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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳均銘
研究生(外文):Chun Ming Chen
論文名稱:台灣中部沿海地區風力發電機運轉效益之分析
論文名稱(外文):The Analysis of the Operation Benefit of Wind Turbines in Taiwan Central Coast
指導教授:陳財榮陳財榮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:再生能源風力發電效益預測
外文關鍵詞:Renewable EnergyWind PowerBenefitForecasting
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近年來由於全球工業化的快速發展,石化燃料的大量使用導致CO2氣體排放持續增加,使得生態環境趨於劣化,同時引起溫室效應,而造成全球氣候異常變遷產生暖化現象,世界各主要工業國家積極努力發展再生能源以共同抑制CO2排放量,以改善全球的氣候。
政府長久以來為推動國內建設,促進經濟發展,其能源的使用大多採用高污染源的石化燃料或燃煤,因此在推展各項重大投資案時,往往受到環保評估無法合乎要求而制肘,有鑑於此,為順應世界潮流,就能源政策與能源結構發展方向,將積極發展無碳之再生能源,尤其是風力發電機組建設工程,中部沿海地區風場的部分機組已順利加入發電行列,為能更深層瞭解其風力機組之運轉狀態,本研究將針對中部地區西部沿海不同風場之風力發電機組發電量、風速、運轉時數等運轉資料進行運轉效益進行分析,以比較其差異性,同時運用預測方法進行投資建造成本可能的回收年限的預測,且針對未來持續增建之風力發電機組提出相關建議。
In recent years, due to global industrialization and rapid development of large-scale use of fossil fuels, the CO2 emissions continuing to increase.As a result, the environmental deterioration causes greenhouse effect and abnormal climate change and results in global warming phenomenon. Consequently major industrial countries worldwide make active efforts to develop renewable energy to curb CO2 emissions together to improve the global climate.
Our government has long been devoted to the domestic construction and promoting economic development. However, its energy use is mostly high-pollutant such as fossil fuels or coal-burning. Therefore, the promotion of major investments are often baffled subject to environmental assessment can not meet the requirements and constraints. In view of this, in order to conform to the world trend on energy policy and energy structure of the direction of development, the carbon-free renewable energy is actively developed. Especially for wind turbine construction, the central part of coastal wind field generating unit has been successfully initiated. In order to understand the functioning of the state of wind power generating units, this study investigates different wind fields on the west coast of the central region in Taiwan for their wind turbine generating capacity, wind speed, and operating hours. The operational data is implemented to operational effectiveness analysis to compare their differences. In addition, the prediction method is implemented to predict the possible payback period of the forecast on the construction costs. Suggestions on the promoting of wind turbine constuction in the future are also presented.
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………………………ii
誌謝………………………………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………………………………iv
圖目錄…………………………………………………………………………viii
表目錄……………………………………………………………………………x

第一章 緒論………………………………………………………………………1
1.1研究動機與目的………………………………………………………3
1.2研究步驟………………………………………………………………6
第二章 風力發電之相關探討……………………………………………………8
2.1再生能源發電之種類與現況…………………………………………8
2.2風力發電之原理與結構……………………………………………23
2.3風力發電之相關應用………………………………………………26
第三章 中部沿海地區風力發電機組之概述…………………………………27
3.1台中風場風力發電機組之探討……………………………………27
3.2彰濱風場風力發電機組之探討……………………………………29
3.3風力發電於環境差異之比較………………………………………33
第四章 分析結果與討論………………………………………………………38
4.1研究方法概述………………………………………………………38
4.2台中風場風力發電機組之發電效益分析…………………………40
4.3彰濱風場風力發電機組之發電效益分析…………………………44
4.4中部地區風力發電機組運轉效益分析之綜合比較………………48
4.5台中風場風力發電機組之經濟效益分析…………………………50
4.6彰濱風場風力發電機組之經濟效益分析…………………………54
4.7中部地區風力發電機組經濟效益分析之綜合比較………………59
第五章 結論與建議……………………………………………………………61
5.1結論………………………………………………………………61
5.2建議………………………………………………………………62
參考文獻………………………………………………………………………64
附錄1 96年度台中電廠風力發電站風力機發電量(kWh)統計表…………68
附錄2 96年度1月~6月台中港區風力發電站風力機發電量
(kWh)統計表………………………………………………………69
附錄3 96年度7月~12月台中港區風力發電站風力機發電量
(kWh)統計表………………………………………………………70
附錄4 96年度1月~6月彰濱風力發電站風力機發電量(kWh)統計表71
附錄5 96年度7月~12月彰濱風力發電戰風力機發電量(kWh)統計表72
附錄6 97年度台中電廠風力發電站風力機發電量(kWh)統計表………73
附錄7 97年度1月~6月台中港區風力發電站風力機發電量
(kWh)統計表…………………………………………………………74
附錄8 97年度7月~12月台中港區風力發電站風力機發電量
(kWh)統計表…………………………………………………………75
附錄9 97年度1月~6彰濱風力發電站風力機發電量(kWh)統計表……76
附錄10 97年度7月~12月彰濱風力發電站風力機發電量(kWh)統計表…77
附錄11 96年度台中電廠風力發電站風力機容量因數統計表………………78
附錄12 96年度1月~6月台中港區風力發電站風力機容量因數統計表…79
附錄13 96年度7月~12月台中港區風力發電站風力機容量因數統計表…80
附錄14 96年度1月~6月彰濱風力發電站風力機容量因數統計表………81
附錄15 96年度7月~12月彰濱風力發電站風力機容量因數統計表………82
附錄16 97年度台中電廠風力發電站風力機容量因數統計表………………83
附錄17 97年度1月~6月台中港區風力發電站風力機容量因數統計表…84
附錄18 97年度7月~12月台中港區風力發電站風力機容量因數統計表…85
附錄19 97年度1月~6月彰濱風力發電站風力機容量因數統計表………86
附錄20 97年度7月~12月彰濱風力發電站風力機容量因數統計表………87
附錄21 96年度台中風場風力發電站風力機運轉時數(小時)統計表……88
附錄22 96年度彰濱風場風力發電站風力機運轉時數(小時)統計表……89
附錄23 97年度台中風場風力發電站風力機運轉時數(小時)統計表……90
附錄24 97年度彰濱風場風力發電站風力機運轉時數(小時)統計表……91
附錄25 96年度台中電廠風力發電站平均風速(m/s)統計表………………92
附錄26 96年度1月~6月台中港區風力發電站平均風速(m/s)統計表…93
附錄27 96年度7月~12月台中港區風力發電站平均風速(m/s)統計表94
附錄28 96年度1月~6月彰濱風力發電站平均風速(m/s)統計表………95
附錄29 96年度7月~12月彰濱風力發電站平均風速(m/s)統計表……96
附錄30 97年度台中電廠風力發電站平均風速(m/s)統計表……………97
附錄31 97年度1月~6月台中港區風力發電站平均風速(m/s)統計表98
附錄32 97年度7月~12月台中港區風力發電站平均風速(m/s)統計表99
附錄33 97年度1月~6月彰濱風力發電站平均風速(m/s)統計表……100
附錄34 97年度7月~12月彰濱風力發電站平均風速(m/s)統計表……101

