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研究生: 蔡智勛
Chih-Hsun Tsai
論文名稱: 大量再生能源併入台電系統後 電網區域轉動慣量之研究與改善
The Study and Improvement of Regional Inertia with High Renewable Energy Penetration in Taiwan Power System
指導教授: 郭明哲
Ming-Tse Kuo
吳進忠
Chin-Chung Wu
口試委員: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
吳進忠
Chin-Chung Wu
郭政謙
Cheng-Chien Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: 高佔比太陽光電系統穩定度分析儲能系統臺灣電力系統電力系統慣量
外文關鍵詞: high penetration rate of solar photovoltaic system, power system stability analysis, energy storage system, Taiwan power system, power system inertia
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政府為達成能源轉型的目標,已確立讓再生能源占比在未來幾年中大幅提升的政策目標,並以風力與太陽光電來扮演重要的供電角色,其間歇與不可預測的特性將會對台灣的電力系統運轉帶來極大的挑戰。本論文使用PSS®E電力系統分析軟體,探討大量太陽能併入2025年台灣電力公司夏季以及冬季之電網系統,當太陽能光電裝置容量達到目標20GW後對電網之衝擊分析。因為在台灣的天氣一年四季不一致,以及南部和北部日照狀況也不同,太陽能發電量將因為日照強度和日射量而有不同的影響,還有不同案場使用的太陽能模組將導致太陽光電裝置轉換效率會有所差異,這些都會影響太陽能發電量,因此本論文將會考量夏季及冬季不同的發電效率及轉換效率,並預估太陽能發電量進行併網模擬,以及檢視太陽能光電併入電網後是否符合法規「輸電系統規劃準則」與「再生能源發電系統併聯技術要點」中,電壓變動率、三相短路故障電流及暫態穩定度的規範。再生能源的慣量比傳統機組的慣量小很多,尤其太陽光電並非旋轉電機,完全無法提供慣量;當遇系統發生偶發(跳機)事故時,因系統慣量減少、頻率響應變差,可能造成系統穩定度問題。因此本論文將會先模擬傳統機組跳機案例後,計算出台灣電網不同區域的慣量,再因應系統慣量減少而造成系統穩定度的問題作出對策,加入儲能系統在北部、中部、南部不同區域裡相對慣量較低的地方,再模擬太陽光電發電量跳脫案例來觀察讓系統發生偶發事故後,是否有增加足夠慣量讓系統能即時維持穩定度及安全性。


In order to achieve the goal of energy transition, our government has established a policy goal to significantly increase the proportion of renewable energy in the next few years. Wind power and solar photovoltaics play an important role in power supply, and their intermittent and unpredictable characteristics will bring great challenges to the operation of Taiwan's power system. This thesis uses PSS®E power system analysis software to discuss the integration of large amounts of solar energy into the power system of Taiwan Power Company in summer and winter in 2025. When the solar photovoltaic installation capacity reaches the target of 20GW, the impact on the power grid is analyzed. Because the weather in Taiwan is inconsistent throughout the year, and the sunshine conditions in the south and north are also different. The solar power generation will have different effects due to the intensity of sunlight and the amount of sunlight, and the solar modules used in different cases will lead to differences in the conversion efficiency of photovoltaic devices. These all affect the amount of solar power. Therefore, this thesis will consider the different power generation efficiency and conversion efficiency in summer and winter, and estimate the solar power generation for grid-connection simulation. After the solar photovoltaic is integrated into the power grid, it will be checked whether it complies with the specifications of the voltage fluctuation rate, three-phase short-circuit fault current and transient stability in the regulations "Power Transmission System Planning Guidelines" and "Technical Points for the Power System Connected to Renewable Energy Power Generation Systems". The inertia of renewable energy is much smaller than that of traditional units. In particular, solar photovoltaic is not a rotating motor and cannot provide inertia at all. When an accidental or trip accident occurs in the system, the system stability problem may be caused due to the reduction of the inertia of the system and the deterioration of the frequency response. Therefore, this thesis will first simulate the case of the traditional unit trip, and then calculate the inertia in different regions of the Taiwan power system. Since the reduction of system inertia will cause the problem of system stability, the relative countermeasures need to be found. Energy storage systems are added in areas with low relative inertia in the northern, central and southern regions. The trip case simulation of solar photovoltaic power generation is used to observe whether there is enough inertia to increase the system to maintain stability and safety immediately after an accident occurs in the system.

