本論文針對含高佔比綠能之離島獨立電網，應用電池儲能系統強化電力系統穩定度。文中選擇金門電力系統作為分析案例，首先收集金門系統電網資料，包括網路架構、負載量與柴油發電機運轉策略，建立柴油發電機之調速機與激磁機數學模型。接著根據金門地區既設之風力發電機與太陽光發電系統整年運轉資料 ，分析在不同季節之風速與風機輸出功率及太陽光日照量與太陽光發電量之關係。再來配合金門地區尖峰及離峰運轉狀況，探討系統發生緊急狀況如柴油發電機跳脫、風機跳脫或太陽光發電驟變等大型擾動對電網所造成之影響，然後應用電池儲能系統之快速充放電功能，維持電網頻率之穩定以避免系統執行低頻卸載而改善供電可靠度。最後，考慮綠能發電及負載曲線之變化，推導離島電網之充放電管理策略，達成淨負載曲線平滑化功能，以改善發電機之機組排程。

The thesis is to study the implementation of energy storage system to enhance system transient stability for the isolated power grid of Kinmen Island with high renewable energy penetration. At first, the grid data of Kinmen power system including the network topology, the system load profile and the operation strategy with unit commitment of the diesel generators are collected. The mathematical model of the governor and exciter of the diesel generators is confirmed and derived.The hourly generation data of the wind generators and photovoltaic generation system on the Kinmen Island. The relationship between the wind speed and the output power of the wind generator and the relationship of solar irradiance and the photovoltaic generation are derived for each season. The system transient stability for the peak and off peak operation conditions is investigated for contingency scenario such as tripping of diesel generators and wind generators or ramping change of PV power generation. To enhance the system reliability, the energy storage system is applied to improve the system frequency response to prevent the execution of low frequency load shedding. The energy storage system is also used to support the smoothing of net load curve by considering the green energy generation and system load demand so that better unit commitment of diesel generators can be achieved.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 viii
表次 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 研究概要與章節概述 2
第二章 再生能源與儲能系統概述 3
2.1 太陽光發電原理 3
2.2 太陽光伏發電系統 5
2.2.1 獨立型太陽光伏發電系統 5
2.2.2 併聯型太陽光伏發電系統 6
2.2.3 混合型太陽光伏發電系統 7
2.3 風力發電原理與風力發電系統 8
2.4 儲能系統 9
第三章 金門電力系統介紹 12
3.1 金門電力系統架構 12
3.2 金門電力系統之設備與參數 13
3.2.1 柴油發電機模型與參數 13
3.2.2 發電機激磁機模型與參數 17
3.2.3 發電機調速機模型與參數 19
3.2.4 輸電線路與變壓器常數 20
3.2.5 系統負載量 23
3.2.6 金門電力系統發電機運轉排程表 25
3.2.7 金門電力系統低頻卸載策略 25
3.3 金門地區再生能源運轉情況與規格參數 26
3.3.1 金門系統風力機組參數 26
3.3.2 金門風速資料分析 28
3.3.3 金門風機發電量資料分析 33
3.3.4 金門系統太陽光發電系統參數 39
3.3.5 金門太陽光日照量資料分析 40
3.3.6 金門太陽光發電量資料分析 42
第四章 應用電池儲能系統於獨立電網 45
4.1 前言 45
4.2 金門冬季夜間離峰電池儲能併入前後之暫態穩定度 47
4.2.1 冬季夜間離峰既有再生能源量案例(負載量19.474MW) 47
4.2.2 冬季夜間離峰未來再生能源量案例(負載量19.474MW) 48
4.2.3 事例A與事例B小結 50
4.3 金門冬季日間電池儲能併入前後之暫態穩定度 51
4.3.1 冬季日間既有再生能源案例(負載量30.456MW) 51
4.3.2 冬季日間未來再生能源案例(負載量30.456MW) 58
4.3.3 事例C與事例D小結 66
4.4 金門夏季日間尖峰電池儲能併入前後之暫態穩定度 67
4.4.1 夏季日間尖峰既有再生能源案例(負載量57.243MW) 67
4.4.2 夏季日間尖峰未來再生能源案例(負載量57.243MW) 73
4.4.3 事例E與事例F小結 79
4.5 儲能系統充放電管理策略 81
4.5.1 金門地區現況四季某日負載量與再生能源量 81
4.5.2 金門地區現況春季儲能充放電策略 82
4.5.3 金門地區現況夏季儲能充放電策略 84
4.5.4 金門地區現況秋季儲能充放電策略 86
4.5.5 金門地區現況冬季儲能充放電策略 88
4.5.6 金門地區現況儲能充放電策略小結 90
第五章 結論與未來研究方向 91
5.1 結論 91
5.2 未來研究方向 92
參考文獻 93

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