臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要是整合分散式能源應用於微電網調度之研究，本論文利用可程式自動化控制器(Programmable Logic Controller, PLC)與圖控軟體，建立以再生能源為基礎的分散式微電網，使各電源與負載的管理達到最有效的即時監控與調度。分散式能源包含太陽能發電設備、風力發電設備、儲能設備及柴油發電機組等，配合電力公司所公告的負載管理方案，並依據時間電價機制，以及電價的高低進行分散式能源的調度，使用戶能獲得利益。並且用戶配合需量反應，進行負載管理，於需量反應時段降載，達到移轉/降低尖峰時段高電價的用電量，能獲得電力公司負載管理方案所提供的獎勵回饋及降低用電費用，電力公司也能解決備轉容量不足的窘境，不致於產生限電危機。透過不同情境模擬，探討用戶從中獲得的利益，及電力公司增加的備載容量。

In this study, we integrated studies on distributed power micro-grid scheduling and used programmable logic controller and graphic control software to build a distributed renewable energy micro-grid. This provides the most effective real-time monitoring and scheduling for various power and load management. The source of the distributed power includes photovoltaic equipment, wind power equipment, power storage equipment, and diesel generators. Scheduling of distributed power is conducted in accordance with the load management solution announced by the power company, which is based on different electricity prices for different times. The micro-grid provides benefits for users and the user implements load management in cooperation with demand response to lower load during demand response periods. The objective is to transfer/reduce power use during high electricity price peak periods. The micro-grid in this study received reward feedback from the power company’s load management solution as well as reduced electricity costs. Power companies can also solve the dilemma of insufficient operating reserve to avoid power-shortage crisis. Different scenario simulations were used to explore the benefits received by users and the power company’s reserve margin increase.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法 4
1.3 論文大綱 6
第二章 結合需量反應之分散式發電系統 7
2.1 分散式發電系統 7
2.1.1 太陽能電池 7
2.1.2 風力發電 11
2.1.3 蓄電池 14
2.1.4 柴油發電機 17
2.2 時間電價 19
2.3 需量反應 25
第三章 微電網系統架構 30
3.1 系統整體架構 30
3.1.1 系統調度控制 31
3.1.2 系統參數設定 35
3.1.3 發電機調度控制 38
3.2 監控系統之開發 40
3.2.1 監控系統硬體架構 41
3.2.2 人機介面開發 43
3.2.3 監控系統通訊 44
第四章 運轉策略研究 46
4.1 不含需量反應之運轉策略 48
4.2 含需量反應之運轉策略 52
第五章 情境模擬實測與效益分析 56
5.1 微電網運轉試驗結果 56
5.1.1 系統運轉試驗 56
5.1.2 發電機運轉試驗 59
5.2 情境模擬實測及效益分析 62
5.2.1 不含需量反應之運轉 62
5.2.2 含需量反應之運轉 65
5.2.3 情境效益分析 73
第六章 結論與未來展望 76
6.1 結論 76
6.2 未來展望 77

[1] 陽光屋頂百萬座，千架海陸風力機，經濟部能源局，2017年8月。
[2] 2025無核家園計畫，經濟部能源局，2016年6月。
[3] A. Ahmad and J. Y. Khan, “Roof-Top Stand-Alone PV Micro-Grid: A Joint Real Time BES Management, Load Scheduling and Energy Procurement from a Peaker Generator,” IEEE Transactions on Smart Grid, pp. 1-1, 2018.
[4] 許志義、吳仁傑，論電力需量反應與虛擬電廠發展趨勢，經建專論，2014年6月，第59頁至83頁。
[5] D. Dharshana, M. Kolhe, A. Sharma, S. Garud, V. Dehalwar, and V. K. Singh, “Review of Information and Communication Technologies for Smart Micro-Grid Automation,” International Conference on Power Systems (ICPS), pp. 842-848, 2017.
[6] Chao Wei, Zubair Md. Fadlullah, Nei Kato, and Ivan Stojmenovic, “On Optimally Reducing Power Loss in Micro-grids with Power Storage Devices,” Ieee Journal On Selected Areas In Communications, Vol. 32, No. 07, July 2014.
