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研究生: 吳宗祐
Tsung-Yu Wu
論文名稱: 應用快速頻率調節器於電網虛擬慣量補償之研究
Research on Applying Fast Frequency Regulator to Virtual Inertia Compensation of Power Grid
指導教授: 郭政謙
Cheng-Chien Kuo
口試委員: 張宏展
Hong-Chan Chang
李俊耀
Chun-Yao Lee
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: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 103
中文關鍵詞: 快速頻率調節器虛擬慣量儲能系統
外文關鍵詞: fast frequency regulator, virtual inertia, energy storage system
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  • 現今多元化的負載特性加上新穎的再生能源,使得電力品質急迫的需要被解決,在未來高佔比再生能源之下,電網的強韌度逐漸降低,傳統機組因其特性能在系統發生問題時提供轉動慣量,以便後續電網修復及復歸,太陽能、風力都屬於間歇性能源,無法提供穩定輸出相較於傳統機組,故儲能系統為解決之方案,排除其價格昂貴、技術較不成熟下,如何控制儲能與運用是一個重要的議題。
    有鑑於此,本研究旨在提出快速頻率調節器於電網虛擬慣量補償,其中包含:(1)快速頻率調節器之軟體設計與建構,(2)撰寫頻率量測硬體電路相關程式語言與計算相關功能,(3)以PSS®E(Power System Simulator for Engineering)模擬軟體建構電網架構,並至實驗場地進行測試,經測試得以證明,經過頻率量測硬體電路得知電網頻率後通知快速頻率調節器,以便其能將量測之頻率變化進行判斷是否需要儲能系統補償系統頻率,以利電網能維持在基準頻率或機組發生故障時電網頻率變化較大之下,能夠因其裝置而令儲能系統能快速補償功率,以達到救援及修復電網頻率,此外本研究為一雛形,未來儲能系統將大量發展,如何將儲能系統發揮其最大效益,其控制方法為未來之目標。


    The power quality is anxious to be resolved because the diverse load characteristic and the novel renewable energy in nowadays. Under the high penetration of the renewable energy in future, the toughness of power grid is getting lower. Traditional units provide moment of inertia due to their characteristic in the event of system problems, so that the subsequent grid restoration. Because solar and wind are both intermittent energy source which can’t provide stable output compared with the conventional machines, energy storage system is a solution, exclusive of its expensive price and immature technologies. How to control and take the use of the energy storage system is an important issue.
    According to the above mentioned, the research proposed to the fast frequency regulator for compensation of virtual inertia in power grid, including; (1) Soft design and construction of fast frequency regulator; (2) frequency measurement Circuit and calculate for relating function; (3) simulate the frame of power grid in PSS®E(Power System Simulator for Engineering) and test.
    It is proved that after frequency measurement Circuit measure power grid frequency and inform fast frequency regulator to judge whether the system frequency need to compensated by energy storage system on the frequency fluctuation. When the power grid frequency vary greatly caused by the malfunction in the system, the device can make energy storage system support and recovery power frequency by compensation for moment of inertia.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XI 第一章 緒論1 1.1 研究動機1 1.2 文獻回顧1 1.3 研究架構5 1.4 章節概述6 第二章 太陽能發電系統與儲能系統簡介7 2.1 前言7 2.2 太陽能發電簡介7 2.3 太陽能發電概況9 2.4 太陽能發電應用10 2.5 儲能系統概況11 2.6 儲能系統簡介12 2.7 儲能系統應用14 第三章 電網頻率控制與快速頻率調節器軟體規劃16 3.1 電網頻率控制16 3.1.1 轉動慣量27 3.2 快速頻率調節器通訊簡介33 3.3 快速頻率調節器功能說明34 第四章 頻率量測硬體電路規劃與設計42 4.1 前言42 4.2 頻率量測硬體電路之軟體規劃42 4.2.1 MSP430F5438晶片簡介42 4.2.2 頻率量測硬體電路主流程設計45 4.2.3 零交越電路之特性與運作47 4.2.4 Timer_A之特性48 4.2.5 Timer_A之捕獲/比較模塊51 4.2.6 EW430-7121軟體簡介52 第五章 模擬分析與實際驗證53 5.1 前言53 5.2 場地之模擬分析53 5.2.1 PSS®E軟體簡介53 5.2.2 模擬系統簡介54 5.2.3 模擬系統結果59 5.3 頻率量測硬體電路60 5.4 場地之實際驗證64 5.4.1 案例分析70 5.4.2 快速頻率調節器功能實測76 第六章 結論與未來展望85 6.1 結論85 6.2 未來展望86 參考文獻87

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    無法下載圖示 全文公開日期 2024/01/28 (校內網路)
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