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研究生： 莊銘倫
Chuang, Ming-Lun
論文名稱： 高風能占比對台電彰濱區域系統衝擊分析
System Impact Analysis of High Wind-Power Penetration in ChangHua Coastal Area
指導教授： 張簡樂仁
Chang-Chein, Le-Ren
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電機資訊學院 - 電機工程學系
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： 164
中文關鍵詞： 高風能占比 、系統衝擊分析 、STATCOM
外文關鍵詞： high wind power penetration, system impact analysis, STATCOM
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    • 本研究採用PSS/E 軟體對2025 年和2026 年風能高佔比情況下台灣電網結構的彰化沿海地區系統進行模擬，並將模擬結果與電壓操作標準進行交叉檢驗。
    為了順利在模擬中進行電壓穩定性分析，風能輸出的升降效應由抽蓄機組針對風能輸出的升降效應進行實功補償。為了實現實功補償的機組排程，本研究採用Matlab 優化工具計算抽蓄機組的抽蓄狀態轉移，以密切補償風能的MW級輸出的升降趨勢。為了將電壓穩定在操作標準內，也對靜態同步補償器（STATCOM）的模型參數進行了最佳化。
    模擬結果顯示，經過微調參數的STATCOM 可以有效提高彰工及永興匯流排三相故障和風能輸出介於裝機容量的6% 到65%之間變化的電壓穩定性。

    This research adopts PSS/E software to simulate power system of the Changhua coastal area with high penetration of wind energy in the year of 2025 and 2026. The simulation results are cross-checked with the voltage operating standards.
    To perform the voltage stability analysis in the simulation, the ramping of the wind energy output should be compensated by the pumped-storage unit. The Matlab optimization tool is used to calculate the state transition of the pumped-storage unit, in order to closely compensate the megawatt ramp-up and ramp-down trend of wind energy. To stabilize the voltage within the operating standard, model parameters of the static synchronous compensator (STATCOM)
    is optimized.
    Simulation results show that the finely tuned STATCOM can effectively enhance voltage stability under the three-phase fault at the Changgong H (Bus2371) and Yongxing H (Bus5833) buses as well as the case of wind ramp conditions from 6 percent to 65 percent of the installed capacity.

    摘要 I Abstract II SUMMARY III 誌謝 XIII 目錄 XIV 表目錄 XVIII 圖目錄 XX 符號索引 XXXII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方法與目的 7 1.3 本文架構 9 第二章 風能的規範 10 2.1 前言 10 2.2 輸電運轉規範 11 2.2.1 電壓範圍 11 2.2.2 頻率範圍 12 2.2.3 功率因數範圍 12 2.3 Ramp up/down 限制 12 2.4 Fault Ride Through(FRT) 14 2.4.1 三相短路故障 14 2.4.2 電壓穿越(voltage ride-through) 14 2.4.3 頻率穿越(frequency ride-through) 15 第三章 軟體與模型簡介 17 3.1 前言 17 3.2 PSS/E 軟體簡介 17 3.3 PSS/E 模擬設定 18 3.3.1 電力潮流解法 18 3.3.2 穩態電力潮流分析 18 3.3.3 事故動態模擬 20 3.4 抽蓄機組模型設定 21 3.5 靜態同步補償器(STATCOM)模型設定 25 3.5.1 系統需求及參數設定 25 3.5.2 控制法設定與比較 27 3.5.3 Kp、Ki 優化 29 3.5.4 VI 特性曲線 31 3.6 風場設定 33 3.6.1 風機模型 33 3.6.2 風場架構 33 第四章 抽蓄機補償風能變動最佳化 34 4.1 前言 34 4.2 數學模型 34 4.3 最佳化工具介紹 37 4.4 最佳化設定 37 4.5 最佳化結果討論 39 4.5.1 一般情境模擬 39 4.5.2 極端情境模擬 44 4.5.3 小結 46 第五章 高風能占比對系統之穩態分析 47 5.1 前言 47 5.2 電網系統架構 47 5.3 風能占比情境假設 50 5.4 風能占比提高後之穩態分析 55 5.4.1 N-0 電壓變動率分析 55 5.4.2 N-2 穩態電壓變動率分析 63 5.5 小結 75 第六章 高風能占比對系統之動態分析 77 6.1 前言 77 6.2 N-2 事故分析 77 6.2.1 彰工案場 77 6.2.2 永興案場 79 6.3 三相短路事故分析 81 6.3.1 彰工案場 81 6.3.2 永興案場 97 6.4 風能升降載情境分析 113 6.5 風場解聯事故分析 122 6.5.1 彰工案場 122 6.5.2 永興案場 125 6.6 小結 128 第七章 結論與未來展望 129 7.1 結論 129 7.2 未來展望 132 參考文獻 133 附錄A 第五章附表 135 附錄B 第六章附圖 140

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