太陽光電發電系統對市電衝擊效應分析

本文主要探討太陽光電發電系統併聯至配電網路時所可能造成的系統衝擊影響。

... 英文論文名稱: Impact Analysis of Photovoltaic Integration in Distribution ... 資料載入處理中... 首頁| 圖書館首頁| OpenSearch | English 簡易查詢 進階查詢 論文瀏覽 熱門排行 我的研究室 上傳論文 帳號：guest(167.99.71.17)          離開系統 字體大小：       詳目顯示 第1筆/ 共1筆  /1頁 論文基本資料 摘要 外文摘要 論文目次 參考文獻 研究生中文姓名:邱玉桂中文論文名稱:太陽光電發電系統對市電衝擊效應分析英文論文名稱:ImpactAnalysisofPhotovoltaicIntegrationinDistributionNetworks指導教授姓名:指導教授︰鍾翼能指導教授︰胡永柟學位類別:博士系所名稱:電機工程學系畢業學年度:98語文別:中文論文頁數:91中文關鍵詞:太陽光電發電系統、系統衝擊、分散型電源、配電系統英文關鍵字:DistributedGeneration、DistributionNetworks、PhotovoltaicPowerSystem、SystemImpact相關次數: 推薦:0點閱:0評分:下載:0收藏:0 本文主要探討太陽光電發電系統併聯至配電網路時所可能造成的系統衝擊影響。

通常太陽光電發電系統以併接於較低電壓等級之配電系統為主，其衝擊程度會隨併聯之容量和位置有所不同，尤其我國配電系統為單向電源設計，而分散型電源的加入將形成多電源系統，電力潮流不再是單一方向，使電網分析變得更複雜，且改變了故障電流的大小與方向，增加保護協調的困難。

再者配電饋線係直接引供一般用戶，併接後如電壓變動等將可能直接影響用戶之用電品質，故併網後衍生之問題有待進一步瞭解與檢討。

本文分析各特定大小不同容量之太陽光發電系統併聯電網運轉時，對於配電系統可能發生之特性影響及衝擊，並利用PSS/E模擬程式來進行電力潮流分析，以進一步檢討大容量太陽光發電系統併聯電網之衝擊效應。

Thisstudyinvestigatesthepotentialimpactandinfluencefromphotovoltaicpower(PV)systemconnectedtotheutilitygrid.Generally,thephotovoltaicpowersystemismainlyconnectedtodistributionnetworksofcomparativelylowervoltage.Itsextentofimpactdiffersdependingonthecapacityandlocationofgrid-connection.ParticularlyinTaiwan,thepowerdesignofdistributionnetworksisunidirectional,soajointofdistributedgenerationcanformadiversifiedpowergeneration.Thus,powergenerationisnolongerunidirectionalandpowergridanalysishasbecomemorecomplicated.Therefore,itincreasesofdifficultyinprotectionandcoordination.Inaddition,thepowerfeederdirectlyconnectstosubscribers.Thechangeingrid-connectiontopowervoltagemayhaveadirectimpactonthepowerusequalityofsubscribers.Therefore,theproblemofsystemimpactisinvestigatedinthisdissertation.Thefocusofthisstudyanalyzessteady-stateperformancesoflarge-scaleandsmall-scalephotovoltaicgenerationsystemconnectedtoautilitygrid.TheimpactanalysisofthestudiedPVsystemonTaipowerdistributionsystemisalsounderinvestigation.ThesoftwarePSS/Eisemployedtoestablishthemodelandcalculatethepowerflowofthestudiedsystem.ThesimulatedresultscanbeemployedtodeterminetheimpactsofthePVsystemtotheconnecteddistributionnetworksundervariousoperatingconditions. 封面內頁簽名頁授權書..................................iii中文摘要................................iv英文摘要................................v誌謝....................................vi目錄....................................vii圖目錄..................................x表目錄..................................xiii第一章緒論.............................11.1研究背景............................11.2研究動機............................31.3研究架構............