[7] E. Hossain, E.Kabalci, R.Bayindir, and R.Perez, “Microgrid Testbeds around The World: State of Art,” Energy Conversion and Management, Vol. 86, pp. 132-153, Oct. 2014.
[8] 陳鴻誠、劉銘昌，再生能源混合發電微型電網之調度與監控系統開發，國立勤益科技大學電機工程系，碩士論文，2011年。
[9] 郭明哲、謝明宏，多重代理系統應用於微電網電源管力最佳化研究，國立台灣科技大學電機工程系，碩士論文，2012年
[10] 張隆益、鍾翼能、陳曦照、郭昭霖、林家宏，“於智慧電網應用動態對局模型實現用戶群代理者活化分散式電源之研究”，2016第十四屆台灣電力電子研討會暨展覽會，第814-819頁， 2016年。
[11] 盧展南、林聖開，含需量反應之虛擬電廠調度規劃，國立中山大學電機系，碩士論文，2015年。
[12] 趙貴祥、蔡裕盛，鋰鐵電池在太陽光電發電系統儲能之應用，國立勤益科技大學電機工程系，碩士論文，2012年。
[13] M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, and E. D. Dunlop, “Solar cell efficiency tables (version 48),” Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Vol. 24, No. 7, pp. 905-913, 2016.
[14] 黃遠翰，部分遮蔽對太陽能板發電之影響評估及其偵測之研究，臺北科技大學機電整合研究所，碩士論文，2017年。
[15] T. Ackermann, Wind Power in Power Systems, John Wiley and Sons, 2005.
[16] T. Burton, N. Jenkins, D. Sharpe, and E. Bossanyi, Wind Energy Handbook. John Wiley and Sons, 2011.
[17] 浩淳能源科技，http://www.hao-chun.hipages.tw。
[18] 鄭博昕，風力-柴油混合發電系統動態分析，國立臺灣海洋大學電機工程系，碩士論文，2004年。
[19] 邱俊翔，非接觸式感應饋電技術應用於鎳鎘電池充電之研究，國立成功大學電機工程系，碩士論文，2007年。
[20] 儲能系統應用及其發展趨向之分，taise.org.tw/uploadfile/image/7.pdf。
[21] 智慧電網(Smart Grid)下住宅時間電價研訂策略之研究，臺灣電力公司，2012年。
[22] 台灣電力股份有限公司，台灣電價表，http://www.taipower. com.tw/。
[23] Consumer Energy電力公司，https://peakpowersavers.com/time/programdetails。
[24] Ameren Illinois電力公司，http://www.ameren.com/illinois。
[25] J. Saebi and M. H. Javidi, “Implementation of Demand Response in Different Control Strategies of Smart Grids,”Iranian Conference on Smart Grids, pp. 1-4, 2012.
[26] M. Vahedipour-Dahraie, A. Anvari-Moghaddam, and J. M. Guerrero, “Evaluation of Reliability in Risk-Constrained Scheduling of Autonomous Microgrids with Demand Response and Renewable Resources,” IET Renewable Power Generation, Vol. 12, No. 6, pp. 657-667, 2018.
[27] 台灣電力股份有限公司，需量反應負載管理措，http://www.taipower. com.tw/。
[28] W. Kohn, Z. B. Zabinsky, and A. Nerode, “A Micro-Grid Distributed Intelligent Control and Management System,” Ieee Transactions on Smart Grid, Vol. 6, No. 6, pp. 2964-2974, 2015.
[29] T. Kumrai, K. Ota, M. Dong, K. Sato, and J. Kishigami, “Optimising operation management for multi-micro-grids control,” IET Cyber-Physical Systems: Theory and Applications, Vol. 3, No. 1, pp. 24-33, 2018.
[30] 燁新有限公司，XPOWER鉛酸需電池，http://www.giant-eng.com.tw/files/NSP-C%20%20H%20Module%20Catalogues%20%202013[1].pdf。
[31] 陳正義、蘇永仁、陳榮良，圖形監控系統設計實務，全華科技圖書股份有限公司，2004年。
[32] 永宏電機股份有限公司，FBs-PLC 之通訊，http://www.fatek.com/tw/data%2Fftp%2FPLC%2FFBs_Manual%2FManual_2-Cht%2FChapter_12.pdf。