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研究生: 簡仲偉
Chien, Chung-Wei
論文名稱: 動態規劃獨立型電力系統之調頻備轉容量
Dynamic Scheduling of Frequency Regulating Reserve for an Isolated Power System
指導教授: 張簡樂仁
Chang-Chien, 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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 備轉容量調頻備轉容量頻率響應特性值
外文關鍵詞: spinning reserve, frequency regulating reserve, frequency response characteristics
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  • 頻率為電力系統中一項重要指標。為了確保電力系統的安全性與可靠性,電力公司採用調頻備轉容量來支援自動發電控制,以使頻率維持在正常的運轉範圍內。由於系統調頻成效與當時的頻率響應特性有關,而頻率響應特性又具有時變性質,本論文擬採用遞迴式最小平方演算法來估測電力系統頻率響應特性值,再根據數個連續相似日的頻率響應特性統計分析結果規劃前一日調頻備轉容量。再者,本論文亦採用模糊邏輯調整器,於當日即時調整調頻備轉容量設定值(每15分鐘調整設定值),所得結果再與當日頻率響應調節曲線做比較,進而驗證此研究方法能在確保系統安全性與可靠度之餘,同時達到降低系統運轉成本的效果。

    Frequency is an important index in a power system. In order to ensure the reliability and security of a power system, utilities use the frequency regulating reserve to maintain the system frequency within the pre-defined operating range. The basic principle of scheduling the frequency regulating reserve requires that the reserve quantity and response rate should meet some specific levels. In this thesis, a recursive least square algorithm is used to estimate system’s frequency response characteristic (FRC). The day-ahead scheduling of the frequency regulating reserve is realized by the statistical results of the FRC estimation on the historical similar days. Moreover, a fuzzy logic tuner is applied to finely tune the frequency regulating reserve for 15-minute settlement in real-time. Comparing with the frequency response regulation curve (FRRC), the result shows that the proposed method not only ensure the reliable frequency operation but also reduce the operating cost for an isolated power system.

    摘要 I Abstract II 致 謝 III 目 錄 IV 表 目 錄 VIII 圖 目 錄 IX 符 號 索 引 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與背景 1 1.2 本論文之貢獻 3 1.3 本論文之架構 4 第二章 系統負載頻率控制與備轉容量之關係 6 2.1 前言 6 2.2 電力系統負載頻率控制 7 2.2.1 一次控制 8 2.2.2 二次控制 12 2.3 台電系統負載頻率控制 13 2.3.1 台電系統之負載頻率二次控制 15 2.3.2 台電系統之緊急發電控制與低頻卸載 16 2.4 發電機組反應特性之比較 18 2.4.1 常用調速機模型 18 2.4.2 常用渦輪機模型 21 2.4.3 不同機組反應特性比較 24 2.5 備轉容量定義與分類 25 2.5.1 台灣電力系統備轉容量之訂定 29 2.6 頻率調節相關之輔助服務 31 2.7 調頻備轉容量對系統頻率之影響 33 2.7.1 調頻備轉容量充足與否之比較 33 2.7.2 調頻機組輸出響應快慢之比較 35 2.8 本章討論 37 第三章 頻率響應特性值之分析與估測 38 3.1 前言 38 3.2 頻率響應特性值相關定義 38 3.3 頻率響應特性值之估測 40 3.3.1 頻率敏感係數(D值)之估測 40 3.3.2 正常運轉範圍與異常運轉範圍之FRC值比較 46 3.4 本章討論 50 第四章 調頻備轉容量之前一日規劃 51 4.1 前言 51 4.2 調頻備轉容量與頻率響應調節限制 52 4.3 相似日之頻率響應特性值變動趨勢分析 54 4.3.1 2010年一月份工作日(星期三)分析 55 4.3.2 2010年一月份假日(星期日)分析 56 4.3.3 分析結論 58 4.4 相似日FRC統計與整日調頻備轉容量之關聯 58 4.5 調頻備轉容量之規劃 62 4.5.1 2010年一月份調頻備轉容量規劃 64 4.5.2 2010年三月份調頻備轉容量規劃 66 4.5.3 調頻備轉容量規劃與當日頻率響應調節之比較 68 4.6 本章結論 72 第五章 動態規劃調頻備轉容量 73 5.1 前言 73 5.2 定義調整器之評量指標 74 5.3 模糊架構之介紹 77 5.3.1 定義模糊調整器之輸入與輸出變數 81 5.3.2 模糊化介面 81 5.3.3 決策邏輯 85 5.3.4 解模糊化介面 86 5.4 模擬結果 88 5.4.1 調整器輸入和輸出模擬圖 88 5.4.2 調頻備轉容量調整前後之比較 92 5.4.3 考慮系統安全限制條件之調頻備轉容量規劃 98 5.5 本章結論 101 第六章 結論與未來研究方向 102 6.1 結論 102 6.2 未來研究方向 103 參考文獻 105 附錄A 遞迴最小平方演算法 110 A.1 最小平方演算法 110 A.2 遞迴式最小平方演算法 110 附錄B 牛頓型演算法 114 作者簡介 116

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