小型風力發電機組併接至住宅低壓配電系統時將對系統運轉產生 衝擊，影響層面包括線路電壓與電流變動、電壓不平衡、短路電流增 加、功率損失改變以及系統保護功能失調或喪失等。因此，適度地限 制小型風力發電機組之併網容量，以維護系統運轉安全，實有其必要。
在本節裡，本計畫以前一小節所建置之範例系統為標的，從系統負載、
電壓等級、小型風力發電機組併網位置、配電變壓器額定容量與線路 電壓降規範等觀點，分析小型風力發電機組併接至台灣地區典型住宅 低壓配電系統之最大可併網量，以供各界參考。
不過需強調的是，小型風力發電機組與低壓配電系統併聯運轉 時，就電力潮流觀點而言，其所產生之電力將就近供應其併接點鄰近 之負載，而且以併接點下游線路上之負載為優先，假若發電量大於併 接點下游線路上之總負載量，則剩餘的電力將送往併接點上游線路之 負載，此時電力潮流方向與原先由配電變壓器流向線路末端負載之方 向相反，所以小型風力發電機組併接點的電壓會提高，此一電壓提高 現象即稱為電壓變動(voltage variation)。線路電壓變動不可太大，否則 可能危及系統與用戶設備之安全。由於目前國內並無小型風力發電機 組與低壓配電系統併網之電壓變動規範，因此本計畫乃以線路電壓降 規範為限制條件，進行小型風力發電機組併接至台灣地區典型住宅低 壓配電系統之最大可併網量研究工作。
5.6.2 負載量之影響
圖33 為範例系統運轉在輕載與重載情況時，其接戶線沿線小型風 力發電機組最大可併網量之模擬結果，其中配電變壓器額定容量為 25kVA，低壓線與接戶線之截面積均為 22mm2，長度分別為 10m 與 95m，低壓線與接戶線合併之電壓降限制條件為 2%，用戶用電情況則 分別為輕載(350W)及重載(3.5kW)兩種，小型風力發電機組之運轉功因 為1。圖 33 之模擬結果顯示，當線路重載時，小型風力發電機組的最 大可併網量要比線路輕載時高，這是因為小型風力發電機組所輸出的 電力為其併接點附近的用戶所吸收，所以線路壓降變化小，自然而然
其併網量就提高。但實務上，用戶用電輕重載狀況乃是隨機變動的，
無法控制，因此，政府與電力公司在訂定小型風力發電機組最大可併 網量之限制條件時宜以線路輕載之情況做考量，如此，較能確保小型 風力發電機組與住宅低壓配電系統併網時，無論所併接之線路負載量 如何變化，均不會有逾越電壓變動限制條件之情況發生。
0 2 4 6 8 10
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 110V 輕載(kW) 8.8 5.3 3.8 2.9 2.4 2.1 1.8 1.6 1.4 1.3 110V 重載(kW) 9.3 5.8 4.3 3.4 2.9 2.5 2.2 2 1.8 1.7
接戶線長度(m)
(a) 小型風力發電機組併接在 110V 端時
0 10 20 30 40
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 220V 輕載(kW) 35.2 21.2 15.2 11.6 9.6 8.4 7.2 6.4 5.6 5.2 220V 重載(kW) 37.2 23.2 17.2 13.6 11.6 10 8.8 8 7.2 6.8
接戶線長度(m)
(b) 小型風力發電機組併接在 220V 端時
圖33 範例系統運轉在輕載與重載情況時其接戶線沿線小型風力發電機組最大可 併網量之模擬結果
5.6.3 電壓等級之影響
當住宅低壓配電系統以單相三線式供應電力給用戶時，用戶可能 將其小型風力發電機組併接至110V 端或 220V 端之線路上。電壓等級 不同，系統短路容量就不同，所以小型風力發電機組的最大併網量也 會不同。圖34 為不同電壓等級情況下範例系統接戶線沿線小型風力發 電機組最大可併網量之模擬結果，其中系統各元件之參數如前一小節 所述。圖 34 顯示小型風力發電機組併接在 110V 端或 220V 端之最大 可併網量並不同，後者約是前者之四倍。由於單相三線的供電方式係 同時提供110V 與 220V 電源給用戶，用戶可於其家中任意將其小型風 力發電機組併接在110V 端或者 220V 端。又由於小型風力發電機組在 220V 端之最大可併網量遠大於 110V 端，假若用戶任意將原本併接在 220V 端之風力發電機組改併接至 110V 端，則屆時其所併接之線路電 壓將產生較大的波動，甚而逾越電壓限制條件而危及用戶與系統雙方 之安全。基於此，政府與電力公司除可鼓勵民眾儘量將其小型風力發 電機組併接在 220V 端，以提高併網量、增進再生能源發電效益、降 低低壓配電系統線路電壓變動程度之外，亦需提供足夠的小型風力發 電機組併網資訊給用戶，以免用戶誤裝或任意改裝小型風力發電機組 之併接電壓等級，以致危害低壓配電系統之運轉與供電安全。
