變流器功率因數=0.96落後) 95
6.3.3 案例二結論 97
第七章 結論與未來研究方向 98
7.1 結論 98
7.2 未來研究方向 100
參考文獻 102


參考文獻
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