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研究生: 顧哲安
Che-An Ku
論文名稱: 考量大量再生能源併入台電系統後輔助服務的最佳化配置
Considering the Optimal Configuration of Ancillary Services with High Renewable Energy Penetration in Taiwan Power System
指導教授: 郭明哲
Ming-Tse Kuo
口試委員: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
郭政謙
Cheng-Chien Kuo
吳進忠
Chin-Chung Wu
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: 135
中文關鍵詞: 高占比太陽光電系統輔助服務儲能系統快速反應負載資源暫態穩定度分析
外文關鍵詞: High penetration rate of solar photovoltaic system, ancillary service, energy storage system, fast response reserve resource, transient stability analysis
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  • 太陽光電是龐大的自然資源,但是發電量會受到氣候所影響,導致間歇性的發電,會對系統的穩定度、可靠度產生很大的衝擊,但要準確預測太陽光電的發電量並不容易,因此需要輔助服務進行調節,以增強電網的韌性及調度的彈性,儲能是其中的主力項目之一,尤其是化學能的電池儲能系統。本文使用的模擬軟體為PSS/E(Power System Simulator for Engineering),採用的模型有太陽光電、儲能系統、快速反應負載資源(Fast Response Resource, FRR)。把大量太陽光電併網後,檢視系統的三相短路故障電流、併網點的運轉電壓、電壓變動率、暫態穩定度是否有符合台電的法規要求。模擬太陽光電發電量驟變、太陽光電跳脫、火力電廠跳脫,觀察不同驟變量、跳脫量之下,系統頻率的變化情形。接著加入台電公司規劃在2025年備轉容量的輔助服務容量,重新模擬冬季日間電網,觀察系統頻率的改善情形與儲能系統的輸出變化。最後透過太陽光電發電量驟減的案例,預估輔助服務最佳化的採購容量、採購成本,提出兩者組合的建議。


    Solar photovoltaic is a huge natural resource but the power generation will be affected by the climate. It will lead to intermittent power generation, which will have a great impact on the system stability and reliability. However, it is not easy to accurately predict the power generation of photovoltaics so the role of ancillary services will need to be adjusted to enhance the resilience of the grid and the flexibility of dispatching. Energy storage is one of the main projects, especially the battery energy storage system of chemical energy. The simulation software used in this thesis is Power System Simulator for Engineering (PSS/E), and the used models include solar photovoltaic, energy storage system, and Fast Response Resource (FRR). After connecting a large number of solar photovoltaics to the grid, the three-phase short-circuit fault current of the system, the operating voltage of the grid-connected point, the voltage variation rate and the transient stability are checked to meet the regulatory requirements of Taipower. The sudden change of solar photovoltaic power generation, solar photovoltaic trip and thermal power plant trip are simulated and the change of system frequency is observed under different sudden variables and trip amounts. Then, the ancillary service capacity of the reserve capacity in 2025 planed by Taipower Company is connected to the system. The improvement of the system frequency and the output change of the energy storage system is observed by simulating the winter daytime power grid again. Finally, the case of a sudden decrease in solar photovoltaic power generation is observed, it estimates the optimal procurement capacity and procurement cost of ancillary services, and then a combination of the two situations is proposed.

    摘要 I Abstract II 致謝 IV 目錄 V 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 研究目標與方法 4 1.4 論文架構 5 第二章 儲能系統之種類與運行計畫 7 2.1 前言 7 2.2 國際儲能系統之種類 7 2.2.1 機械能 10 2.2.2 電磁能 14 2.2.3 電化學的蓄電池 18 2.3 國際儲能系統之運行計畫 30 第三章 模擬軟體及模型介紹 33 3.1 前言 33 3.2 模擬軟體 33 3.3 太陽光電模型 34 3.3.1 發電機模型(PVGU) 35 3.3.2 電力控制模型(PVEU) 36 3.3.3 輸出線性化模型(PANELU) 38 3.4 儲能系統模型 38 3.4.1 通用再生能源發電機模型(REGC_A) 40 3.4.2 通用再生能源輔助控制模型(REPC_A) 42 3.4.3 通用再生能源電力控制模型(REEC_C) 45 3.4.4 實功、虛功的控制模式 49 3.5 快速反應負載資源模型 54 第四章 太陽光電併入台電系統之情境分析 55 4.1 前言 55 4.2 各縣市太陽光電的併網量規劃 55 4.3 三相短路故障電流 59 4.4 電壓與電壓變動率 60 4.5 暫態穩定度 62 4.6 模擬結果與探討 66 第五章 太陽光電併入台電系統之擾動分析 68 5.1 前言 68 5.2 太陽光電發電量驟變 68 5.3 太陽光電跳脫事故 76 5.4 火力電廠跳脫事故 79 5.5 案例頻率統計 81 5.6 模擬結果與探討 87 第六章 輔助服務的最佳化配置 90 6.1 前言 90 6.2 我國輔助服務發展現況 90 6.3 太陽光電發電量驟變 96 6.4 太陽光電跳脫事故 103 6.5 火力電廠跳脫事故 106 6.6 案例的頻率與BESS輸出功率統計 109 6.7 輔助服務的最佳化配置分析 116 6.8 模擬結果與探討 125 第七章 結論與未來展望 128 7.1 結論 128 7.2 未來展望 130 參考文獻 131

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    無法下載圖示 全文公開日期 2025/08/21 (校內網路)
    全文公開日期 2027/08/21 (校外網路)
    全文公開日期 2120/08/21 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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