本論文主要研究高滲透率再生能源之臺灣離島微電網運轉分析。本論文研究對象為臺灣澎湖群島中之望安島，先收集該離島電力系統架構、發電設備模組及負載資料，以建立電力系統單線圖與柴油發電機控制模型；再來參考七美島太陽能光伏發電系統(Photovoltaic, PV)及澎湖本島風力發電系統(Wind power generator, WG)之年發電量，在符合系統運轉條件下，針對不同PV及WG的容量決定儲能系統容量以及最佳充放電時機，達成柴油發電成本之有效降低，並分析系統投資成本之效益。本研究使用CYME PSAF執行望安島電力系統尖峰、離峰，穩態與暫態之穩定度分析，探討PV與WG分別因故障而負載跳脫及不同發電變化速率擾動，對整個系統穩定度之影響。本論文亦探討在望安島電力系統中加入儲能系統，以便在發生事故時能立即對系統注入實功與虛功。

This thesis investigates the micro-grids operation analysis of a small island, Wangan, which belongs to Penghu County of Taiwan, with high penetration of renewable energy generation systems. By collecting the power system frameworks of the island, the models of generators, and the load data, we can build the single line diagram of the power system. Afterwards, in order to reduce the cost of diesel power generation in the condition of stability and analyzing the benefits of the investment, this thesis decide the capacity of the battery energy storage system (BESS) with respect to the capacity of photovoltaic (PV) generation system and the capacity of wind power generation system (WG), and decide the best charging and discharging time based on the annual report about PV power generation of Cimei island, which also belongs to Penghu County of Taiwan, and the annual report about WG power generation of Penhu. This paper will investigate the load tripping when the PV and WG systems are faulted and the power variation for various ramp rate of PV and WG systems through CYME PSAF. This paper will also consider the situation with installing BESS that can supply active power and reactive power immediately when the system is disturbed.

論文審定書　　i
誌謝 　　ii
摘要 　　iii
Abstract 　iv
目錄 　　v
圖目錄　　viii
表目錄　　xv
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的： 1
1.2 研究方法： 1
1.3 研究概要與章節簡述 2
第二章 再生能源發電系統與儲能系統介紹 3
2.1前言 3
2.2太陽能電池發電原理及架構 3
2.3 風力發電原理及架構　 8
2.4儲能系統 　10
第三章　望安島電力系統模型建構 　15
3.1前言 15
3.2望安島電力系統 　15
3.3望安電力系統柴油機模型與參數 　　20
3.3.1柴油發電機模型及參數 　20
3.3.2激磁機與調速機系統及參數 　22
3.3.3發電機運轉條件　　26
3.4電池儲能調節系統及參數 　27
3.5望安島負載狀況 　28
第四章　望安島微電網再生能源及電池儲能系統規劃 31
4.1 PV及WG配比評估 31
4.1.1期初成本與各年度維運成本估算方式 31
4.1.2發電量計算與成本計算 33
4.2 PV600kWp、WG300kW分析事例 37
4.3 PV400kWp、WG600kW分析事例 41
第五章　望安島微電網穩態與暫態模擬分析 45
5.1　穩態電力系統分析 　45
5.1.1　事例A之穩態分析 　45
5.1.2　事例B之穩態分析 　49
5.2　再生能源發電系統之故障跳脫模擬 　53
5.2.1　事例A之故障跳脫模擬 　54
5.2.2　事例B之故障跳脫模擬 　62
5.2.3　小結 70
5.3　再生能源發電變化率 70
5.3.1　前言 70
5.3.2　太陽光伏發電變化速率 71
5.3.3風力發電變化速率 73
5.4　再生能源發電系統之擾動模擬　　77
5.4.1　事例A之擾動模擬(1sec) 77
5.4.2　事例B之擾動模擬(1sec) 89
5.4.3　小結 102
5.4.4　事例A之擾動模擬(10sec) 102
5.4.5　事例B之擾動模擬(10sec) 114
5.4.6　小結 127
第六章　結論 127
6.1　研究結論 127
6.2　未來發展 129
參考文獻 130

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