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研究生: 王永富
Yung-fu Wang
論文名稱: 風力發電量下降對獨立電力系統之影響
Impact of Wind Generation Ramp Down on Independent Power Systems
指導教授: 陳南鳴
Nanming Chen
口試委員: 潘晴財
none
楊金石
none
郭明哲
none
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 124
中文關鍵詞: 頻率及電壓動態響應風力發電機獨立電力系統熱機備轉容量
外文關鍵詞: Frequency and voltage dynamic responses, Spinning reserve, Wind turbine generator, Independent power system
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風力發電機組的發電量會隨著風力大小變化,當風力機組的發電量在系統中占所有發電機組的總發電量的比例越高時,由於風的多變性,對電網的影響就越高,尤其是較小容量的獨立電力系統。本文以台灣某離島獨立電力系統為例,針對系統於不同的狀況,以繞線式感應型風機及雙饋式感應型風機於不同的功因及電壓控制模式與系統併網,當風速下降,使風力機組發電量下降,若系統上熱機備轉容量調度不足,造成電力供應不及需求,會使得頻率下降,無法回復至60Hz。
兩款風機特性不同,正常運轉下繞線式感應型風機會消耗虛功,雙饋式感應型風機因有功因及電壓控制模式,能藉由提供或消耗虛功,來控制風機功因及併接點電壓;若遇風速下降,繞線式感應型風機消耗的虛功會隨著實功減少而下降,虛功潮流改變,使得風機端電壓及負載端電壓上升;雙饋式感應型風機若操作在0.95落後功因控制及1.05標么電壓控制模式,風速下降後,負載端電壓仍有過高的現象;若操作在0.95超前功因控制,風速下降後,風機端電壓及負載端電壓均會上升。
如上所述頻率及電壓的問題,均會影響用戶端用電品質,進而造成電器損壞,故系統上的頻率及電壓的動態響不容忽視,而本模擬結果對於系統的規劃及運轉有相當的助益。


The generated power of wind turbine generators changes with wind speed. The higher the ratio of wind generation to all system generation is, the more wind turbine generators influence the power system due to intermittent characteristics of wind. In particular, independent power systems with small capacities, such as remote islands, will be greatly influenced. This thesis adopts real system data of a remote island of Taiwan to investigate impacts on power systems under different load conditions that are interconnected with wound rotor induction generators(WRIGs) or doubly-fed induction generators(DFIGs) in different power factor control modes and voltage control mode.
If spinning reserve is insufficient, when wind speed ramps down causing wind generation to reduce and power to be unblanced, the frequency will not return to 60Hz. Also, the characteristics of two kinds of wind turbine generators are different. Under normal operating condition, WRIGs will consume reactive power and DFIGs can control power factor values and voltages at points of interconnection. When wind speed ramps down, the reactive power consumed by WRIGs will be reduced resulting in higher terminal voltages of WRIGs and load terminal voltages. If DFIGs are operated in 0.95 lagging power factor or
1.05 voltage control mode, the terminal voltages of DFIGs and load terminal voltages can be higher after wind speed ramps down. If DFIGs are operated in 0.95 leading power factor control mode, the terminal voltages of DFIGs and
load terminal voltages will increase after wind speed ramps down.
Above-mentioned frequency and voltage issues influence power quality
and customer applications,therefore, these responses are very important. The
reserch results are very helpful for both system planning and operations.

中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 III 目錄 IV 圖表目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2 研究方法 2 1.3 論文大綱 2 第二章 風力發電概論 4 2.1 前言 4 2.2 風力發電原理 4 2.3 風力發電機種類與特性 5 2.4 風力發電技術之改良與未來展望 7 2.5 2008年全球風力發展現況 8 第三章 混合式電力系統概論 11 3.1 前言 11 3.2 發電機控制迴路 12 3.2.1 柴油引擎調速機基本控制原理 12 3.2.2 柴油引擎調速機頻率控制方式 16 3.2.3 激磁控制系統 20 3.3 柴油引擎發電機組模型 23 3.3.1 發電機模型 23 3.3.2 柴油引擎調速機模型 23 3.3.3 激磁機模型 24 3.4 混合式電力系統相關實例經驗 25 第四章 繞線式感應型風機風速下降變化動態分析 27 4.1 前言 27 4.2 範例系統及相關參數 27 4.3 風力發電機模型 30 4.4繞線式感應型風機風速下降變化動態分析 31 4.5模擬結果與討論 58 第五章 雙饋式感應型風機風速下降變化動態分析 60 5.1 前言 60 5.2 範例系統及相關參數 60 5.3 風力發電機模型 61 5.4 雙饋式感應型風機風速下降動態分析 61 5.5 模擬結果與討論 105 第六章 結論與未來展望 107 6.1結論 107 6.2未來展望 109 參考文獻 110 附錄A. 柴油引擎發電機組模型參數 113 附錄 B. 繞線式感應型風機模型參數 118 附錄 C. 雙饋式感應型風機模型參數 121 作者簡介 124

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