................5第二章國內外PV系統併網探討...............62.1太陽光發電系統.......................62.1.1太陽電池............................82.2電力調節器...........................102.2.1諧波污染造成之共振現象................112.3國外PV系統併接市電網路運轉實務及規範....132.3.1歐洲PV系統併接電網運轉實務............132.3.2美國PV系統併接電網相關規定............172.3.3日本PV系統併接電網相關規定...........182.4國內PV系統併接電網實務及相關規定........192.4.1國內PV系統併網相關規定...............20第三章PV系統併接配電電網之電壓衝擊........273.1台電配電系統型態.....................273.2電壓變動計算方法.....................283.3計算結果............................33第四章PV系統併聯電網衝擊案例分析.........454.1系統衝擊檢討評估項目..................454.1.1功率因數...........................464.1.2諧波電流...........................474.1.3直流成分與單獨運轉檢出裝置............474.1.4故障電流...........................484.1.5正常電壓變動率......................484.2PV系統衝擊案例分析...................494.2.1電力公司所提供責任分界點與電網資料.....504.2.2穩態電壓變動計算....................514.2.3功率因數之評估......................524.2.4故障電流計算........................524.2.5諧波管制...........................534.3評估結果............................544.4電力潮流模擬分析.....................554.4.1案例系統說明........................554.4.2模擬結果...........................56第五章PV系統運轉實例模擬與實測...........625.1系統運轉實例.........................625.2系統發電量模擬分析....................665.2.1太陽電池組列遮蔭分析.................675.3實測發電結果與討論....................755.3.1實測發電量..........................755.3.2模擬與實測發電量之比較...............805.410kWp系統併網衝擊評估................81第六章　結論.............................866.1結論...............................866.2未來展望............................88參考文獻................................89圖目錄圖1.1分散型電源之網路型態........................4圖1.2以電壓等級區分之網路型態.....................4圖1.3線路上過多的逆向電流........................4圖2.1太陽發電系統之系統型態......................7圖2.2太陽能電池之等效電路圖......................8圖2.3並聯和串聯共振電路及阻抗隨頻率變化圖..........12圖2.4100kWp以下自用太陽光電發電系統申請併聯流程圖..26圖3.1配電網的結構示意圖..........................28圖3.2PSS/ADEPT程式電力潮流模擬...................29圖3.3併聯位置在主饋線上（或經由變壓器併聯）........30圖3.4併聯分歧線距變電所5公里處連接主饋線（或經變壓器併聯）31圖3.5併聯分歧線距變電所10公里處連接主饋線（或經變壓器併聯）31圖4.1系統輕載時併聯於饋線末端造成用戶端過電壓.......49圖4.2系統單線圖.................................56圖4.3經常併聯饋線，尖峰負載、有PV時之電力潮流......57圖4.4經常併聯饋線，尖峰負載、無PV時之電力潮流......57圖4.5經常併聯饋線，離峰負載、有PV時之電力潮流......58圖4.6經常併聯饋線，離峰負載、無PV時之電力潮流......58圖4.7轉供饋線，尖峰負載、有PV時之電力潮流..........59圖4.8轉供饋線，尖峰負載、無PV時之電力潮流..........60圖4.9轉供饋線，離峰負載、有PV時之電力潮流..........60圖4.10轉供饋線，離峰負載、無PV時之電力潮流..........60圖5.1系統架構圖.................................62圖5.2太陽電池組列實體排列情形.....................64圖5.3電力調節器輸出電流波形......................65圖5.4模擬結果之太陽電池組列I-V特性曲線............66圖5.5模擬結果之全年發電量分析圖...................67圖5.6春分於清晨6時12分之遮蔭情形..................68