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研究生： 鄭哲民
Cheng, J. M.
論文名稱： 太陽光電發電系統對配電系統電壓與電流之衝擊探討
Study of Photovoltaic Systems Impact on Voltage and Current of Distribution Network
指導教授： 陳建富
Chen, Jiann-Fuh
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電機資訊學院 - 電機工程學系碩士在職專班
Department of Electrical Engineering (on the job class)
論文出版年： 2010
畢業學年度： 98
語文別： 中文
論文頁數： 102
中文關鍵詞： 太陽光電 、分散式電源 、配電系統
外文關鍵詞： Photovoltaic (PV), distributed generator, distribution system
相關次數： 點閱：103  下載：8 
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    • 太陽光電發電系統對配電系統之衝擊，以故障電流與電壓變動率最為重要，故太陽光電發電系統並聯前，須有具體參考資料，以防範並聯後可能面臨的電力品質問題。
    本文利用Matlab/Simulink模擬探討電壓、故障電流、負載、距離與太陽光電發電系統間的關係，其中連棟式透天厝裝置容量於5kWp以下時，連接接戶線電壓變動可忽略不計；另經分析台南市某中學教學區裝設之太陽光電發電系統實際運轉情形後，其實際運轉與裝置容量比值約為0.77，另如以裝置容量為基準，太陽光電發電系統平均有效發電量僅供4~5小時，其餘仍需由市電系統彌補。上述分析與監測可提供從事系統整合業者、用戶與電力公司配電系統規劃的參考。

    The impact of photovoltaic (PV) systems affects power quality of distribution network, especially fault current and voltage variation. To prevent the impact on power quality depends on analysis before DG connected.
    Study of the relationship between voltage variation, fault current, load, capacity of PV, line length and impedance is by Matlab/Simulink. The results of study can be roughly described (1) while the capacity of PV is within 5kWp in the linked house, the voltage drop along the line of house next to house can be ignored, (2) the ratio of PV output to original device is 0.77, and (3) the effective operation time base on full output is only 4-5 hours in all day.
    According foregoing of the discussions, the purpose of this study provides result for engineers and customers reference to plan distribution system.

    目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號表 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景及目的 1 1.2 論文主旨 2 第二章 台電配電系統型態 3 2.1 前言 3 2.2 放射型系統(RADIAL SYSTEM) 3 2.3常開環路系統(NORMALLY OPEN LOOP SYSTEM) 4 2.3.1常開環路之缺點 4 2.3.2常開環路之優點 5 2.4 一次選擇型系統(PRIMARY SELECTIVE SYSTEM) 6 2.5重點網路系統(SPOT NETWORK SYSTEM) 6 2.6 常閉環路型系統(NORMALLY CLOSE LOOP SYSTEM) 7 2.6.1 常閉環路系統配置方式 7 2.6.2 常閉環路之優缺點 7 2.7各種配電系統型態之比較 8 2.8 分散式電源併聯系統之穩態電壓變動率與故障電流估算 9 2.8.1 穩態電壓變動率 10 2.8.2 故障電流 11 第三章 系統架構與模型建立 15 3.1 前言 15 3.2 太陽光電發電系統的輸出效能 15 3.3 系統衝擊檢討評估項目 16 3.4 分散式電源對系統電壓之影響 17 3.5 分散式電源對故障電流之影響 18 3.6 分散式電源對系統負載之影響 20 3.7 架空配電區連棟式透天厝配電系統架構 20 3.8 某中學配電系統架構 24 3.9 某中學端之穩態電壓變動率與故障電流估算 26 3.10 某中學太陽光電發電系統設置位置與監測配置 29 第四章 模擬與現場監測分析 33 4.1 連棟式透天厝太陽光電發電系統的電壓衝擊分析 33 4.1.1 不同線路距離下的電壓衝擊 33 4.1.2 不同並聯點下的電壓衝擊 37 4.1.3 不同負載用電量下的電壓衝擊 44 4.2某中學太陽光電發電系統的電壓與故障電流衝擊分析 50 4.2.1 饋線開關點電壓降 50 4.2.2 責任分界點電壓變動 57 4.2.3 饋線開關故障電流 59 4.3責任分界點之穩態電壓變動率與饋線開關故障電流估算 83 4.3.1 責任分界點之穩態電壓變動率估算 84 4.3.2 饋線開關故障電流估算 85 4.4某中學太陽光電發電系統的監測分析 87 4.4.1 太陽能轉換為電能之效率 87 4.4.2 電力供售與電壓變化 92 第五章 結論與未來展望 97 5.1 結論 97 5.2 未來展望 98 參考文獻 99 表目錄 表 2.1 各種配電系統型態之比較 8 表 3.1 各電池材料輸出效能[工業技術研院太陽光電中心] 16 表 4.1 