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An Assessment of the Impact of Wind Generation on System Frequency Control

Adviser ： Dr. Yuan-Kang WuStudent ： Po-Kai LinDate ： 2013.05.08

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I. 介紹1. 控制系統的頻率在電力系統的重要性

2. 頻率的控制在獨立系統的挑戰性

3. 不同的國家有不同的風機發展 ex: 風力渦輪機、同步發電機

4. 定速風力渦輪機 ex: SCIG

5. 變速風力渦輪機 ex: DFIG

6. 風力技術的條件克服 ex: 氣候、地形

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II. 風能與動能儲存1. 風機轉速 :15 ～ 19 轉

2. 系統額定風功率輸出，一般不存在額外的風機系統中

3. 風總量在任一時間的產生必定是個變量

4. 動能在系統之間的傳遞與損耗

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圖 1. 渦輪營運數據

圖 2. 愛爾蘭風電廠

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III. 模型框架A. 型號配置和輸入 :

1. 新式風機與傳統風機比較

2. 可靠度

3. 成本考量

B. 調度模型 : 在每小時中，系統上運行的工作量 & 儲存電量

1.Linear Programming(LP 值 )

2. 風機的工作點需為分立，且是否開啟或關閉

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C. 動態系統模型 : 評估系統可能做出頻率反應的嚴重事件 ex: 風機的功率損失

1. 簡化發電機負載模型 : 在額定功率下，每一個發電機模型處於 穩定狀態的輸出功率是固定的

2. 簡化風力發電機模型

D. 輸出數據 : 系統的關鍵指標為動態性能被儲存，包含大、中、 小的交流頻率流過保護電路之分析

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IV. 測試系統與模擬場景1. 本文以愛爾蘭島為舉例，其為小型獨立系統，互連頻率為

50Hz

2.Open Cycle Gas Turbine( 開放式循環燃氣輪機 ) Combined Cycle Gas Turbine( 聯合循環燃氣輪機 )

3.Atomic Generator Control( 自動發電控制 ) Primary Operating Reserve( 主要營運儲備 )

4. 電力儲能的提升以及發電功率的提升

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HVDC高壓直流輸電 HVDC （ High Voltage Direct Current ）在輸電過程中， HVDC 技術的電能損耗低於傳統交流輸電技術的損耗，同時HVDC 需要的傳輸線纜更少，能減少占地。由於交流和直流電間的轉化需要特殊的設備，因此 HVDC 一般在遠距離輸電時才體現出經濟效益

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頻率納迪爾結果以最低點頻率 49.3Hz 舉例

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V. 討論1. 雖然目前市面上 SCIG 為要，但 DFIG 也急起直追

2. 渦輪機的轉速 & 效率轉換為風機重點

3. 未來在更高頻以及更高變化率的系統結合電網的連結需改善

4.SCIG 混合變速恆頻可減輕頻率控制的缺點

5. 調整風場可保護風機的內部電路

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VI. 結論1. 本文以時間及歷史記錄之交錯分析，記錄風機之特性

2. 針對愛爾蘭島的”全島”系統，電網的串連及維護

3. 未來電力系統及更高等的電網系統，將是營運商的成本挑戰

4. 低風力發電的水平，有較大的儲存發電機組資源可用

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THE END

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