5.6.4 併接位置之影響
圖 35 為小型風力發電機組沿線併接至範例系統接戶線時之最大 可併網量模擬結果，其中系統各元件之參數如第二小節所述。圖 35 顯示小型風力發電機組之最大可併網量與其併接位置有關，距離配電 變壓器越近之處，其最大可併網量就越大，反之，則越小。此乃因為 越靠近配電變壓器之處其短路容量就越大，所以較能接受大容量之風
力發電機組併網運轉。不過需注意的是，小型風力發電機組在距離配 電變壓器附近之處的最大可併網量有可能逾越導線熱容量限制，如此 將使得低壓線路電流超過其安全容量而危及系統運轉安全，故需另立 規範加以限制，尤其是 220V 端，小型風力發電機組的最大可併網量 更大，逾越導線熱容量限制之機會也更大，需特別注意。
0 10 20 30 40
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 110V 重載(kW) 9.3 5.8 4.3 3.4 2.9 2.5 2.2 2 1.8 1.7 220V 重載(kW) 37.2 23.2 17.2 13.6 11.6 10 8.8 8 7.2 6.8
接戶線長度(m)
(a) 線路重載運轉時
0 10 20 30 40
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 110V 輕載(kW) 8.8 5.3 3.8 2.9 2.4 2.1 1.8 1.6 1.4 1.3 220V 輕載(kW) 35.2 21.2 15.2 11.6 9.6 8.4 7.2 6.4 5.6 5.2
接戶線長度(m)
(b) 線路輕載運轉時
圖34 不同電壓等級情況下範例系統接戶線沿線小型風力發電機組最大可併網量 之模擬結果
0 2 4 6 8 10 12
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
接戶線長度(m)
110V 重載(kW) 110V 輕載(kW) 110V 饋線熱容量限制
(a) 小型風力發電機組併接在 110V 端時
0 5 10 15 20 25 30 35 40
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
最大可併網容量(kW)
接戶線長度(m)
220V 重載(kW) 220V 輕載(kW) 220V 饋線熱容量限制
(b) 小型風力發電機組併接在 220V 端時
圖35 小型風力發電機組沿線併接至範例系統接戶線時之最大可併網量模擬結果
5.6.5 額定容量之影響
圖 36 為變壓器額定容量不同之情況下範例系統接戶線沿線小型 風力發電機組最大可併網量之模擬結果，其中變壓器額定容量分別為 25、50 與 100kVA，低壓線與接戶線之截面積分別為 22、60 與 125mm2， 負載狀態為輕載。圖36 顯示，配電變壓器額定容量越大，低壓配電系 統就可接受更多或更大的小型風力發電機組與之併聯運轉，所以小型
電變壓器之額定容量，小型風力發電機組併接在線路前端時其最大可
變壓器25kVA 變壓器50kVA 變壓器100kVA
饋線熱容量限制 饋線熱容量限制 饋線熱容量限制
變壓器25kVA 變壓器50kVA 變壓器100kVA
饋線熱容量限制 饋線熱容量限制 饋線熱容量限制
(b) 小型風力發電機組併接在 220V 端時
圖36 變壓器額定容量不同之情況下範例系統接戶線沿線小型風力發電機組最大 可併網量之模擬結果
5.6.6 電壓降規範之影響
圖 37 為電壓降規範不同之情況下範例系統接戶線沿線小型風力 發電機組最大可併網量之模擬結果，其中低壓線與接戶線合併之電壓 降限制條件分別為3%、2%與 1%，系統各元件之參數均如第一小節所 述。圖37 之模擬結果顯示，小型風力發電機組的最大可併網量與線路 電壓降規範成正比關係。線路電壓降限制越寬鬆，小型風力發電機組 的併網量就可以越大；反之，則越小。其實，線路電壓降之限制越寬 鬆故可使低壓配電線路接受更多的小型風力發電機組併入，但此一做 法也容易導致小型風力發電機組的併網量超越導線熱容量，甚至配電 變壓器之額定容量，而危及系統之運轉安全。反之，線路電壓降限制 越嚴格故可迫使小型風力發電機組的併網量皆在運轉安全範圍內，但 此一做法將使得小型風力發電機組的併網規模過小、投資效益不大而 妨礙民眾裝設之意願。因此，訂立合理的電壓變動限制規範，適度地 管制小型風力發電機組的併網量，方能兼顧電力公司與民眾雙方之安 全與利益，達到雙贏之局面。
5.7.小型風力發電機組併網量影響因子之靈敏度分析