變電所出口端電壓22.95KV 各開關點三相短路故障穩態電流值 60 表 4.2 變電所出口端電壓22.9KV 各開關點三相短路故障穩態電流值 60 表 4.3 變電所出口端電壓22.85KV 各開關點三相短路故障穩態電流值 60 表 4.4 變電所出口端電壓22.8KV 各開關點三相短路故障穩態電流值 60 表 4.5 小環路F2於電壓相角0°且用電戶無載時三相短路故障最大電流 73 表 4.6 小環路F2於電壓相角90°且用電戶無載時三相短路故障最大電流 83 表 4.7 責任分界點於不同太陽光電發電系統發電量下穩態電壓變動率 84 表 4.8 變電所出口端電壓22.95KV 各開關三相短路故障穩態電流值 85 表 4.9 變電所出口端電壓22.9KV 各開關三相短路故障穩態電流值 86 表 4.10 變電所出口端電壓22.85KV 各開關三相短路故障穩態電流值 86 表 4.11 變電所出口端電壓22.8KV 各開關三相短路故障穩態電流值 86 表 4.12 教學區97年9月至98年2月間77.76KWP太陽光電發電系統監測資料分析 92 表 4.13 教學區98年3月至98年8月間77.76KWP太陽光電發電系統監測資料分析 92 表 4.14 教學區97年9月至98年2月供售電與責任分界點電壓電動率 95 表 4.15 教學區98年3月至98年8月供售電與責任分界點電壓電動率 96 圖目錄 圖 2.1 放射聯絡型配電系統 4 圖 2.2 常開環路型配電系統圖 5 圖 2.3 一次選擇系統型配電系統圖 6 圖 2.4 重點網路系統型配電系統圖 7 圖 2.5 常閉環路型配電系統圖 8 圖 2.6 壓降向量圖 10 圖 3.1 太陽光電發電系統輸出路徑效能 16 圖 3.2 電壓降相量圖 17 圖 3.3 太陽光電發電系統並入系統後負載電流來源 18 圖 3.4 三相短路故障 19 圖 3.5 兩相短路故障 19 圖 3.6 兩相短路接地故障 19 圖 3.7 單相接地故障 19 圖 3.8 非對稱故障電流 19 圖 3.9 太陽光電發電系統並入系統後故障電流來源 20 圖 3.10 連棟式透天厝供電架構圖 22 圖 3.11 連棟式透天厝太陽能模組設置引接昇位圖 22 圖 3.12 連棟式透天厝供電單線圖 22 圖 3.13 連棟式透天厝模擬系統 23 圖 3.14 某中學供電架構圖 24 圖 3.15 某中學供電單線圖 26 圖 3.16 某中學模擬系統 26 圖 3.17 某中學與系統併聯之等效電路 27 圖 3.18 某中學太陽光電組列設置地點 30 圖 3.19 太陽光電發電系統監測配置圖 30 圖 3.20 電力品質分析器ADX3010 31 圖 3.21 電壓轉換/信號放大器ADX2032 31 圖 3.22 太陽光電發電系統監測通訊架構 32 圖 4.1 用電量=2KW且接戶點間距6M時，各接戶點電壓曲線 34 圖 4.2 用電量=2KW且接戶點間距12M時，各接戶點電壓曲線 35 圖 4.3 用電量=0KW且接戶點間距6M時，各接戶點電壓曲線 36 圖 4.4 用電量=0KW且接戶點間距12M時，各接戶點電壓曲線 37 圖 4.5 接戶點間距6M時，接戶點VX1於不同負載量及發電量下電壓變動 38 圖 4.6 接戶點間距6M時，接戶點VX1於不同負載量及發電量下壓降比率 39 圖 4.7 接戶點間距12M時，接戶點VX1於不同負載量及發電量下電壓變動 39 圖 4.8 接戶點間距12M時，接戶點VX1於不同負載量及發電量下壓降比率 40 圖 4.9 接戶點間距6M時，接戶點VX5於不同負載量及發電量下電壓變動 41 圖 4.10 接戶點間距6M時，接戶點VX5於不同負載量及發電量下壓降比率 42 圖 4.11 接戶點間距12M時，接戶點VX5於不同負載量及發電量下電壓變動 43 圖 4.12 接戶點間距12M時，接戶點VX5於不同負載量及發電量下壓降比率 43 圖 4.13 接戶點間距6M時，VX1於不同用電量下之電壓變化 44 圖 4.14 接戶點間距6M時，VX2於不同用電量下之電壓變化 45 圖 4.15 接戶點間距6M時，VX3於不同用電量下之電壓變化 45 圖 4.16 接戶點間距6M時，VX4於不同用電量下之電壓變化 46 圖 4.17 接戶點間距6M時，VX5於不同用電量下之電壓變化 46 圖 4.18 接戶點間距12M時，VX1於不同用電量下之電壓變化 47 圖 4.19 接戶點間距12M時，VX2於不同用電量下之電壓變化 48 圖 4.20 接戶點間距12M時，VX3於不同用電量下之電壓變化 48 圖 4.21 接戶點間距12M時，VX4於不同用電量下之電壓變化 49 圖 4.22 接戶點間距12M時，VX5於不同用電量下之電壓變化 49 圖 4.23 用戶契約滿載時開關點X1在不同發電量下電壓降 51 圖 4.24 用戶契約滿載時開關點X2在不同發電量下電壓降 51 圖 4.25 用戶契約滿載時開關點X3在不同發電量下電壓降 51 圖 4.26 用戶契約滿載時開關點X4在不同發電量下電壓降 52 圖 4.27 用戶契約滿載時開關點X5在不同發電量下電壓降 52 圖 4.28 用戶契約滿載時開關點X6在不同發電量下電壓降 52 圖 4.29 用戶契約半載時開關點X1在不同發電量下電壓降 53 圖 4.30 用戶契約半載時開關點X2在不同發電量下電壓降 53 圖 4.31 用戶契約半載時開關點X3在不同發電量下電壓降 54 圖 4.32 用戶契約半載時開關點X4在不同發電量下電壓降 54 圖 4.33 用戶契約半載時開關點X5在不同發電量下電壓降 54 圖 4.34 用戶契約半載時開關點X6在不同發電量下電壓降 55 圖 4.35 用戶契約無載時開關點X1在不同發電量下電壓降 55 圖 4.36 用戶契約無載時開關點X2在不同發電量下電壓降 56 圖 4.37 用戶契約無載時開關點X3在不同發電量下電壓降 56 圖 4.38 用戶契約無載時開關點X4在不同發電量下電壓降 56 圖 4.39 用戶契約無載時開關點X5在不同發電量下電壓降 57 圖 4.40 用戶契約無載時開關點X6在不同發電量下電壓降 57 圖 4.41 太陽光電發電系統滿載輸出責任分界點電壓變動 58 圖 4.42 太陽光電發電系統半載輸出責任分界點電壓變動 58 圖 4.43 太陽光電發電系統無載輸出責任分界點電壓變動 59 圖 4.44 台電配電場X7（P9387 EB6439） F2 故障電流來源 61 圖 4.45 小環路F2於電壓22.95KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 62 圖 4.46 