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研究生: 林宗緯
Lin, Tsung-Wei
論文名稱: 考量負載及再生能源變化與預測誤差之相關性評估調頻備轉容量
Considering the Correlation of Load and Renewable Energy Variation along with Forecast Error to Estimate Frequency Regulation Reserve
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: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 122
中文關鍵詞: 調頻備轉容量負載與再生能源發電變化預測誤差皮爾森相關係數
外文關鍵詞: Frequency regulation reserve, Load and renewable resources variation, Forecast error, Pearson product-moment correlation coefficients
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  • 為因應2025年再生能源27GW的目標,淨負載曲線與其變動量將呈現與現在截然不同的趨勢,增加電力調度的難度,因此調頻備轉容量必須重新評估。本研究利用2018年負載、太陽能發電、風力發電的變化量、預測誤差、皮爾森相關係數的歷史資料推估2018年四季電力系統各時段應提供的升降載率及調頻備轉容量,並以實績資料佐證,證明所評估的調頻備轉容量足可應付負載及再生能源的變化。接著以相同方法並根據負載尖峰比例、再生能源裝置容量倍數將歷史資料逐時放大,藉以評估2022與2025年四季系統應提供的升降載率與調頻備轉容量,並比較各季節的容量差異。

    In 2025, the installation capacity of renewable energy in Taiwan will reach 27GW. The net-load curve and its variation will make a significant difference from what they are now, which increase the difficulty of generation dispatch. Therefore, frequency regulation reserve needs to be re-evaluated by a new method. This study estimates the system ramp rate by taking the historical statistics of load conditions, variations and forecast errors of solar and wind generation in the year of 2018, coming along with Pearson product-moment correlation coefficients to evaluate frequency regulation reserve that should be provided by the electric power system in each hour during the four seasons in 2018. Compared with the actual ramp rate, it is proved that the evaluated frequency regulation reserve can sufficiently cover the variations of load and renewable energy. Using the same method by modifying the historical data on the ratio of load peak and renewable energy capacity multiples, we can forecast how much frequency regulation reserve should be provided in the year of 2022 and 2025.

    摘要 I Abstract II 誌謝 XIII 目錄 XIV 表目錄 XVIII 圖目錄 XXIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻回顧 1 1.2.1 負載與再生能源相關性 1 1.2.2 評估輔助服務的方法 2 1.3 本文貢獻 9 1.4 論文章節概要 9 第二章 相關係數與高斯常態分佈 11 2.1 共變異數 11 2.2 皮爾森相關係數 12 2.3 變量線性組合得到的平均值與標準差 13 2.4 高斯常態分布 15 2.5 本章小結 18 第三章 台電2018年負載與再生能源發電的歷史資料 19 3.1 太陽能發電出力 19 3.2 風力發電出力 21 3.3 負載 22 3.4 淨負載 23 3.5 2018年四季各時段實際的淨負載每分鐘變化 24 3.5.1 2018年春季 25 3.5.2 2018年夏季 26 3.5.3 2018年秋季 27 3.5.4 2018年冬季 27 3.6 本章小結 28 第四章 評估2018、2022與2025年系統應有的調頻備轉供給量 30 4.1 研究方法 30 4.2 推估2018年四季各時段負載與再生能源發電的變化量、預測誤差的平均值及標準差 31 4.2.1 負載每分鐘變化 32 4.2.2 風力發電每分鐘變化 34 4.2.3 太陽能發電每分鐘變化 36 4.2.4 負載變化與再生能源發電變化的皮爾森相關係數 38 4.2.5 負載每分鐘預測誤差 39 4.2.6 風力發電每分鐘預測誤差 41 4.2.7 太陽能發電每分鐘預測誤差 42 4.2.8 負載與再生能源預測誤差的皮爾森相關係數 44 4.3 推估2018年四季系統各時段應提供的升降載率與調頻備轉容量及2019年淨負載變化 46 4.3.1 推估2018與2019年春季 47 4.3.2 推估2018與2019年夏季 53 4.3.3 推估2018與2019年秋季 57 4.3.4 推估2018與2019年冬季 61 4.3.5 2018年四季調頻備轉推估容量整理 65 4.4 2022與2025年淨負載特性 66 4.4.1 負載與再生能源推估 66 4.4.2 鴨子曲線 67 4.4.3 2022與2025年淨負載 68 4.5 推估2022年四季各時段的調頻備轉容量 70 4.5.1 2022年春季 70 4.5.2 2022年夏季 73 4.5.3 2022年秋季 75 4.5.4 2022年冬季 77 4.5.5 建議2022年四季調頻備轉容量 80 4.6 推估2025年四季各時段的調頻備轉容量 81 4.6.1 2025年春季 81 4.6.2 2025年夏季 83 4.6.3 2025年秋季 85 4.6.4 2025年冬季 88 4.6.5 建議2025年四季調頻備轉容量 90 4.7 本章小結 91 第五章 結論與未來展望 94 5.1 結論 94 5.2 未來展望 95 參考文獻 98 附錄A 2022年平均值與標準差資訊 101 附錄B 2025年平均值與標準差資訊 112

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