摘要 I Abstract III 致謝 V 目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻探討 2 1.3 研究方式與目標 6 1.4 論文架構 7 第二章 太陽光電及電力系統慣量分析 9 2.1 前言 9 2.2 太陽能發電的趨勢與概況 9 2.2.1 我國再生能源發電趨勢與展望 9 2.2.2 我國太陽能發展現況 12 2.2.3 國際太陽能發電趨勢與展望 14 2.3 世界各國應對系統慣量降低及評估方法 16 第三章 模擬軟體與模型介紹 21 3.1 前言 21 3.2 模擬軟體介紹 21 3.3 太陽能發電機模型介紹 22 3.4 儲能系統模型介紹 28 第四章 太陽能併網後之影響與衝擊分析 35 4.1 前言 35 4.2 電網系統架構 35 4.3 太陽光電併網規劃 38 4.4 系統三相短路故障電流 41 4.5 系統電壓與電壓變動率 43 4.6 系統暫態穩定度分析 48 4.7 模擬結果與討論 52 第五章 太陽光電併入台電系統之區域慣量與穩定度分析 54 5.1 前言 54 5.2 區域慣量評估方式 54 5.2.1 差值計算法 54 5.2.2 規劃慣量測量區域及評估方式 57 5.3 區域慣量測量計算及分析 59 5.3.1 測量系統慣量規劃及案例模擬結果 59 5.3.2 計算案例慣量 63 5.4 區域慣量改善分析 67 5.4.1 測量慣量於夏季 PV 跳機案例 67 5.4.2 夏季 PV 跳機案例改善 71 5.4.3 測量慣量於冬季 PV 跳機案例 79 5.4.4 冬季 PV 跳機案例改善 82 5.5 模擬結果與討論 90 第六章 結論與未來展望 91 6.1 結論 91 6.2 未來展望 93 參考文獻 95

[1] International Energy Agency net zero by 2050,a roadmap for theglobal energy sector,IEA,西元2022年,取自https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050。
[2] 太陽光電 2 年推動計畫,中華民國經濟部,西元2017年 9 月,取自https://www.ey.gov.tw/Goals/E8BA2FC96898A19。
[3] 台灣電力股份有限公司輸電系統規劃準則,台灣電力公司,西元2020年11月3日,取自https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=5502。
[4] 台灣電力股份有限公司再生能源發電系統併聯技術要點,台灣電力公司,西元2018年11月20日,取自https://www.taipower.com.tw/tc/download.aspx?mid=228&cid=480&cchk=bf53eb5f-1a45-4271-8d02-df8f0f93292b。
[5] Xiaoyu Wang, Meng Yue, “Design of energy storage system to improve inertial response for large scale PV generation”, 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016。
[6] 世界各國對低慣性電力系統下規劃與運轉準則之修訂,台灣電力公司,西元2021年6月20日,取自http://www.tepa108.org.tw/EpaperHtm/20210620150335.htm。
[7] 基于差值计算法的系统分区惯量评估方法,华北电力大学,西元2020年10月13日,取自http://www.aeps-info.com/aeps/article/html/20200219006?st=search。
[8] 高占比再生能源對電網影響初論,臺灣能源期刊第五卷第四期,西元2018年12月,取自https://km.twenergy.org.tw/Publication/thesis_more?id=196。
[9] 王楷惟,大量太陽光電併入台電系統後輔助服務選擇策略與穩定度分析,碩士論文,國立台灣科技大學,民國110年。
[10] "Study on the Necessity and Role of Inertia in Power System Frequency Response," 2020 IEEE 4th Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), 2020。
[11] 鄭新,大量太陽光電併入台電系統後系統調度策略與穩定度分析,碩士論文,國立台灣科技大學,民國109年。
[12] 金晨,高占比再生能源下因應慣性補償之儲能容量評估,碩士論文,國立台灣科技大學,民國109年。
[13] X. Cao, B. Stephen, I. F. Abdulhadi, C. D. Booth and G. M. Burt, "Switching Markov Gaussian Models for Dynamic Power System Inertia Estimation," in IEEE Transactions on Power Systems, 2016。

[14] 姚竺君,行政院及所屬各機關出國報告,西門子電力技術服務國際公司動態分析短期課程,西元2014年。
[15] Chia-Yu Hsu, Pei-Hwa Huang, Kai-Sheng Yang, “Dynamic Analysis of Power System with Photovoltaic Generation”, National Taiwan Ocean University, 2016。
[16] Siemens Power Technology International,“ PSS/E 33.4 MODEL LIBRARY”,2013。
[17] X. Wang and M. Yue,“Design of energy storage system to improve inertial response for large scale PV generation”,2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM),Boston, MA, USA,2016。
[18] 台灣電力系統因應再生能源高占比議題之儲能設備應用研究 ,台灣電力股份有限公司, 民國109年。
[19] 台電系統歷年裝置容量,台灣電力公司,取自https://www.taipower.com.tw/tc/Chart.aspx?mid=194。
[20] 109年太陽光電6.5GW達標計畫,中華民國經濟部,西元2019年 9 月,取自https://www.ey.gov.tw/Page/448DE008087A1971/a9fc65a5-4367-417d-a522-40849030df5a。
[21] Renewables 2021 ,IEA,西元2021年,取自https://www.iea.org/reports/renewables-2021。
[22] Kamala SarojiniRatnam,K.Palanisamy,GuangyaYang, Future low-inertia power systems: Requirements, issues, and solutions - A review。
[23] 161kV變電所參考可併網容量表,台灣電力公司,西元2020年2月,取自https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=123。
[24] 劉志文,輸電級再生能源併網情境建立及供電穩定之影響評估,財團法人中技社,確保我國供電穩定之再生能源管理與運轉策略,頁54,西元2018年7月。

無法下載圖示 全文公開日期 2025/08/16 (校內網路)
全文公開日期 2027/08/16 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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