圖5.7春分於清晨6時52分之遮蔭情形..................68圖5.8春分於清晨7時34分即脫離遮蔭情形..............68圖5.9模擬春分之晴空發電量分析.....................69圖5.10模擬春分之一般天候發電量分析.................69圖5.11夏至清晨6時05分之遮蔭情形...................70圖5.12夏至於6時50分已無遮蔭情形...................70圖5.13模擬夏至之晴空發電量分析.....................70圖5.14模擬夏至之一般天候發電量分析.................71圖5.15秋分清晨6時07分之遮蔭情形...................71圖5.16秋分清晨6時56分之遮蔭情形...................72圖5.17秋分於清晨7時32分已無遮蔭情形................72圖5.18模擬秋分之晴空發電量分析.....................72圖5.19模擬秋分之一般天候發電量分析.................73圖5.20冬至清晨6時53分之遮蔭情形...................73圖5.21冬至上午8時30分之遮蔭情形...................74圖5.22冬至最大遮蔭發生於15時20分..................74圖5.23模擬冬至之晴空發電量分析.....................74圖5.24模擬冬至之一般天候發電量分析.................75圖5.25單日發電功率、日照、電壓電流分時走勢圖........79圖5.26單日13時發電功率、溫度、日照變化趨勢圖........79圖5.27模擬結果與實測發電量之比較...................81表目錄表3.1台電配電系統型態............................27表3.2常用導線與其阻抗............................32表3.3配電主變壓器阻抗............................33表3.4亭置式變壓器阻抗............................33表3.5裝置容量達1MW於不同併接型態之電壓變動統計.....34表3.6裝置容量1MW併聯主饋線不同位置所引起電壓變動....34表3.7裝置容量1MW併聯在分歧線不同位置上所引起電壓變動（分歧線在距變電所5公里處連接主饋線）...............35表3.8裝置容量1MW併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所10公里處連接主饋線）..............35表3.9裝置容量500kW於不同併接型態之電壓變動統計.....36表3.10裝置容量500KW併聯主饋線不同位置所引起電壓變動..37表3.11裝置容量500KW併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所5公里處連接主饋線）...............37表3.12裝置容量500KW併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所10公里處連接主饋線）..............38表3.13裝置容量499kW於不同併接型態之電壓變動統計.....39表3.14裝置容量499kW經變壓器併聯主饋線不同位置所引起電壓變動39表3.15裝置容量499KW經變壓器併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所5公里處連接主饋線）...............40表3.16裝置容量499KW經變壓器併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所10公里處連接主饋線）..............40表3.17裝置容量250kW於不同併接型態之電壓變動統計.....41表3.18裝置容量250kW經變壓器併聯主饋線不同位置所引起電壓變動42表3.19裝置容量250kW經變壓器併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所5公里處連接主饋線）...............42表3.20裝置容量250kW經變壓器併聯分歧線不同位置所引起電壓變動（分歧線在距變電所10公里處連接主饋線）..............43表4.1再生能源發電系統併聯系統衝擊檢討報告應含項目...45表4.2再生能源發電併聯要點與太陽光電發電關聯較大項目.46表4.3電力系統諧波管制暫行標準摘要.................47表4.4電業提供責任分界點與電網資料.................50表4.5系統短路容量及電網阻抗角計算結果..............51表4.6責任分界點穩態電壓變動......................52表4.7電網端最大短路電流..........................53表4.8高壓側貢獻之故障電流與總故障電流..............53表4.9PVInverter在額定功率時產生之各級諧波電流百分比53表4.10責任分界點之系統衝擊評估表...................54表4.11各次諧波電流百分比之限制值...................54表4.12相關線路參數表.............................56表4.13經常饋線尖、離峰負載下之各匯流排電壓大小(pu)...58表4.14轉供饋線尖、離峰負載下之各匯流排電壓大小(pu)...61表5.1太陽電池模板規格表..........................63表5.2電力調節器規格表............................64表5.3輸出各次電流諧波失真表......................64表5.4系統運轉初期之發電資料摘要...................77表5.5實測系統歷年發電量統計表.....................78表5.6模擬與實測月均發電量統計.....................80表5.7電業提供責任分界點與電網資料表...............82表5.8系統短路容量及電網阻抗角計算結果..............83表5.9責任分界點穩態電壓變動及短路電流..............84表5.10責任分界點之系統衝擊評估結果.................84 [1]再生能源發展條例，2009.7.8總統府公布施行[2]台灣電力公司再生能源發電系統併聯技術要點，台灣電力公司，2009.12.31公告實施[3]經濟部太陽光發電示範系統資訊網，http://210.69.121.54/[4]林明民，分散型電源併入配電系統之研究完成報告，2003.[5]EngineeringGuideforIntegrationofDistributedGenerationandStorageintoPowerDistributionSystems,EPRI,PaloAlto,CA:2000.1000419.[6]謝家偉等，集批之太陽光電網路並聯潛在問題探討，台電工程月刊708期，pp.50-56,2007.[7]黃文雄，太陽能之應用及理論，協志工業，P16-17,2000.[8]J.H.R.EnslinandP.J.M.Heskes,“Harmonicinteractionbetweenalargenumberofdistributedpowerinvertersandthedistributionnetwork,”IEEETrans.onPowerElectronics,Vol.19,No.6Nov.2004,pp.1586-1593.[9]盧展南等，太陽光電系統併接配電網路電力品質問題及經驗，電機技師，第132期，pp.50-61，2008.[10]EstefaníaCaamaño,DemetSuna,JimThornycroft,SjefCobben,MarcelElswijk,BrunoGaiddon,ThomasErge,andHermannLaukamp,“UtilitiesexperienceandperceptionofPVdistributedgeneration,”ReportofPV-UP-SCALE,IntelligentEnergyEurope,2007.[11]工研院能環所，分散型發電併聯技術開發計畫，96年度經濟部能源局執行報告[12]100kWp以下自用太陽光電發電系統申請併聯處理要點，台灣電力公司，2006.[13]再生能源發電設備設置者申請併聯相關界面協商應備文件及資料說明，台灣電力公司，2004.[14]台灣電力公司，再生能源發電系統倂聯計畫書審查作業須知，2004.[15]王耀村，台電配電網路併接太陽光電系統衝擊探討，電機技師，第132期，pp.62-75，2008.[16]配電技術手冊(二)架空配電線路設計，台灣電力公司，2009.[17]配電技術手冊(四)地下配電線路設計，台灣電力公司，1996.[18]C.N.Lu,etal.,“AstudyondevelopmentandapplicationsoffeederdispatchcontrolsystemsinTaiwanpowersystem,”EPRIFinalReport,NationalSunYat-senUniversity,Dec.2006.[19]IntegratingDistributedResourcesintoElectricUtilityDistributionSystems:EPRIWhitePaper,EPRI,PaloAlto,CA:2001.1004061.[20]DGPowerQuality,ProtectionandReliabilityCaseStudiesReport,NationalRenewableEnergyLaboratory,2001.[21]IntegrationofDistributedResourcesinElectricUtilityDistributionSystems:DistributionSystemBehaviorAnalysisforUrbanandRuralFeeders,EPRI,PaloAlto,CA:1999.TR-112737.[22]G.W.AultandJ.R.McDonald,“PlanningforDistributedGenerationwithinDistributionNetworksinRestructuredElectricityMarkets”,IEEEPowerEngineeringReview,Vol.20,No.2,Feb.2000,pp.52–54.[23]R.C.Dugan,T.E.McDermott,andG.J.Ball,“PlanningforDistributedGeneration”,IEEEIndustryApplicationsMagazine,Vol.7,No.2,March-April2001,pp.80–88.[24]R.C.DuganandT.E.McDermott,“DistributedGeneration”,IEEEIndustryApplicationsMagazine,Vol.8,No.2,March-April2002,pp.19–25.[25]許炎豐，技術服務報告，編號：TPRI-G-7.8-4102-9835，台灣電力公司，2009.[26]江榮城，電力品質實務(二)，全華科技圖書，2002.[27]張庚甲、鄭雅堂，台電綜研所樹林所區20kWp太陽光發電系統，2003. 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