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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉奎毅
研究生(外文):Kuei-Yi Liu
論文名稱:小型智慧型電網模式控制之模擬與分析
論文名稱(外文):Simulation and Analysis of Small Smart Grid Mode Control
指導教授:呂文隆
指導教授(外文):Wen-Lung Lu
學位類別:碩士
校院名稱:健行科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:智慧型電網模式控制儲能系統淨現值
外文關鍵詞:smart gridmode controlenergy storage systemnet present value
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本文使用HOMER Energy模擬軟體針對校內已架設之小型智慧型電網作各種模式控制下的模擬與分析,電網內太陽光電發電系統裝置容量為2.544kWp,儲能系統3.168kWh,電網負載為0.74kW,使用HOMER Energy模擬各種模式控制下之電能成本、淨現值成本、投資所需回收時間,並分析最佳配置情形。
  本文以實際電網監測數據及用電情境作為電能調度模式控制,設定系統在市電用電低谷期間對儲能系統進行充電,在市電用電高峰期間讓儲能系統進行放電,在負載使用時,太陽光電發電系統優先供給負載,其餘電能則餘電躉售,當遇到市電無法提供電能的情形,儲能系統可提供負載所需電能,根據上述條件使用HOMER Energy模擬軟體對電網建置模型,針對不同的模式控制,分別為全額躉售、餘額躉售、磷酸鋰鐵電池電能調度、鉛酸電池電能調度、磷酸鋰鐵電池綠能調度等模式進行模擬,藉此了解在不同模式控制下的淨現值成本、電能成本、投資所需回收時間與最佳配置,透過實際監測與檢測儀器可對系統進行性能評估,以提供投資者與業界做為參考依據。
This paper uses HOMER Energy simulation software to simulate and analyze the small smart grid installed in the school under various modes of control. The solar photovoltaic power generation system device capacity in the grid is 2.544kWp, the energy storage system is 3.168kWh, and the local load is 0.74kW. HOMER Energy simulates the cost of electricity, net present value cost, investment recovery time under various mode control, and analyzes the optimal configuration situation.
This paper uses the actual grid monitoring data and power consumption as the energy dispatch control mode. The system is set to charge the energy storage system during the low period of utility power consumption, and let the energy storage system be discharged during the peak period of commercial power consumption. The photovoltaic power generation system provides priority to the load, and the rest of the power is connected to the grid. When the mains fail to provide power, the energy storage system can provide the power required by the load. Based on the above conditions, the HOMER Energy simulation software is used to build the grid model. For different mode control, simulate the full sale, balance sale, lithium iron phosphate battery energy scheduling, lead-acid battery energy scheduling, and lithium iron phosphate battery green energy scheduling to understand the net present value cost under different mode control, energy cost, investment recovery time and optimal configuration. The performance evaluation of the system can be carried out through actual monitoring and testing instruments, providing investors and the industry as a reference basis.
