範例系統模擬

範例系統為額定輸出1750kW的風力發電系統經由升壓變壓器690/11.4kV接至饋線 上，其一次側短路容量為810MVA，主變額定容量為25MVA，額定電壓為69/11.4kV，

X/R＝6.1，饋線長度為3km，饋線線路阻抗值為0.195＋j0.404 Ω/km，選用之負載功率 因數為0.96。以Matlab/Simulink模擬範例系統中風機在不同風速或負載變動下風機之輸 出特性，此Matlab/Simulink系統架構圖如圖5-9所示。

圖5-9 應用Matlab/Simulink模擬範例系統中風機之輸出特性

5.4.1 風速變動模擬

風速變動模擬主要觀察風速瞬間在16m/s、26m/s及0m/s的變化下，風力發電機的 啟斷現象。將風力發電系統併聯於電壓等級11.4kV，負載固定為1750kW，探討風速 變動期間系統與風力發電系統輸出變化狀態。由圖5-10風速變動模擬輸出波形可看出 本章建構風力發電系統與風速變動下的特性。風機併聯於系統饋線上，風機隨著風速 變動其轉速、電磁轉矩與實功率而產生變動，在電壓、頻率則為穩定狀態。

模擬流程：

T＝0秒 風速為16m/s，開始模擬 T＝1秒 風速瞬間變化至26m/s T＝2秒 風速瞬間變化至16m/s T＝3秒 風速瞬間變化至0m/s T＝4秒 模擬結束

(a) (b)

(e) (f) 圖5-10 風速變動模擬輸出波形(a)風速變化現象(b)風力發電機頻率(c)風力發電機實功

率與虛功率(d)風力發電機轉速與電磁轉矩(e)風機側三相電壓(f)風機側三相電流

5.4.2 負載變動

負載變動模擬主要觀察所建構之風力發電系統輸出特性，將風力發電系統併聯於 電壓等級11.4kV，風速固定為16m/s，使風力發電機維持額定輸出1750kW，探討負載 變動期間系統與風力發電系統輸出變化狀態。

由圖5-10負載變動模擬輸出波形表示負載變動且風速為16m/s期間風力發電系統 模型仍然能維持額定實功率1750kW、虛功率175kvar之輸出；且在T＝0~1秒期間其負 載為1200kW低於風力發電系統額定輸出，而產生逆送電狀態。

模擬流程：

T＝0秒 負載為1200kW，開始模擬

T＝1秒 加入負載550kW，總負載為1750kW T＝2秒 加入負載500kW，總負載為2250kW T＝4秒 模擬結束

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g)

圖5-10 負載變動模擬輸出波形(a)風機實功率與虛功率(b)風機轉速與轉矩(c)風機三相 電壓(d)風機三相電流(e)理想電源側三相電壓(f)理想電源側三相電流(g)理想電源側實 功率與虛功率

(變動量)

-0.01~-0.1(s)程度

（註）

過電壓(OVR) 1

（註）

●：須要設置，－：不必設置

[a] 由發電設備自有保護裝置可檢測保護時，可省略。

[b] 可與發電機設備故障時作系統保護用之 UVR 兼用。

[c] 可由發電設備用 OVGR 檢測保護時，可省略。

連接於廠區低壓線使用逆轉換裝置之發電設備，其輸出電力比受電電力極小，且可由單獨運轉檢測 功能高速停止或解聯時，可省略。

[d] 聯接專用線時可省略。

[e] 聯接專用線，以 RPR 高速檢測保護時，可省略。

[f] 使用逆轉換裝置連接廠內低壓線之發電設備，其輸出較受電電力甚小，可由單獨運轉檢測功能(passive 方式及active 方式以上各一方式)快速停止或解聯時，可省略。

[g] 含 active 方式一方式以上。

[h] 在風力發電設備以 OFR 及 UFR 確實能檢測及保護，可省略。

[i] 省略要件參照 8 線路無電壓確認裝置之設置(4)表 2-3-4。

[j] 有逆潮流之保護電驛可代用無逆潮流之保護電驛。

（4）保護電驛的動作範圍與動作時間

分散型電源系統連繫技術指針對於各種保護電驛的設定值與動作時間分別如表 4-26a、4-26b 及表 4-27a、4-27b 所示[20]，其依照不同的發電技術而有不同的標準，當 系統脫離正常運轉範圍，保護電驛應立即動作，以確保安全。

表4-26a 日本分散型電源系統連繫技術指針對於保護電驛之檢測量與檢測時限 (交流發電設備)

設定範圍 保護電驛種類

檢測量 檢出時限(秒) 1.過電壓電驛 OVR 110~120% 0.5~2 秒

2.不足電壓電驛 UVR 80~ 90% 0.5~2 秒

3.短路方向電驛 DSR 於連接之系統內任意點二相短路

故障時可檢測之設定值 0.5~1 秒

4.接地過電壓電驛 OVGR 與配電變電所之接地過電壓電驛 基於系統之B 種接地電阻管理

(OVGR)設定值同等以下 值容許時間(電氣設備技術基

a.單獨運轉而於系統發生逆潮流時，將其檢出並切斷。

表4-27b 日本分散型電源系統連繫技術指針對於保護電驛之檢測量與檢測時限(續)

4.3.6 台灣電力公司再生能源發電系統倂聯技術要點

為配合政府推動再生能源發展的政策，台電公司於91 年 6 月完成再生能源發電系 統併聯技術要點的訂定，主要是針對20MVA 以下，連接台電公司電網之再生能源發電 系統，提出併聯技術最小需求標準，其主要內容包括併聯系統之分類、保護協調之規劃 設計安裝及運轉規範等，此技術要點目前尚有許多未完備之處，還有待主管機關、專家 學者、台電公司及民間業者共同協商檢討與修訂。

（1）故障電流的限制

與配電系統併聯者，其發電機組加入後，系統三相短路電流應小於10kA，否則需 裝置限流設備或改接其他線路。

（2）電壓變動的限制

發電廠併接於69kV（含）以上輸電系統者，其正常電壓變動率應維持在±2.5%以 內。發電廠併接於22.8kV（含）以下配電系統者，其正常電壓變動率應維持在±5%以內，

若為感應發電機型者，併聯時電壓瞬間突降不得超過10%。

（3）諧波管制

諧波污染限制為依照台電公司「電力系統諧波管制暫行標準」辦理。

（4）功率因數

發電廠與台電公司責任分界點之功率因數運轉原則 a. 日間（8:00~21:00）

（a）同步發電機者：應保持在 85%滯後至 100%之間。

（b）感應發電機型者：應保持在 85%滯後至 95%超前之間。

b. 深夜期間（21:00~次日 8:00）及例假日、國定假日、春節期間（除夕至元宵）

應儘量維持100%（亦即不逆送無效電力至台電公司系統）。

（5）保護設備的要求

對於分散型電源應安裝之保護設備如表4-28 所示[21]，依併聯電壓等級而有不同 的要求。

表4-28 保護設備的要求 保護電驛種類 低壓配電系統

(110/220/380V)

高壓配電系統

(11/22kV)

特高壓輸電系統

備，因而阻礙了分散型電源的推廣，為幫助分散型電源的發展與應用，除了電力系統應 保留適當之彈性空間，以因應未來分散型電源技術的發展外，應儘量及盡速將併聯規範 標準化，並簡化審查程序及建立爭議協商機制，以利業者引用與遵循，而早日達成能源 利用多元化之目標。