小環路F2於電壓22.95KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 62 圖 4.47 小環路F2於電壓22.9KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 63 圖 4.48 小環路F2於電壓22.9KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 64 圖 4.49 小環路F2於電壓22.85KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 65 圖 4.50 小環路F2於電壓22.85KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 65 圖 4.51 小環路F2於電壓22.8KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 66 圖 4.52 小環路F2於電壓22.8KV相角0°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 66 圖 4.53 小環路F2於電壓22.95KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 67 圖 4.54 小環路F2於電壓22.95KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 68 圖 4.55 小環路F2於電壓22.9KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 69 圖 4.56 小環路F2於電壓22.9KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 69 圖 4.57 小環路F2於電壓22.85KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 70 圖 4.58 小環路F2於電壓22.85KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 70 圖 4.59 小環路F2於電壓22.8KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 71 圖 4.60 小環路F2於電壓22.8KV相角0°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 72 圖 4.61 小環路F2於電壓22.95KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 73 圖 4.62 小環路F2於電壓22.95KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 74 圖 4.63 小環路F2於電壓22.9KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 75 圖 4.64 小環路F2於電壓22.9KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 75 圖 4.65 小環路F2於電壓22.85KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 76 圖 4.66 小環路F2於電壓22.85KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 76 圖 4.67 小環路F2於電壓22.8KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 77 圖 4.68 小環路F2於電壓22.8KV相角90°而用戶無載時PV峰值輸出之三相短路故障 77 圖 4.69 小環路F2於電壓22.95KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 78 圖 4.70 小環路F2於電壓22.95KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 78 圖 4.71 小環路F2於電壓22.9KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 79 圖 4.72 小環路F2於電壓22.9KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 80 圖 4.73 小環路F2於電壓22.85KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 81 圖 4.74 小環路F2於電壓22.85KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 81 圖 4.75 小環路F2於電壓22.8KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 82 圖 4.76 小環路F2於電壓22.8KV相角90°而用戶無載時PV亦無輸出之三相短路故障 82 圖 4.77 教學區太陽光電池發電量與日照強度曲線圖(A)為97年09月17日(B)為97年10月15日(C)為97年11月12日(D)為97年12月17日(E)為98年01月14日(F)為98年02月17日(G)為98年03月18日(H)為98年04月15日(I)為98年05月13日(J)為98年06月17日(K)為98年07月15日(L)為98年08月12日監測資料 89 圖 4.78 教學區太陽光電池發電量與日照強度曲線圖(A)為97年09月17日(B)為97年10月15日(C)為97年11月12日(D)為97年12月17日(E)為98年01月14日(F)為98年02月17日(G)為98年03月18日(H)為98年04月15日(I)為98年05月13日(J)為98年06月17日(K)為98年07月15日(L)為98年08月12日監測資料 94

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    下載圖示 校內：2012-07-07公開
    校外：2012-07-07公開
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