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 6
第二章 太陽光電發電系統概述 7
2.1 太陽能電池簡介與發展 7
2.2 太陽能電池結構原理 8
2.3 太陽光電發電系統介紹 9
2.3.1 併聯型太陽光電發電系統 9
2.3.2 獨立型太陽光電發電系統 10
2.3.3 防災型太陽光電發電系統 10
2.4 儲能系統 11
第三章 HOMER Energy模擬軟體介紹 12
3.1 模擬軟體介紹 12
3.2 HOMER Energy 模擬軟體介面 13
3.2.1 折現率 14
3.2.2 折現係數 14
3.3 模擬結果說明 15
3.3.1 現金流量 15
3.3.2 淨現值成本(Net Present Cost, NPC) 16
3.3.3 運轉及維護成本(Operation and Maintenance, O&M) 17
3.3.4 電能成本(Cost of Electrical Energey, COE) 17
3.3.5 期初設置成本(Initial capital) 17
第四章 小型智慧型電網模式控制之模擬 18
4.1 太陽光電發電系統全額躉售 21
4.1.1 系統成本參數設定 21
4.1.2 太陽光電發電系統模組參數設定 22
4.1.3 環境參數設定 23
4.1.4 折現率參數設定 24
4.1.5 變量參數設定 24
4.1.6 市電參數設定 25
4.1.7 太陽光電發電系統全額躉售模擬結果 27
4.2 太陽光電發電系統餘額躉售 32
4.2.1 負載參數設定 32
4.2.2 太陽光電發電系統餘額躉售模擬結果 34
4.3 太陽光電發電系統加裝儲能系統 40
4.3.1 市電時間電價設定 40
4.3.1 電池參數設定 41
4.3.1 太陽光電發電系統含磷酸鋰鐵電池電能調度模擬結果 43
4.3.2 太陽光電發電系統含鉛酸電池電能調度模擬結果 47
4.3.3 太陽光電發電系統含磷酸鋰鐵電池綠能調度模擬結果 53
4.4 模擬結果配置成本與電能分析 57
第五章 小型智慧型電網模式控制分析 59
5.1 I-V曲線量測 59
5.1.1 第一串列I-V曲線量測 60
5.1.2 第二串列I-V曲線量測 61
5.1.3 2串列並聯I-V曲線量測 62
5.2 電網模式控制波型量測 63
5.2.1 全額躉售波形量測 63
5.2.2 餘額躉售波形量測 64
5.2.3 電能調度波形量測 66
5.2.4 電池充、放電波形量測 67
5.3 電網監測數據 69
5.4 量測結果分析 72
第六章 結論與未來研究方向 73
6.1 結論 73
6.2 未來研究方向 75
參考文獻 76
簡 歷 77
[1]台灣電力公司再生能源發展概況,https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=204,中華民國108年11月索引。
[2]台灣電力公司電力供需資訊,https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=206,中華民國108年11月索引。
[3]游景舜,「小型智慧型電網之模擬與驗證」,健行科技大學,碩士論文,中華民國107年7月。
[4]黃碩,「混和能源發電系統之模擬與實例探討」,健行科技大學,碩士論文,中華民國105年7月。
[5]吳文峯,「具不可停電力需求太陽光電發電系統之模擬與分析」,健行科技大學,碩士論文,中華民國107年1月。
[6]林揚峯,「含儲能系統住宅型太陽光電發電系統之分析及實例探討」,健行科技大學,碩士論文,中華民國108年7月。
[7]HOMER Energy,https://www.homerenergy.com/index.html,中華民國108年11月索引。
[8]經濟部能源局,「108年度再生能源電能躉購費率審定會第5次會議紀錄」,中華民國108年1月30日。
[9]交通部氣象局,觀測資料查詢系統,https://e-service.cwb.gov.tw/HistoryDataQuery/index.jsp,中華民國108年12月索引。
[10]經濟部能源局,107年度太陽光電電能躉購費率及其計算公式聽證會記錄,中華民國106年11月。
[11]台灣電力公司,各國電價比較,https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=213&cid=351&cchk=1b3221ee-37c3-4811-9d4d-a1bb215f33c8,中華民國108年12月索引。
[12]經濟部能源局,能源法規,https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/Law/Content.aspx?menu_id=8375,中華民國108年7月22日公告。
[13]台灣電力公司,台灣電力公司電價表,https://www.taipower.com.tw/upload/238/2018032911372895293.pdf,中華民國107年4月1日公告。
[14]台灣電力公司電網供電資訊,https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=211,中華民國108年11月索引。
[15]林明村,「建置太陽光電發電系統結合銀行融資之投資效益研究」,中華大學,碩士論文,中華民國102年2月。
[16]古佳朕,「先進儲能裝置應用於分散式發電系統之研究」,清雲科技大學,碩士論文,中華民國100年6月。
[17]許詞銘,「太陽能發電投資效益評估之研究-以綠能屋頂專案為例」,東海大學,碩士論文,中華民國107年6月。
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