圖 目 錄
圖1-1全球風力發電機組累計總裝置容量………………………………………4
圖1-2研究流程圖…………………………………………………………………6
圖2-1全球再生能源發電的成長趨勢圖…………………………………………9
圖2-2太陽能發電架構圖…………………………………………………………9
圖2-3慣常水力發電流程圖……………………………………………………19
圖2-4抽蓄水力發電流程圖……………………………………………………20
圖2-5 CP-λ關係曲線圖…………………………………………………………24
圖2-6轉速、風速、輸出功率關係圖…………………………………………25
圖3-1同步發電機電力系統圖…………………………………………………29
圖3-2雙饋式感應發電機電力系統圖…………………………………………31
圖3-3低同步速度與過同步速度運轉輸出功率流向圖………………………31
圖3-4台灣地區50公尺高之年平均風速圖…………………………………34
圖3-5台灣地區50公尺高之年平均風能密度(×100W/㎡)圖……………35
圖4-1台中風場96~97年機組發電量-平均風速關係圖……………………42
圖4-2台中風場96~97年機組發電量-運轉時數關係圖……………………43
圖4-3台中風場96~97年機組容量因數-平均風速關係圖…………………43
圖4-4彰濱風場96~97年機組發電量-平均風速關係圖……………………46
圖4-5彰濱風場96~97年機組發電量-運轉時數關係圖……………………47
圖4-6彰濱風場96~97年機組容量因數-平均風速關係圖…………………47
圖4-7台中-彰濱運轉時數比較圖………………………………………………49
圖4-8台中-彰濱平均風速比較圖………………………………………………49
圖4-9台中-彰濱發電量比較圖…………………………………………………50
圖4-10台中風場風力發電機組發電量-時間預測趨勢圖……………………53
圖4-11彰濱風場風力發電機組發電量-時間預測趨勢圖……………………58
圖4-12台中-彰濱風場購電金額預測比較趨勢圖……………………………60

表 目 錄
表1-1未來能源使用之CO2排放量預測………………………………………1
表1-2 我國再生能源發展之現況與目標………………………………………2
表1-3全球風力發電機組裝置容量前10名國家……………………………4
表2-1太陽能電池材料比較表…………………………………………………10
表2-2 2007~2012全球風力裝置容量…………………………………………13
表2-3台電公司風力發電商轉機組裝置容量統計表…………………………13
表2-4台電公司風力發電施工機組裝置容量統計表…………………………14
表2-5民間風力發電機組裝置容量統計表……………………………………14
表2-6 GIA會員國地熱能源年直接使用量……………………………………17
表2-7 GIA會員國地熱能源年發電量…………………………………………18
表3-1台中風場與彰濱風場機組差異比較表…………………………………32
表3-2風機場址風速與風能密度比較表………………………………………37
表4-1台中風場風力發電機組(第1組)96年及97年運轉資料…………41
表4-2台中風場風力發電機組運轉資料分析表………………………………42
表4-3彰濱風場風力發電機組(第2組)96年及97年運轉資料…………45
表4-4彰濱風場風力發電機組運轉資料分析表………………………………46
表4-5台中-彰濱風力機組運轉效益比較分析表………………………………48
表4-6台中風場風力機組發電量分析表………………………………………51
表4-7台中風場風力發電機組發電量預測資料表……………………………53
表4-8台中風場風力發電機組購電資料表……………………………………54
表4-9彰濱風場風力機組發電量分析表………………………………………56
表4-10彰濱風場風力發電機組發電量預測資料表……………………………57
表4-11彰濱風場風力發電機組購電資料表……………………………………58
表4-12台中-彰濱風場經濟效益比較分析表…………………………………59
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